Браковочные показатели судовых моторных масел

Контроль за качеством масел осуществляется путем систематического отбора проб масла из системы смазки для анализа. Проба отбирается обычно в объеме 125 мл в период работы двигателя. Качество работающего в дизелях масла контролируются по следующим показателям: кинематическая вязкость; содержание нерастворимого осадка; температура вспышки в открытом тигле; щелочному числу; кислотному числу; содержанию топлива; содержанию воды; капельной пробе. Предельно допустимые браковочные значения показатели масел указаны в таблице 1.6

Измерение вязкости - замер времени, которое требуется для протекания определенного количества масла через калиброванное отверстие. При содержании в масле нерастворимых примесей свыше 2% вязкость масла может существенно возрасти. С повышением вязкости масла возрастает потеря двигателем мощности на преодоления сил трения, ухудшается прокачиваемость и растекаемость масла, уменьшается отвод маслом тепла от поверхности трения. Чрезмерное увеличение вязкости масла может нарушить его нормальную циркуляцию в двигателе и не обеспечить достаточную смазку трущихся деталей.

Попадание в масло 5 % ДТ снижает его вязкость на 15…18 %, а температуру вспышки на 30%. Не допускается попадание в масло более 5 % топлива и рекомендуется производить смену масла если его вязкость изменится в большую или меньшую сторону на 20…25 % от вязкости свежего масла. Если вязкость масла повышается вследствие накопления в нем нерастворимого осадка, то в этом случае можно допустить повышение вязкости до 30 % при условии, что масло обладает достаточными диспергирующими свойствами.

Фирмой «Мобил» для сравнения вязкости отработанного и свежего масел одного и того же сорта рекомендуется в судовых условиях пользоваться прибором «Флоустик».

Содержание нерастворимого осадка. Большую часть загрязнений, находящихся в масле составляют продукты неполного сгорания топлива, вносимые в масло вместе с прорывающимися из цилиндров в картер газами. Скорость загрязнения масла в тронковых двигателях в 5…10 раз выше, чем в крейцкопфных. Размеры и число частиц нерастворимых в масле загрязнений, если оно не содержит диспергирующих присадок, возрастают с увеличением продолжительности работы масла в двигателях. В масле, содержащем диспергирующие присадки, нерастворимые загрязнения находятся в мелкодисперсном состоянии, и в процессе работы масла в двигателе накапливается лишь количество, но не происходит их соединение в более крупные включения.

Общее щелочное число. Вводимые в моторные масла щелочные присадки представляют собой соединения щелочно- земельных элементов кальция, бария или магния, помимо нейтрализации кислот эти присадки, обладающие высокими диспергирующими свойствами, предохраняют поверхности деталей двигателя от образования на них лаков и нагаров. В начальный период щелочное число понижается, а затем стабилизируется на определенном уровне. Длительность сохранения этого уровня показывает насколько применяемое масло соответствует условиям его работы.

 В тронковых двигателях к щелочному числу предъявляются более жесткие требования т.к. оно  всегда должно содержать необходимое количество активных щелочных присадок для нейтрализации сернокислых продуктов, образующихся в цилиндрах дизеля при его работе на сернистом топливе, а также поддержанием чистоты деталей ЦПГ. Для этих двигателей щелочное число свежего масла определяется степенью их форсировки и качеством применяемого топлива, а уровень, ниже которого не должно снижаться щелочное число масла, работающего в двигателе, обычно регламентируется заводом строителем и фирмами, вырабатывающими масла.

Кислотное число. В щелочных маслах появление минеральных кислот может иметь место только при полном срабатывании щелочных присадок.

Присутствие воды в масле значительно усиливает реакционную способность кислоты.

При отсутствии воды в масле или незначительном его количестве (следы) общая кислотность масла не должна превышать 2 мг КОН/г.

Кислотность в маслах, содержащих щелочные присадки вне зависимости от ее величины не может являтся браковочным показателем до тех пор, пока масло будет содержать активные присадки т.е. в пробах масла наряду с кислотностью будет определяться и щелочность.

Повышенная скорость накопления в масле кислотных продуктов указывает на неисправности в работе двигателя (пропуск газов, перегрев масла в каком - либо узле и т.д.).

       Температура вспышки. Попадание топлива в масло приводит к падению температуры вспышки. Температура вспышки 190 °С и выше в пределах нормы. Снижение ниже 190 °С требует повышенного внимания для нахождения причины. Ниже 170 °С - подлежит замене из-за опасности взрыва паров масла в картере.

Содержание воды. Допустимое содержание воды в масле не должно превышать 1%.

Таблица 1.6 – Предельно допустимые браковочные показатели

Тема 2. Показатели качества и технология обработки масел

Лекция 2. обработка масла на судне

2.1 Методы обработки масел

2.2 Типовая система обработки масел на судне

Методы обработки масел

Загрязнение масла. В процессе работы масла происходит изменение его эксплуатационных показателей вследствие загрязнения продуктами неполного сгорания топлива, окислительной полимеризации, срабатывания компонентов присадок, износа деталей. В масле возрастает содержание асфальтосмолистых веществ, которые могут привести к повышенному износу деталей и закупорке каналов масляной системы, увеличивается содержание воды, зольность, асфальтосмолистые и неорганические частицы, кислотность.

Скорость накопления механических загрязнений в системе смазывания зависит от объема системы, скорости поступления загрязнений и интенсивности очистки масла.

В современных маслах общее содержание механических примесей еще не определяет его влияния на изнашивание деталей из-за содержания в масле диспергирующих присадок, которые обволакивают частицы механических примесей и препятствуют их слипанию. Благодаря этому частицы имеют малые размеры и равномерно распределяются по объему масла. Это позволяет продлить срок службы масла при своевременной доливке свежего масла для компенсации отработавшей части присадки, и его эффективной очистке с использованием сепараторов и фильтров.

Различают способы включения агрегатов очистки в систему смазки:

- полнопоточный способ при пропускании всего потока масла через агрегат очистки;

- частично-поточный (байпасный) при прохождении части масла через агрегат очистки.

Сепарация. Основная работа центробежного сепаратора должна быть в режиме пурификации с включением в систему смазки параллельно основной масляной магистрали. При этом масло забирается из сточной циркуляционной цистерны и возвращается обратно в эту цистерну. Это позволяет осуществлять сепарацию независимо от работы дизеля в режимах периодического или непрерывного использования (в течение всего времени работы).

Отделение в сепараторе твердых и нерастворимых в масле частиц и воды происходит на основе разницы центробежных сил, приложенных к этим частицам и к маслу. Это различие будет тем выше, чем больше разница их плотностей. Эта разница увеличивается с повышением температуры масла, так как его плотность при этом снижается в большей степени, чем плотность загрязняющих примесей. Установлено, что температура масла перед сепаратором должна поддерживаться:

- 60…70 °С для масел без присадок;

- 80…90 °С для масел с присадками (недопустимо повышение температуры до возможного кипения воды, находящейся в сепараторе).

Вследствие того, что моющие масла образуют стойкие эмульсии, значительно затрудняется их очистка от попавшей в масло воды. Поэтому на основе эксплуатационного опыта сепарации смазочных масел с присадками в судовых условиях некоторые фирмы предлагают следующие рекомендации:

- сепарировать масло в режиме пурификации одновременно с работой двигателя, а после его остановки ещё 12 часов;

- производительность сепаратора устанавливать оптимальной (1/3 от максимальной);

- применять следующие температуры сепарирования:

- дизельных масел около 75 °С;

- турбинных масел около 65 °С;

- моющих масел около 80 °С;

- при сепарировании масел с присадками следует добавлять 1 % горячей воды с температурой на 5 °С выше температуры масла.

Не допустима промывка водой при пурификации масел, содержащих щелочные присадки.

В судовых условиях оптимальную производительность определяют по скорости поступления удаляемых загрязнений (сажа, карбоны, карбиды и др.) в шлам сепаратора.

Имеется мнение, что для достижения наиболее полной очистки все масло, находящееся в системе малооборотного двигателя, должно пропускаться через сепаратор 3 раза в день при производительности сепаратора не выше 40% от паспортной. Фирма МАН для тронковых двигателей рекомендует осуществлять пятикратную сепарацию с производительностью 20%.

Фирма «Альфа Лаваль» рекомендует два режима работы сепаратора в байпасной системе (параллельное включение сепаратора):

- сепаратор работает с максимальной производительностью в аварийных случаях, когда из-за неисправности силовой установки в масло начинает поступать большое количество воды;

- сепаратор работает с оптимальной производительностью, равной 1/3 от максимальной, при нормальных условиях работы для достижения наилучшей очистки масла.

Сепаратор-пурификатор снабжается гравитационным диском, правильный выбор которого имеет исключительно важное значение для определения границы раздела сред.

По прошествии времени сепарации периферия барабана сепаратора-пурификатора заполняется нерастворимыми продуктами – шламом, в варианте кларификатора шлам откладывается в смеси с водой. Если не принимать своевременные меры по разгрузке барабана, граница раздела смешается внутрь и эффективность сепарации существенно снижается. Обычно интервал между разгрузками задается в пределах 1…4 часа, а в новейших сепараторах устанавливается автоматически.

В общем случае эффективность работы сепараторов достигается:

- подбором гравитационного диска;

- выбором временных интервалов между очистками сепаратора.

- назначением температуры подогрева сепарируемого масла;

- установкой оптимальной производительности сепаратора.

Фильтрование. В системах смазки судовых дизелей применяют фильтры, различающиеся по тонкости отсева на фильтры грубой очистки (размер задерживаемых частиц не превышает 60…90 мкм.) и фильтры тонкой очистки (тонкость отсева не более 35…40 мкм). В зависимости от схемы включения и количества проходящего масла фильтры могут быть полнопоточными (в основном ФГО, реже ФТО) и частично-поточными (в основном ФТО, так как они обладают большим сопротивлением и вследствие этого меньшей пропускной способностью). Через частично-поточные фильтры проходит лишь часть потока масла (обычно не более 8…15%).

Следует отметить, что ФГО недостаточно глубоко очищают масло от нерастворимых примесей и абразивных продуктов, находящихся в современных маслах в мелкодисперсном состоянии. При использовании только ФГО по сравнению с тонкой очисткой масла в 2,5 раза ускоряется изнашивание деталей и в 1,6 раза загрязнение поршней углеродистыми отложениями. Современные дизели, имеющие более высокий уровень форсировки рабочего процесса и в связи с этим более напряженные условия работы ЦПГ и подшипниковых узлов, более чувствительны к качеству масла. Этим объясняется отмечаемый в последние годы переход к использованию полнопоточных ФТО вместо ФГО.

Фильтрующий комплекс состоит из одного главного или нескольких параллельно включенных фильтров. Часто к главному фильтру, обычно оборудованному автоматической очисткой, в качестве резервного байпасно подключается более простой и дешевый фильтр с ручной очисткой. В систему фильтрации масла двигателей, работающих на тяжелых топливах, последовательно с главным фильтром устанавливаются фильтры – индикаторы, задача которых задерживать опасные частицы, прорывающиеся через главный фильтр при повреждении его фильтрующих сеток, и сигнализировать об этом по мере своего загрязнения.

По принципу действия и конструкции фильтрующих материалов фильтры делят на следующие виды:

- щелевой, в котором поступившее под давлением масло очищается, проходя через щели, образуемые набором специальных пластин и прокладок;

- объемный (глубинный) у в котором масло в процессе очистки последовательно проходит через несколько слоев фильтрующего материала (фильтры с набивкой из войлока, хлопчатобумажных тканей, шлаковой ваты, бумажной массы и т. д.), а частицы удерживаются внутри, в каналах, фильтрующего элемента. Такой вид материала обеспечивает более тонкую фильтрацию, но требует замены при загрязнении и увеличении сопротивления на фильтре;

- поверхностный, в котором масло проходит через фильтрующий материал со сквозными порами (металлическая сетка, фильтровальные ткани и т. д.), а загрязняющие частицы задерживаются на поверхности фильтрующего элемента. Фильтры поверхностного типа позволяют применять автоматически осуществляемую самоочистку с использованием противотока. Это существенно снижает затраты времени и средства на эксплуатацию фильтров и объясняет их преимущественное применение на судах, особенно в дизельных установках, работающих на тяжелых топливах.

Промежуточное положение занимают целлюлозно-бумажные фильтроэлементы, совмещающие характерные признаки фильтров поверхностного и объемного типов. Для удаления из масла металлических частиц — продуктов износа двигателя применяют магнитные фильтры. Фирмой «Альфа Лаваль» разработана более совершенная конструкция фильтра, в котором непосредственно фильтр дополнен центрифугой, что по свидетельству фирмы обеспечивает вскрытие и техобслуживание фильтра не ранее сроков техобслуживания дизеля.