Раздел 5. Топливная система.

Назначение топливной системы – обеспечить исполнение следующих технологических процедур:

1. Прием и хранение топлива на судне;

2. Предварительная обработка топлива, включающая его подогрев, отстаивание, сепарирование и фильтрацию;

3. Подача топлива к дизелям и котлу.

Состав топливной системы:

1. Бункеровочная цистерна тяжелого топлива ( правый\левый борт).

2. Бункеровочная цистерна дизельного топлива ( правый\левый борт).

3. Топливоперекачивающий насос тяжелого топлива.

4. Топливоперекачивающий насос дизельного топлива.

5. Фильтр предварительной грубой очистки тяжелого топлива.

6. Фильтр предварительной грубой очистки дизельного топлива.

7. Станция ввода топливной присадки CP 3500.

8. Отстойная цистерна тяжелого топлива.

9. Отстойная цистерна дизельного топлива.

10. Топливоподкачивающий насос тяжелого топлива с фильтром мелкой очистки.

11. Топливоподкачивающий насос дизельного топлива с фильтром мелкой очистки.

12. Два топливных подогревателя тяжелого топлива.

13. Два топливных сепаратора.

14. Расходная цистерна тяжелого и дизельного топлива.

15. 2 топливоподкачивающих насоса тяжелого топлива на 3 ДГ и главный двигатель с фильтрами тонкой очистки.

16. 2 циркуляционных насоса тяжелого топлива.

17. 2 топливных подогревателя.

18. Вискозиметр.

19. 2 фильтра тонкой очистки.

20. Расходная цистерна дизельного топлива для трех грузовых насосов с механическим приводом (дизель паки).

21. Аварийный насос дизельного топлива.

Принцип действия топливной системы.

Прием топлива на судно в процессе бункеровки осуществляется через расположенный на палубе приемный патрубок, снабженный устройством для отбора пробы. Число свободных танков достаточно для того, чтобы избежать смешивания бункеруемого топлива с принятым ранее топливом и, тем самым, исключить возможные явления потери стабильности и несовместимости топлив. Все танки, предназначенные для тяжелого топлива, оборудованы змеевиками парового обогрева, который необходим для поддержания требуемой температуры топлива. Температура топлива должна быть, по крайней мере, на выше температуры, обеспечивающей вязкость, достаточную для перекачивания. Следует избегать поддержания в танках более высоких температур, равно как и их бросков, так как это вызывает интенсивное шламообразование, образование на греющих поверхностях углеродных отложений. Необходимо следить за состоянием змеевиков обогрева – отсутствием в них свищей, приводящих к обводнению находящихся в танках топлив.

Чтобы предотвратить застывание топлива в трубопроводах, последние оборудуются паровыми или электрическими спутниками. Топливоперекачивающий насос винтового типа. Во избежание повреждения перед ним установлен фильтр грубой очистки. Клапанная коробка обеспечивает возможность переключения с одного танка на другой. Топливоперекачивающим насосом топливо подается в отстойную цистерну, оборудованную змеевиком парового подогрева и датчиками верхнего и нижнего уровней. Из отстойной цистерны топливо направляется к топливоподкачивающему насосу, подогревателям и сепараторам. Шлам из сепараторов поступает в цистерну, а цистерна служит для сбора отходов топлива или их сжигания в инсинераторе. Очищенное топливо поступает в расходную цистерну, также оборудованную паровым обогревателем, спуска отстоя и датчиком нижнего уровня.

Во избежание переполнения в цистерне предусмотрена переливная труба, ведущая в отстойную цистерну. Из расходной цистерны топливо поступает к трехходовому крану, с помощью которого предоставляется возможность переключаться с тяжелого топлива на дизельное и наоборот. Далее топливо направляется к подкачивающим насосам, служащим для поднятия давления в системе до 0,4…0,5 МПа. Это необходимо, так как с ростом давления поднимается температура кипения топлива, что, в свою очередь, позволяет избежать вскипания топлива в контуре циркуляции при его нагревании перед двигателем до температур . При вскипании, а оно происходит при атмосферном давлении, неизбежно интенсивное паро- и газообразование, вызывающее нарушения в работе циркуляционных насосов, в частности, их кавитационные повреждения. Одновременно происходит потеря, вместе с газами, легких фракций. Этим объясняется то, что на данном судне, на котором предусмотрена работа двигателя на топливах с вязкостью выше 180 сСт, наличие подкачивающих насосов является обязательным. От подкачивающих насосов топливо направляется в смесительную цистерну, в которой, при переходе с одного вида топлива на другой, происходит их смешивание, при котором обеспечивается мягкий переход с легкого холодного топлива на горячее тяжелое и наоборот. Если бы имел место резкий переход, то могло бы произойти заклинивание плунжерных пар топливных насосов.

За смесительной цистерной установлены 2 циркуляционных насоса тяжелого топлива, подогреватель с вискозиметром и непосредственно перед двигателем фильтр тонкой очистки. Возврат топлива от двигателя осуществляется в смесительную цистерну или расходную цистерну. Наличие контура рециркуляции «смесительная цистерна – циркуляционные насосы – подогреватель – фильтр – дизель – цистерна» обеспечивает прокачку в нем горячего топлива при кратковременной остановке двигателя во избежание его застывания в трубах. Это необходимо, так как при прекращении подачи топлива к дизелю или существенном сокращении его поступления прекратится и его подогрев, а это уже приведет к росту вязкости топлива и следующим возможным последствиям:

• ухудшению пусковых свойств дизеля;

• повреждению ТНВД и их привода.

Циркуляционные насосы можно остановить лишь при длительной стоянке, но тогда система топливоподачи должна быть предварительно освобождена от тяжелого топлива путем предварительного (перед остановкой) переключения на дизельное топливо. При этом, однако, надо иметь в виду, что при смешивании в циркуляционной цистерне дизельного и тяжелого топлива (а этого не избежать в первый период после переключения) возможна утрата стабильности смеси, обусловленная несовместимостью топлив. Это может вызвать лако- и нагарообразование в топливной аппаратуре, задиры прецизионных элементов, плохое сгорание топлива и загрязнение выпускного тракта.

Эксплуатация топливной системы сводится к выполнению следующих мероприятий:

1. Поддержание требуемых температур топлива в танках запаса и в трубопроводах на всем пути следования топлива к двигателям.

2. Контроль за уровнем топлива в отстойных и расходных цистернах, периодический выпуск из них отстоя.

3. Контроль за чистотой фильтров ( путем контроля перепада давления на них).

4. Контроль за работой сепараторов, предотвращающий переполнение грязевого пространства и появление воды в очищенном топливе.

Выходящее из сепаратора топливо рекомендуется периодически брать на анализ.

Топливообработка включает в себя:

1. Отстаивание топлива;

2. Сепарирование топлива;

3. Фильтрация топлива;

4. Химическая обработка, которая заключается в вводе в топливо присадок для уменьшения шламообразования и дестабилизации водо-топливных эмульсий, для снижения высокотемпературной коррозии выхлопных клапанов, лопаток ГТН и др.

Фильтрация заключается в удалении из топлива ме­ханических частиц при пропускании его через различные фильтрующие элементы фильтров.

Эксплуатация фильтров предусматривает включение их в действие, контроль за чистотой фильтрующего эле­мента, систематическое удаление улавливаемых фильт­ром частиц и очистку или замену фильтрующих элементов. В топливных системах дизелей применяют фильтры грубой и тонкой очистки.

Работу фильтра контролируют по показаниям мано­метров, установленных перед фильтром и за ним; этот контроль значительно упрощается, если вместо двух манометров установлен один — так называемый диффе­ренциальный, т. е. показывающий перепад давлений в фильтре.

Очистка фильтра необходима, если перепад давлений превысил допустимое значение. При подаче топлива в очищенный фильтр следует держать открытым воздуш­ный кран на крышке корпуса фильтра до тех пор, пока через этот кран не пойдет струя топлива без пузырьков воздуха.

Все фильтры имеют устройство для промывания фильтрующих элементов обратным потоком топлива. Промывку рекомендуется производить: для бумажных элементов через каждые 200—300 ч, для миткалевых элементов через 400—500 ч работы. Срок службы фильт­рующего элемента составляет не менее 1500 ч.

Фильтрующий элемент металлопористого фильтра представляет собой смесь зерен железа, нержавеющей стали и бронзы, сжатых под высоким давлением. Таким образом обеспечивается пористость любого заданного значения. Фильтрующему элементу можно придать лю­бую форму: конуса, цилиндра и др. Тонкость очистки в металлопористых фильтрах до 5 мкм.

В корпусе фильтра может быть размещено несколь­ко фильтрующих элементов, выполненных, например, в виде стаканов. Фильтрующие элементы очищают путем промывания в керосине или дизельном топливе с после­дующим обдуванием сжатым воздухом или паром. Со временем элементы утрачивают свою фильтрующую спо­собность, поэтому их необходимо периодически заменять.

Конструкция топливоподогревателя.

1-предохранительный клапан

2-манометр

3-термометр

4-фланцевые прокладки

5-внутренние трубки

6-выходной топливный фланец

7-входной фланец пара и выходной фланец конденсата

Сепарация является наиболее распространенным спо­собом очистки топлив от различных примесей и воды. Совершенствование средств сепарации вызвано стремле­нием обеспечить работу дизелей на тяжелых топливах.

Центробежные сепараторы служат основным средст­вом очистки топлив и масел.

Сепараторы могут быть настроены на режим работы, при котором происходит удаление из топлива воды и механических примесей (пурификация), либо на такой режим, когда удаляются лишь механические примеси (кларификация).

Отделение от топлива механических примесей и воды происходит в барабане сепаратора. Непрерывно посту­пающий в барабан загрязненный нефтепродукт получает вращательное движение. Под действием центробежной силы, которая в тарельчатых сепараторах превышает в 4000—8000 раз силу тяжести, вода и механические при­меси, имеющие большую плотность, чем топливо, отбра­сываются к стенкам барабана, а очищенный нефтепро­дукт — ближе к оси вращения. Протекая между тарел­ками барабана, он отводится через кольцевое отверстие в верхней части барабана.

По способу очистки барабана от загрязнений разли­чают сепараторы самоочищающиеся и с ручной очисткой. Самоочищающиеся сепараторы подразделяются на сепараторы с периодической очисткой барабана от шлама и с непрерывной очисткой. На судне установ­лены сепараторы с периодической очисткой барабана от шлама.

Качество очистки топлива в сепараторе в значитель­ной мере зависит от режима сепарации. Для настройки сепаратора, зная характеристики топлива, определяют диаметр регулировочной шайбы (при пурификации), тем­пературу сепарации и пропускную способность сепарато­ра, количество и температуру пресной воды для промы­вания топлива и создания водяного затвора (при пури­фикации).

В комплект барабана сепаратора входит несколько регулировочных шайб. Чем меньше разница между плот­ностью воды и сепарируемого топлива, тем меньше дол­жен быть внутренний диаметр шайбы. Необходимую шайбу подбирают по специальной номограмме или по таблице.

Количество промывочной воды, подаваемой в сепара­тор, должно составлять 3—5% количества подаваемого топлива; температура воды должна быть примерно на 5 К выше температуры сепарируемого топлива.

Рекомендации по очистке топлива: чем сильнее за­грязнено или обводнено топливо, тем меньше должна быть пропускная способность сепаратора; температура подогрева топлива должна быть такой, чтобы вязкость топлива, поступающего в сепаратор, не превышала 6° ВУ.

При правильно выбранном режиме сепарации из топ­лива должны полностью удаляться вода и 60—70% меха­нических примесей.

Эффективность сепарации топлив определяется не только режимом работы сепаратора, но и размерами частиц механических примесей неорганического и орга­нического происхождения.

Механические примеси неорганического происхожде­ния вследствие более высокой плотности удаляются из топлива с большей полнотой, чем примеси органического происхождения. Как правило, при сепарации из топлива удаляются все металлические и неметаллические части­цы размером до 2—3 мкм. Сепарация позволяет пони­зить содержание воды в топливе до 0,02%, а также зна­чительно уменьшить его зольность.

При подготовке сепаратора к пуску следует прове­рить уровень масла в картере редуктора сепаратора. Освободив барабан сепаратора от тормоза, стопоры барабана отвертывают, а клапаны устанавливают на рециркуляцию топлива. Заполнив напорный бак водой, его разобщают от разгрузочного устройства. Затвор самоочищающегося сепаратора должен быть открыт. Включив электродвигатель, дают возможность барабану достичь полной частоты вращения, после чего в самоочи­щающемся сепараторе закрывают затвор путем подачи воды из напорного бака.

В режиме пурификации в барабан подают горячую воду для образования водяного затвора, о возникновении которого можно сделать вывод, наблюдая выход воды через водоотливной трубопровод. В режиме кларификации водяной затвор не нужен.

Установив расходомер на требуемую пропускную спо­собность, открывают кран подачи сепарируемого топли­ва. Во время работы контролируют нагрузку на электро­двигатель, частоту вращения барабана, подачу топлива в сепаратор, температуру топлива при входе в барабан и давление на выходе из него.

За работой сепаратора можно наблюдать по конт­рольным стеклам. Если пурификация протекает нор­мально, в стекле на водоотливной трубке наблюдается выход воды, если воды нет, то это может служить преду­преждением о значительном отложении грязи в бараба­не. По той же причине может появиться топливо в каме­ре переполнения, где при нормальной работе его быть не должно; поэтому в обоих случаях необходима очистка барабана. Перед остановкой сепаратора прекращают подачу сепарируемого топлива, а после вытекания из сепаратора его остатков разгружают барабан. Электро­двигатель отключают в последнюю очередь.

При работе сепаратора в режиме пурификации эф­фективность сепарации зависит от положения «погранич­ного слоя», представляющего собой границу раздела между топливом и водой и обеспечивающего создание водяного затвора. Нормально «пограничный слой» дол­жен располагаться за внешней кромкой распределитель­ных отверстий дисков сепаратора и не проходить по отверстиям или правее их. В первом случае будет наблю­даться торможение потока топлива на входе в диски, что приведет к резкому ухудшению сепарации, во втором случае в зону очищенного топлива будет поступать вода.

Эффективность сепарации повышается, если поверх­ность раздела отодвигается влево от отверстий дисков, так как в этом случае увеличивается эффективная по­верхность последних. Однако при этом растет риск исчез­новения (разрыва) водяного затвора и, как следствие, может произойти утечка топлива через водоотводный канал в грязевую цистерну. Положение «пограничного слоя» регулируют с помощью гравитационной шайбы, устанавливаемой в верхней части корпуса барабана и оказывающей сопротивление выходу из него воды. Если установить шайбу с меньшим диаметром отверстия, дав­ление воды на топливо в корпусе барабана сепаратора увеличится, и «пограничный слой» переместится ближе к оси вращения. Для обеспечения необходимого равнове­сия между топливом и водой при подборе диаметра гра­витационной шайбы необходимо руководствоваться плот­ностью сепарируемого топлива; для этой цели служат номограммы или таблицы, помещаемые в инструкции к сепараторам.