§ 6.2. Классификация масел

Общие сведения. Все моторные масла разделены на шесть групп: А, Б, В, Г, Д, Е, причем каждая группа включает масла, различающиеся вязкостью от 6 до 20 mmVc при 100 °С (табл. 6.1).

Малооборотные дизели используют моторные масла вязкостью порядка 10 мм²/с со щелочным числом 30 (SAE30) для циркуляционных систем и вязкостью 16 мм²/с со щелочным числом 40—50 (SAE40 и SAE50) для ЦПГ, а также турбин­ные масла для смазки подшипников ТК. При вязкости масла около 21 мм^г/с на входе в подшипники ТК МОД механические потери наименьшие. Такая вяз­кость обеспечивается его подогревом. Это создает предпосылки для применения в смазке ТК моторных масел вязкостного класса 10 (SAE30), дальнейшего сокра­щения числа типов применяемых масел при эксплуатации МОД (разработки единого сорта масла в циркуляционной системе и в ТК), а также упрощения судовых масляных систем с этими дизелями.

Отечественные циркуляционные масла М10Г,ЦС, М10ДЦЛ20, М14ДЦЛ20, выпускаемые с 1977 г., являются маслами многоцелевого назначения с вязко­стью 10 мм³/с при 100° С. Эти масла значительно превосходят по эффективности широко применяемые масла «Моторное Т», М10В, н не уступают лучшим образ­цам зарубежных масел аналогичного назначения. Применение масла М10ДЦЛ20 возможно и в ЭУ с СОД, установленных на ролкерах типа «Магнитогорск» и «Скульптор Коненков». Оно позволяет заменить импортное масло «Мобиль- гард-424» н ввести единое масло в качестве цилиндрового н циркуляционного.

Группа	Марка масла	Вязкость при 100 °С, нн'/с	Обозначение масел по зарубежной класснфн* кацни	Тип дизеля	Вид топлива
А	М6А М8А М10А	6±0,5 8±0,5 10±0,5	Регуляр­ные и пре­миальные	Бензиновый четырехтакт­ ный	Бензин
Б	М6Б М8Б М10Б М12Б М14Б М16Б М20Б	6±0,5 8+0,5 10±0,5 12±0,5 14+0,5 16+0,5 20±0,5	нд	Бензиновый четырехтакт­ный форсиро­ванный	Бензин или дизельное топливо с со­держанием се­ры до 0,2 %
В	М6В М8В М10В М12В М14В М16В М20В	6±0,5 8±0,5 10±0,5 12+0,5 14+0,5 16±0,5 20±0,5	нд, серия 1	Форсирован­ный ВОД
Г	М6Г М8Г М10Г М12Г М14Г М16Г М20Г	6±0,5 8±0,5 10±0,5 12± 0,5 14± 0,5 16± 0,5 20±0,5	нд, серия 2	Высокофорси­ рованный ВОД	Дизельное топливо с со­держанием се­ры до 1 %
Д	М6Д М8Д М10Д М12Д М14Д М16Д . М20Д	6±0,5 8±0,5 10±0,5 12+0,5 14± 0,5 16± 0,5 20±0,5	нд, серия 3	Высокофорси­рованный с малым рас­ходом масла
Е	М6Е М8Е М10Е М12Е М14Е М16Е М20Е	6±0,5 8±0,5 10±0,5 12±0,5 14±0,5 16±0,5 20+0,5	«Марин дизель»	Высокофорси­рованный с лубрикатор- ной смазкой	Моторное топ­ливо или нефть с содержанием серы до 3 %

Отечественные цилиндровые масла MI6E30 и М16Е60 по вязкости близки к SAE40 и успешно используются в МОД с 60-х гг. при работе на тяжелых топ­ливах.

Создание в системе смазки дизеля постоянно действующего химического режима способствует улучшению смазки, снижает интенсивность нагаролаковых отложений, противодействует старению масла. Эти эффекты достигаются, напри­мер, введением в масляную систему твердых ингибиторов в виде сплавов натрия (лития) с оловом (сурьмой или висмутом) и галлоидов (йод, фтор, бром или хлор). Наилучший эффект достигается при совместном использовании ингибиторов и галлоидов с масляными присадками ЦИАТИМ-339, ВНИИНП-360, АЗНИ- ЦИАТИМ-1, которые могут обеспечить работу дизеля без смены масла до 5000 ч и более. Галлоид вводится в масло в количестве 0,02—0,08 % общего количества масла в дизеле. Сплавы Na—Sn могут содержать от 3,5 до 25 % Na, а сплавы Li—Sn — от 1,2 до 10 % Li. Сплав помещают в сетчатые пакеты специального стабилизатора масла, включаемого через байпас на выходе масла из картера дизеля. В нижней части стабилизатора устанавливается фильтр (пакет из гигро­скопического материала, пропитанного раствором галлоида).

, Имеется множество присадок различных типов. Они должны тщательно выбираться с учетом имеющегося базового масла при строгом соблюдении реко­мендованного процентного содержания компонентов в смеси присадок. Это влияет на свойства масел. Присадки должны растворяться в масле и при сгорании давать минимум золы лишь мягкой структуры.

Смазочное масло, смешанное с присадками, не должно образовывать ста­бильной эмульсии с водой. При топливе с содержанием серы более 1,2 % по массе хорошо зарекомендовали себя мало- и среднещелочные однофазные масла (присадки растворены в масле) типа SAE40. При использовании дизельного топ­лива нельзя применять высокощелочное смазочное масло.

Выбор масел для СОД и ТК- Масла для СОД и ТК выбирают в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. Для ТК обычно рекомендуются стойкие против старения, преимущественно турбинные масла с вязкостью 30—76 мм^г/с (или 4—10° Е) при 50 °С в зависимости от частоты вращения ТК. Масла с повы­шенным содержанием различных присадок (например, среднещелочные масла) непригодны. Масла для СОД, работающих на тяжелом топливе, должны отве­чать следующим требованиям:

Вязкость при 50 °С, мм²/с 60—100

§ 1.3. Эксплуатационные характеристики МОД и СОД 15

§ 2.3. Судовой набор в районе МО 22

§ 2.5. Размещение механизмов в МО 25

§ 2.6. Условия обитаемости машинных помещений 45

А*, 50

hr —— 63

Р = (РхКог + РгКог) Q = (QxKoi + QM К, 66

—— а 101

gi jj»§i V^v°p° . 112

'■4В 132

тшт 172

е = >”~.^Пт1" 100%, я_э 186

Ц«,% Ьк,%. 360

п,% 375

Для смазки кривошипно-шатунного механизма, цилиндров, ТК, а также охлаждения поршней СОД лучше всего зарекомендовало себя масло типа SAE40. Это масло имеет необходимые нейтрализующую и моющую способности.

Эксплуатационные характеристики циркуляционных масел. Моющие и дис­пергирующие свойства циркуляционных масел необходимы для удаления загряз­няющих примесей (остаточных продуктов сгорания и продуктов окисления) и сохранения их в тонко диспергированной форме при равномерном распределе­нии в масле с тем, чтобы воспрепятствовать коагуляции или осаждению частиц с последующим образованием отложений внутри дизеля.

Источники загрязнений циркуляционного масла: остаточные продукты сгорания; продукты износа деталей; пыль различного типа, попадающая снаружи через вентиляционные трубы; вода и топливо; продукты окисления (окислы об­разуются в самом циркуляционном масле). Процесс окисления значительно уско­ряется в присутствии определенных металлов, действующих как катализаторы.

Количество остаточных продуктов сгорания, проникающих в циркуляцион­

ное масло, зависит от полноты сгорания и эффективности уплотнения между камерой сгорания и картером. В МОД дренажное масло, вытекающее из проду­вочного ресивера и из сальника штока, содержит остаточные продукты сгорания и воду из продувочного воздуха, в связи с чем это масло необходимо направлять в отходы и не использовать повторно.

Рис. 6.1. Ловушка для воды цистерны циркуляционного масла.

Вода — наиболее распространенный источник загрязнения масла. Соленая вода может попасть через неплотности в маслоохладителе, пресная вода — в ре­зультате утечки через сальники телескопических труб, утечек из охлаждающей системы пресной воды и в результате конденсации. При неудовлетворительной системе вентиляции картера дизеля с дренажным маслом в масляную отстойную цистерну может проникнуть большая часть водяных паров. Значительное коли­чество конденсата удаляется из вентиляционных трубопроводов, если последние оборудованы ловушками воды (рис. 6.1). Это более эффективный метод, чем сте- кание воды вместе с маслом в отстой­ную цистерну и последующее ее уда­ление сепарированием. -

Вода в масле при образовании эмульсии представляет собой серьез­ную опасность, так как стойкая водо­масляная эмульсия не разрушается при сепарировании. В данном случае эмульсия может быть разрушена по­средством перекачки масла в отстой­ную цистерну, где при соприкоснове­нии с нагревательными змеевиками, имеющими температуру наружных сте­нок 105—110 °С, вода вскипает и впос­ледствии вновь конденсируется. Та­ким образом, капли воды увеличивают свой размер и отделяются более легко.

/ — палуба МО; 2 — вентиляционный тру­бопровод; 3 — цистерна масла; 4 — ло­вушка для воды; 5 — контрольный клапан; 5 — дренаж.

Присутствие воды в масле спо­собствует возникновению коррозии вследствие благоприятных условий для роста различного типа бактерий, дрожжей и плесени. Эти организмы не могут существовать без воды. Бак­терии истощают присадки и произво­дят коррозионные вещества типа суль­фидов.

Топливо в масле окисляет его значительно быстрее с образованием органи­ческих кислот и отложений. Наиболее опасным является разбавление масла га­зойлем или дизельным топливом, в результате чего снижается вязкость смазоч­ного масла. Это приводит к разрушению подшипников и даже к взрывам в кар­терах из-за повышения температуры подшипников вала и воспламенения масля­ных паров.

Температура вспышки — это температура, при которой масло воспламеня­ется мгновенно при наличии небольшого пламени. Она равна 200 °С или выше. Наличие воды может понизить температуру вспышки.

Щелочность — способность нейтрализации кислот, выражается обычно об­щим базовым числом (TBN или ТБН). Щелочное число измеряется в мг КОН на 1 г масла. Щелочное число цилиндровых масел обычно находится в пределах от 40 до 100 мг КОН/г, наиболее распространенная величина — около 70 мг КОН/г. Такие масла обеспечивают нормальную работу на топливах с содержанием серы от 2 до 3,5 %. Для МОД, работающих на топливах с высоким содержанием серы (до 4 % и более), целесообразно применение масел со щелочным числом около 100 мг КОН/г.

Все моющие дизельные масла обладают щелочностью, создаваемой за счет присадок, которые обеспечивают нейтрализацию серных кислот, образовавшихся в процессе сжигания топлива. Зная тип топливной присадки и значение остав­шегося общего щелочного числа в отработавшем масле, можно произвести оценку

адбШдаШЙ^аЖ^сЯтгаУ^йй^^^дамйрганйя^ёГа 'в'буДущем в качествеЭ моющего средства (экспергирующего й нейтрализующего кислоты). "Я

Необходимо регулярно производить анализ проб масла на кислотность (не Я Менее одного раза в три йесяца отправлять на берег для анализа). При анализе я отработавшего масла определяются следующие свойства: Ш

—плотность;

• температура воспламенения (минимальная температура, при которой | масло выделяет горючие пары), характеризует наличие топлива в масле; I

• вязкость (повышается по мере окисления, а также при наличии воды или ^с\ тяжелых составляющих масла; понижается от возможного попадания дизель- I ного топлива); i

£-70; ⁴ 2/(кВт-4)

Рис. 6.2. Зависимость средней удельной интенсивности загрязнения циркуля­ционных масел £ от мощности ЭУ различных типов.

1 — ПТУ; 2 — крейцкопфные дизели с водяным охлаждением поршней; 3 — крейц- копфные дизели с масляным охлаждением поршней; 4 — /тронковые дизели без охлажде­ния поршней, работающие непосредственно на винт; 5 — тронковые дизели с масляным охлаждением поршней, работающие непосредственно на винт; 6 — тронковые дизели без охлаждения поршней, работающие через редуктор на винт; 7 — тронковые дн^елн с масляным охлаждением поршней» работающие на винт через редуктор.

• общее кислотное число (ТАН) (указывает на содержание органических и неорганических кислот в масле);

• число сильных кислот (САН) {свидетельствует о наличии неорганических (сильных) кислот в масле (серная кислота из камеры сгорания или хлорная из морской воды]; с увеличением САН масло становится разъедающим, особенно при наличии воды, увеличение кислотности приводит к интенсивному коррозион­ному износу подшипников;

• щелочность (ТБ'Н).

Выявляют также содержание воды по массе, коксуемость по Конрадсону, содержание золы и твердых отложений (нерастворяющихся в масле частиц). Содержание воды и топлива в масле лимитировано значениями 0,5 и 2 %. Содержа- ! ние воздуха в масле достигает 7—12 % по объему и может вызвать повышенное ' пенообразование. Воздушная эмульсия (масло имеет беловатый вид) или силь- '■ ное поверхностное пенообразование чаще всего получается при наличии негер­метичных точек на всасывающей стороне насоса, по которым воздух попадает в масло. Воздух в масле препятствует образованию гидродинамического клина в црдшипниках и способствует ускоренному старению и окислению масла.

Загрязняющие твердые примеси (песок или пыль различного типа) усили­вают абразивный износ масла. Они попадают через воздухозаборные трубы и

вентиляционные отверстия цистерн, когда судно находится в зоне, где происходят песчаные бури. Иногда пескоструйная очистка корпуса в доках может служить причиной загрязнения картерного масла на новых судах. Единственным надеж­ным способом удаления песка в этом случае является тщательная промывка системы смазочного масла.

На интенсивность загрязненности циркуляционного масла примесями раз­мером 3 мкм и более влияют тип и мощность ЭУ (рис. 6.2). Наибольшее количе­ство механических примесей размером 3 мкм и более образуется в маслах дизелей тронкового типа. В зольной части загрязнений циркуляционного масла содер­жание соединений Fe достигает 10 % Si — 0,1 %, А1 — 3 %, Са — 3 %, V —

оич

I

I-

i

0- 1 □ -2

In In Inin

s!

3

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

О

м.

Все £ присутст- = дующие £>‘ элементы

^ <с

S- о

е£

dv,%
	?оо
-	180
-	160
-	т
-	120
	100
-	80
-	60
-	ш
-	20
	0

£ Отсутствие катализато­ров

Рис. 6.3. Влияние металлических катализаторов на окисление масла в течение 40 ч при 127 °С и расходе воздуха 10 л/ч.

/ — общее кислотное число (О/С?); 2 величина возрастания вязкости, %.

0,05 % и Na — 3 %. Органчвеская (углеродистая часть загрязнения состав­ляет 83—97 % общего количества механических примесей. Установлено также, что 85—90'% углеродистых частиц имеют диаметр 1—10 мкм; им свойственна высокая степень дисперсности. Наибольшую опасность для трущихся поверхно­стей представляют частицы размером 5—12 мкм, так как толщины масляной ги­дродинамической пленки в узлах трения не превышают 15 % исходного монтаж­ного зазора и находятся в пределах 4—9 мкм. В связи с этим попадание между трущимися поверхностями частиц диаметром более 5—7 мкм может привести к задирам рабочих поверхностей.

В настоящее время экономически выгодным является удаление из масла воды до следрв, а механических примесей — до частиц размером 5 мкм (неорганических) и 7 _мкм (органических).

Магнитная окись железа, свинец, медь и железная окалина в присутствии воды вредны как катализаторы окисления масла (рис. 6.3). Комбинация меди, свинца, железа и алюминия оказывает наиболее сильное каталитическое воздей­ствие. В связи с этим никогда не следует допускать проникновения в циркуля­ционное масло дренажного масла из ресивера продувочного воздуха, так как оно включает многие из этих загрязняющих элементов.

Диспергирование загрязняющих примесей (в основном сажи) на очень мел­кие частицы — важная характеристика масла. Мелкие частицы сажи размером

1. мкм обволакиваются маслом под воздействием диспергирующих присадок, не осаждаются на деталях дизеля и не образуют осадка в цистернах. Они могут быть оставлены в масле, что снижает нагрузку на фильтры и центрифуги. В отрабо­тавших маслах типа «Мобилгард-324» приблизительно 55 % частиц имеют раз­меры менее 0,05 мкм и 45 % частиц имеют размеры 0,05—0,10 мкм. В масле «Мо- бцлгард-300» у 90 % частиц размер равен меньше 1 мкм, а у 10 % составляет 1—40 мкм и лишь у незначительного количества частиц — 40 мкм и более.

Для повышения антифрикционных свойств масла весьма эффективна диспер- гация масла в поле ультразвуковых колебаний. Генератор ультразвуковых коле­баний может включаться в масляную систему дизеля совместно с фильтрами или без них в зависимости от условий работы и конструкции системы.