4.3 Засоби очистки масла

Молоресурс і надійність дизелів, а також витрата масла в них багато в чому залежать від ефективності засобів його очищення, установлюють у мастильних системах. Засоби очищення масла дизелів повинні відповідати таким основним вимогам: надійно і стабільно в часі створювати необхідний рівень очищення; забезпечувати заданий ресурс необслуговуваної роботи дизеля; мати по можливості мінімальний гідравлічний опір; не відокремлювати присадки від масла; мати невеликі розміри; бути простими по конструкції; дешевими в виготовнии; надійними і зручними в експлуатації.

Засоби очищення масла слід класифікувати в залежності від схеми включення в систему, принципу очищення і тонкості відсіву. По схемі включення засоби очищення поділяються на повно- і частково потокові. При повнопоточній (послідовної) схемі включення все масло, яке надходить в дизель, проходить очищення. При частково потоковій (паралельної) схемі включення, через очісник проходить тільки частина масла (5-20% від продуктивності мастильного насоса), яка потім зливається в картер.

Схема включення маслоочищувачів визначається в основному їх типом. Фільтри грубого очищення масла практично завжди мають повнопотокове включення, фільтри тонкого очищення поверхневого і об'ємного типу можуть бути включені як послідовно, так і паралельно.

Фільтри грубого очищення. Найбільшого поширення для грубого очищення масла отримали сітчасті фільтри з тонкістю відсіву 100-140 мкм при робочому тиску 0,8-0,9 МПа.

Проводяться також роботи з удосконалення фільтрів грубої очистки масла і замін і дорогих латунних сіток. Розроблені голкопробивні матеріали типів ІГФ-1 і ІГФ-2, призначені для грубого очищення масла в дизельних двигунах. За своєю структурою голкопробивні матеріали аналогічні натуральному войлоку. Переплутування волокон здійснюється протягуванням пучків волокон крізь товщину шару спеціальними голками, які мають щербини. Тонкість відсіву ІГФ -1 - 1 0 0 мкм і ІГФ -2 - 80 мкм.

4.4 Фільтри тонкого очищення

Найважливішою умовою для ствоня високоефективного фільтра є правильний вибір фнльтроматеріала. На вибір фільтроматеріалів для повнопоточних фільтрів тонкого очищення масла впливає велика кількість факторів. До них відносяться наступні вимоги: тонкість очистки масла, залежна від конструкції дизеля, зазорів в тертьових парах і застосовуваних матеріалів; швидкість надходження забруднювачів в масло і їх структура; термін служби дизеля і фільтроелементів; властивості застосовуваного масла, величина його чаду; допустимі габаритні розміри; насиченість масла газами; умови експлуатації.

Виходячи з цього фіпьтроматеріали для фільтрів тонкого очистки масла повинні: забезпечувати необхідну тонкість і повноту відсіву протягом всього заданого терміну служби фільтрозлемента; володіти необхідною міцністю, стійкістю по відношенню до нафтопродуку, слабким органічним кислотам і лугів при тем температурах до 120^о С; бути біологічно і вологостійкими; мати рівномірну структуру (пористість) і малий гідравлічний опір .

Найважливішою частиною фільтроелемента є фільтруюча штора. Вона повинна забезпечувати максимальну площу поверхності фільтрації, що припадає на одиницю об'єму фільтра, мінімальний гідравлічний опір і володіти необхідними міцністю і жорсткістю. Для отримання найбільшої площі поверхні фільтрації фільтруючій шторі надають складну складчасту конфігурацію. Іноді для поліпшення дренажу потоку масла на вході і виході з штори та запобігання злипання складок фільтроматеріала під дією перепаду тисків між ними встановлюють різного роду розпірні вставки (експандери). У деяких випадках замість експандерів застосовують рифлення фільтроматеріала.

Найбільш характерними типами фільтруючих штор є багатопроменева зірка, гвинтові й спіральні штори. Переважна більшість вітчизняних і зарубіжних типів масляних фільтроелементів виконано у вигляді багатопроменевої зірки. У порівнянні з іншими типами фільтруючих штор, багатопроменева зірка володіє вищою міцністю жорсткістю та технологічністю. Крім того, її застосуваня дозволяє одержувати порівняно великі площі поверхні фільтрації на одиницю об'єму фільтроелемента. Застосування у фільтрах тонкого очищення масла змінних елементів тягне за собою значні експлуатаційні витрати, пов'язані з витратами на фільтроелементи і технічне обслуговування дизеля. Збільшення агрегатних потужностей двигунів вимагає підвищення витрати масла в магістралі і, як наслідок,оснащення дизелів повнопоточними фільтрами з великим числом фільтроелементів, що не завжди прийнятно за умовами експлуатації. У ряді випадків, особливо в умовах суднової експлуатації, утруднена утилізація змінних фільтроелементів.

Перераховані вище фактори, а також постійно зростаючі вимоги щодо забезпечення часу необслуговуваної роботи двигунів та підвищенню ступеня їх автоматизації визначили востаннє десятиліття використання самоочисних фільтрів в якості засобу очищення масла в дизельних двигунах. Основними перевагами самоочисних фільтрів перед звичайними є відсутність змінних фільтроелементів, різке збільшення часу необслуговуваної роботи фільтра, зменшення габаритних розмірів фільтра при збереженні потрібної пропускної здатності і тонкості відсіву, підвищення рівня автоматизації рухових установок.

До недоліків самоочисних фільтрів відносяться складність конструкції; висока її вартість; необхідність використання спеціальних фільтроматеріалів, що володіють підвищеною пропускною здатністю і міцністю; енергетичні за витрати на привід і створення протитечії рідини для промивання фільтроелементів. Самоочисні фільтри класифікуються за способами регенерації фільтроелементів і створенню протитечії рідини, що надходить на промивання фільтроелементів; по конструкції корпусу фільтра і фільтроелементів; по режимам промивки; схемами включення в мастильну систему і типу приводу очисного пристрою.

Основними способами регенерації фільтруючих елементів у самоочисних фільтрах є механічний вплив і промивка протитечією фільтрованої рідини або стисненого повітря. Промивання зворотним потоком може здійснюватися за рахунок спеціальних перемикачів, почерзі підключають здвоєні фільтрувальні камери або в режим фільтрації, або в режим промивки, при цьому противотечія створюється безпосередньо за рахунок основного потоку фільтрованого середовища шляхом почергового підведення фільтрованої рідини (або повітря).

За цим принципом працюють самоочищаються фільтровальві установки, що випускаються фірмою Sorfance (Франція). До їх переваги слід віднести порівняльну простоту конструкції і надійність роботи. Недоліком є великі габаритні розміри, викликані необхідністю мати дві фільтрувальні камери, кожна з яких повинна повністю забезпечувати пропускну здатність фільтра.

Під час роботи двигунів і механізмів циркуляційне масло забруднюється в результаті омивання змащуваних поверхонь, ємностей, порожнин і інтенсивного перемішування з повітрям. Забруднення в маслі містяться у вигляді розчинних і нерозчинних включень. Інтенсивність з абруднення масла залежить від потужності і типу двигуна, його технічного стану і рівня експлуатації. Найбільша кількість механічних домішок розміром 3 мкм і більше утворюється в маслах дизелів трункового типу.

В зольній частині забруднень циркуляційного масла вміст сполук заліза досягає 10%, кремнію - 0,1%, алюмінію - 3%, кальцію - 3%, ванадію - 0, 5% і натрію -3%. Органічна (вуглецева) частину забруднення складае 83-97% загальної кількості механічних домішок. До 90% вуглецевих частинок мають діаметр 1-10 мкм; їм властива висока ступінь дисперсності. Найбільшу небезпеку для тертьових поверхонь представляють частинки розміром 5-12 мкм, оскільки товщина масляної гідродинамічної плівки у вузлах тертя знаходиться в межах 4-9 мкм. У зв'язку з цим потрапляння між тертьовими поверхнями діаметром більше 5-7 мкм може призвести до задираня робочих поверхонь.

Для очищення масла на судах використовують відстоювання, фільтрацію та сепарування.

Відстоювання найбільш ефективно в тому випадку, коли в маслі з'являються водні розчини кислот і значно підвищується вміст механічних домішок. Відстоювання масла здійснюється в стічно-циркуляційної цистерні під час стоянок судна. Хороші результати дає відстоювання протягом 24-40 ч при його підігріві до 60-90 ° С. Температуру нагрівання масла вибирають залежно від його сорту. При нагріванні, з масла випаровуються волога і легкі фракції палива, знижується його в'язкість, що покращує умови відстоювання механічних домішок. Потім воно продовжує відстоюватися протягом 2-3 діб, після чого масло сепарують.

Вимоги до фільтрації масла в енергетичних установках обумовлюються Правилами Регістру, які рекомендусь встановлювати на приймальному трубопроводі насосів зубчастих передач та гідравлічних муфт магнітний фільтр, на приймальному трубопроводі насоса циркуляційного мастила один сітковий фільтр грубого очищення, на нагнітальному трубопроводі насоса - два паралельних фільтра або один здвоєнний змінний фільтр або один самоочисний фільтр. Пропускна здатність кожного масляного фільтра повинна перевищувати на 10% найбільшу подачу насоса.

Для очищення масел від механічних домішок та води зазвичай служать відцентрові сепаратори. Кожен головний двигун укомплектовують одним сепаратором і лише на судах з потужними малооборотними дизелями можуть бути встановлені два сепаратора, один з яких є резервним. Для кожного ГТЗА рекомендується застосовувати один сепаратор масла з продуктивністю 500-1000 л / год при потужності ПТУ до 15 МВт або продуктивністю 1500-3000 л/год при більшій потужності ПТУ.

При комплектації системи одним масляним сепаратором в установці передбачають можливість підключення сепаратора легкого палива в якості резервного. Сепаратори підключають паралельно циркуляційної системі з метою їх використання для перекачування масла.

Продуктивність сепараторів виходячи такого розрахунку, щоб вони опрацювали все масло в системі, пропустивши його двічі в установках з МОД і чотири рази - з СОД, протягом 24 год з продуктивністю 20-25% номінальної.

Вода є найбільш поширеним джерелом забруднення масла. Солона вода може потрапити через нещільності в маслоохолоджувачі, прісна - в результаті витоків з охолоджуючої системи прісної води, в результаті конденсації і при очисці двигунів. Вода в маслі при утворені емульсії являє собою серйозну небезпеку, тому що стійка водомасляна емульсія не руйнується при сепарувані. Присутність води в маслі сприяє виникненню корозії внаслідок сприятливих умов для росту різного типу бактерій, дріжджів і цвілі.

Сепарування масла може здійснюватися періодично або безперервно (під час роботи двигуна і коротких зупинок). Зазвичай сепаратори використовують протягом 50-70 % часу роботи головних двигунів. Оптимальний режим очистки вибирають в залежності від експлуатаційних умов, якості масла і його загальної кількості в системі. Для прискорення і підвищення ефективності очищення масла при сепарувані його підігрівають до 85-90 ° С.

Циркуляційні масла, не містять присадок, і деякі високоякісні масла з антиокислювальними і антикорозійними присадками при сепаруванні можна промивати прісною водою. Воду, нагріту до 70-80 °С, в кількості близько 2% обсягу масла вводять в маслопровід, подаючий масло до сепаратора. Промивання сприяє вимиванню з масла дрібнодисперсних речовин і їх укрупнення, що полегшуе їх видалення при сепаруванні.

Масла, що містять присадки, розчинні у воді, які сприяють емульгуванню масла з водою, щоб уникнути погіршення властивостей, промивати при сепаруванні не допускається. Очищення масла, крім його сепарування, здійснюється фільтрами грубої і тонкої очистки. Фільтри грубого очищення включаються в систему з таким розрахунком, щоб весь потік масла проходив через них, ФТО можуть використовуватись як повнопоточні, так і неповнопоточні. Повтокові фільтри володіють високою пропускною здатністю (до 150 м3 / год) з тонкістю очистки 20-40 мкм. Вони обладнуються перепускними клапанами, що спрацьовують при збільшені тиску (внаслідок їх засмічення).

Для більш тонкої фільтрації масла, в системах встановлюють частково-потокові фільтри (байпасні), здатні видаляти частинки розміром до 3 мкм. Такі фільтри обробляють одночасно не все масло, а лише 10-15%, але в результаті безперервної роботи через певний час проходить фільтрацію все масло, яке перебуває в системі.

Таким чином, тонке очищення масел можна здійснити комбінованим фільтруванням, передбачаючих використання комбінованих систем, фільтрів і їх елементів.

Особливо перспективне комбіноване очищення масел в дизелях з підвищеним наддувом, що працюють на високов'язких сортах палива. Застосування комбінованих масляних фільтрів дозволяє збільшити термін служби масла в 1,5-3 раза. Тонкість очищення таких фільтрів становить до 30 мкм.

Очищення масла від металевих частинок зносу досягається установкою в системі магнітних фільтрів або магнітних вставок в ФТО.

Тривалість роботи масла в двигунах до його заміни залежить від типу і конструкції двигуна, їх технічного стану, режимів роботи, сорти масла і палива, місткістю циркуляційної системи та кратності циркуляції масла, способу очищення та конструкції фільтрів і сепараторів і т. д.

Заводи-виробники двигунів і передач зазвичай установлюют орієнтовний термін служби масла, однак при експлуатаціі необхідність його заміни визначається за результатам контрольного аналізу. Як передчасна, так і занадто пізня заміна масла небажана, оскільки в першому випадку буде невизначений перевитрата масла, а в другому підвищений знос механізмів.

В ПТУ і ДУ з МОД масло працює без заміни протягом декількох років. У газотурбінних установках тривалість роботи масла залежить від типу і напруженості ВМД, а також від конструкції масляної системи. Термін служби масла в редук-торах ГТУ становить 4-6 років.