Файл: Российской федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 225
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2.2.3.2 Расчет коленчатого вала на прочность
Расчет коленчатого вала выполнен в соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов Регистра России. Расчет производился с помощью ЭВМ и его результаты приведены в приложении Е.
2.2.4 Рабочие жидкости СЭУ и технология их подготовки и использования
Топливо
Физико-химические показатели топлива
Учитывая требования инструкции по эксплуатации дизеля, рекомендуется в качестве основного топлива назначить остаточное топливо марки RMG380 по ISO 8217:2010. Для особых режимов работы дизеля, пуска, остановки назначается дистиллятное топливо марки DMA или DMZ (таблица 2.1). Топливо марки DMA обозначается согласно классификации BP Shell Marine Fuel Specifications как MGO (marine gas oil), а марка RMG380 соответствует по вязкости обозначению IFO 380 (intermediatefueloil). Отличие марки DMZ от DMA заключается в увеличенном нижнем пределе вязкости, что обеспечивает смазывающие свойства ТНВД при работе на малосернистом LSMGO топливе в зонах особого контроля, где доля серы не превышает 0,1 % по массе.
Таблица 2.1 – Требования к топливам двигателя MAN 6S60MC
Присадки к топливу
Ввод присадок в топливо можно отнести к химической обработке топлива. Топливные присадки, добавляемые на судне, для повышение основных свойств топлива делятся на три группы: 1 – диспергирующе-стабилизирующие, позволяющие повысить длительность хранения топлива; 2 – присадки, уменьшающие воздействие низкотемпературной (сернистой) и высокотемпературной (ванадиевой) коррозии; 3 – многофункциональные присадки, обладающие возможностью комплексного воздействий на свойства топлива, в том числе и выше перечисленные. Широкое распространение на судах получили присадки, предлагаемые компанией Drew Marine (Приложение Ж).
Определение температуры, обеспечивающей нормальную перекачку
и сжигание топлива
Выбранные для пуска, остановки, смены режима двигателя дистиллятные топлива DMA и DMZ не нуждаются в дополнительном подогрева при хранении, перекачке и сжигании, так как обеспечивается и без подогрева необходимая вязкость при перекачке насосами и распыле форсункой. Остаточные топлива и в том числе RMG380 необходимо подогревать на всех участках топливной системы.
При хранении в цистернах запаса топлива температура подогрева выбирается исходя из возможности транспортировки топлива насосами объемного типа. Чаще всего используются шестеренные или винтовые насосы, для которых рекомендуемый диапазон вязкости перекачиваемого нефтепродукта по вязкостно-температурной номограмме определяется по полосе «Usual pumping viscosity» (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 - вязкостно-температурная номограмма
Так, по рисунку 2.2 для топлива марки RMG380 минимальная температура подогрева в танках запаса находится в диапазоне 35 – 37 °С. Для топлива IFO700 температура подогрева несколько выше – от 45 до 48 °С.
Температура подогрева в отстойном и расходном танке определяется с учетом температуры вспышки топлива в закрытом тигле, и должна быть ниже на 10 – 15 градусов. Причем, при выборе топлива для главных двигателей температура вспышки должна быть не ниже 60°С по ГОСТ 32510-2013 – «Топлива судовые. Технические условия».
Температура подогрева перед двигателем выбирается исходя из условия нормального распыла форсункой, которая выбирается с учетом вязкости перед ТНВД в пределах 9 – 15 сСт. Более точное значение вязкости, а соответственно и температура подогрева выбирается исходя из инструкции эксплуатации дизельного двигателя и вязкостно-температурной номограмме (рисунок 2.2). Согласно этим номограммам температура подогрева находится в пределах от 125 до 135 °С. Температура подогрева топлива, обеспечивающая требуемую вязкость перед ТНВД не должна быть выше 150 °С, что исключает выпадение в осадок и образование на стенках подогревателей асфальто-смолистых отложений. Также контролируется и давление топлива перед ТНВД. Величина создаваемого давления должна исключать возможность вскипания при разряжении на всасывании в насос.
Определение температуры подогрева перед сепаратором
и производительности сепаратора
Основным параметром, определяющим температуру подогрева топлива перед сепаратором, является вязкость топлива. В инструкции на сепаратор приводятся данные относительно выбора температуры подогрева топлива и масла. Работа сепаратора возможна в двух режимах: пурификации, когда от нефтепродукта отделяется вода и механические примеси; кларификации с отделение только твердых составляющих. Максимальная температура подогрева выбирается из условия отсутствия вскипания воды и поддерживается на уровне 95-98°С для остаточных топлив IFO 180 и большей вязкости. Дистиллятные топлива также подогреваются, но до температуры 30-35 °С. Вторым, немаловажным фактором является выбор производительности сепаратора. Если дистиллятные марки топлив сепарируются на номинальной – 100 % производительности, то для остаточных топлив выбор производительности осуществляется с учетом кинематической вязкости топлива: так для IFO 380 с вязкостью 380 сСт при 50 °С пропускная способность 26% от номинального значения; для IFO 700 только 16 – 18%. Следует учесть, что на качество сепарирования оказывает влияние не только вязкостно-температурные характеристики топлива, но и содержание воды в топливе, а также другие факторы, например содержание алюмосиликатов. Поэтому, рекомендуется переход на параллельную работу в режиме пурификации с выбранной производительностью. Предпочтительна установка третьего сепаратора, настроенного на режим кларификации, и установленного за двумя параллельными. Такая схема дает эффективность очистки порядка 80 – 90% в сравнении с базовой – 70 процентной.
Выбор масел
Моторные масла
Для обеспечения надежной и безаварийной эксплуатации дизельного двигателя заводом-изготовителем в инструкции рекомендуется назначение моторного масла исходя из условий работы, марки топлива и содержания в нем серы. Так, для двигателя MAN 6S60MC, работающего на дистиллятном топливе, вязкость моторного масла подбирается согласно класса SAE-30. Это моторное масло имеет вязкость при 100 ºС в границах от 9,3 – 12,5 мм²/c. Исходя из этого в качестве моторного масла выбираем марку Mobil – Mobilgard 300, а для возможной замены – Shell – Melina30/30S.
Таблица 2.2 – Требования, предъявляемые к маслу ГД
Продолжение таблицы 2.2
Цилиндровое масло
Выбор масла напрямую зависит от его свойств, а также от содержания серы в топливе. Одна из функций моторного масла является нейтрализация кислот для снижения коррозии в цилиндрах. Правила по эксплуатации дизеля указывают, что чем больше содержится серы в топливе, тем больше должен быть такой показатель, как общее щелочное число (ОЩЧ). Поэтому выберем высокощелочное цилиндровое минеральное масло класса SAE50 марки Mobilgard 570 для нового поколения крейцкопфных дизельных двигателей. Основные физико-химические показатели масла приводятся в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Физико-химические показатели цилиндрового масла
Охлаждающая вода
Требования, предъявляемые к охлаждающей воде
С целью снижения повреждений дизельного двигателя и безотказной его работы в эксплуатационный срок, к охлаждающей жидкости системы охлаждения предъявляются определенные инструкцией по эксплуатации двигателя требования. К ним относятся: применение систем деаэрации; своевременный ввод присадок и контроль за их дозировкой; установление плана проверок охлаждающей жидкости; своевременная промывка системы с заменой охлаждающей жидкости.
Своевременное выполнение указанных требований исключает повреждения двигателя и способствует значительному снижению всех видов коррозии, накипеобразованию на втулках и крышках цилиндров и улучшению теплообмена.
При работе системы охлаждения следует полностью исключить попадание забортной воды. Основные свойства охлаждающей жидкости должны отвечать требованиям, перечисленным в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Основные показатели воды
Присадки и водный режим ГД
Для улучшения свойств воды и обеспечения надежной и длительной безаварийной работы дизеля в контур охлаждения вводят присадки специального назначения, такие как ингибиторы коррозии. Учитывая их свойства, назначаются различные режимы водоподготовки. В основном на базе нитратов: -натриевый, -боратный, силикатно-натриевый, а также молибдатно-натриевый. Основные виды присадок разных компаний и их дозировка указаны в таблице 2.5, а показатели качества воды в таблице 2.6.
Таблица 2.5 – Рекомендуемые присадки
Расчет коленчатого вала выполнен в соответствии с Правилами классификации и постройки морских судов Регистра России. Расчет производился с помощью ЭВМ и его результаты приведены в приложении Е.
2.2.4 Рабочие жидкости СЭУ и технология их подготовки и использования
Топливо
Физико-химические показатели топлива
Учитывая требования инструкции по эксплуатации дизеля, рекомендуется в качестве основного топлива назначить остаточное топливо марки RMG380 по ISO 8217:2010. Для особых режимов работы дизеля, пуска, остановки назначается дистиллятное топливо марки DMA или DMZ (таблица 2.1). Топливо марки DMA обозначается согласно классификации BP Shell Marine Fuel Specifications как MGO (marine gas oil), а марка RMG380 соответствует по вязкости обозначению IFO 380 (intermediatefueloil). Отличие марки DMZ от DMA заключается в увеличенном нижнем пределе вязкости, что обеспечивает смазывающие свойства ТНВД при работе на малосернистом LSMGO топливе в зонах особого контроля, где доля серы не превышает 0,1 % по массе.
Таблица 2.1 – Требования к топливам двигателя MAN 6S60MC
| Наименование показателя | Норма для марки по ISO 8217:2010 | ||
| DMA | DMZ | RMG 380 | |
| 1. Кинематическая вязкость при 40 и 50 (RMG) °С, мм2/с | 2,0…6,0 | 3,0…6,0 | 380 |
| 2. Плотность при 15 °С, кг/м3, не более | 890,0 | 890,0 | 991 |
| 3. Массовая доля серы, %, не более | 1,50 | 1,50 | 2,0 |
| 4. Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже | 61 | 61 | 60 |
| 5. Содержание сероводорода, мг/кг, не более | 2,00 | 2,00 | 2,0 |
| 6. Кислотное число, мг KОН/г, не более | 0,5 | 0,5 | 2,5 |
| 7. Стабильность к окислению, г/м3, не более | 25 | 25 | 25 |
| 8. Коксуемость 10%-ного остатка разгонки (микрометод), % масс., не более | 0,30 | 0,30 | 18 |
| 9. Температура текучести, °С, не выше: - зимой; - летом. | минус 6 0 | 0 6 | 30 |
Присадки к топливу
Ввод присадок в топливо можно отнести к химической обработке топлива. Топливные присадки, добавляемые на судне, для повышение основных свойств топлива делятся на три группы: 1 – диспергирующе-стабилизирующие, позволяющие повысить длительность хранения топлива; 2 – присадки, уменьшающие воздействие низкотемпературной (сернистой) и высокотемпературной (ванадиевой) коррозии; 3 – многофункциональные присадки, обладающие возможностью комплексного воздействий на свойства топлива, в том числе и выше перечисленные. Широкое распространение на судах получили присадки, предлагаемые компанией Drew Marine (Приложение Ж).
Определение температуры, обеспечивающей нормальную перекачку
и сжигание топлива
Выбранные для пуска, остановки, смены режима двигателя дистиллятные топлива DMA и DMZ не нуждаются в дополнительном подогрева при хранении, перекачке и сжигании, так как обеспечивается и без подогрева необходимая вязкость при перекачке насосами и распыле форсункой. Остаточные топлива и в том числе RMG380 необходимо подогревать на всех участках топливной системы.
При хранении в цистернах запаса топлива температура подогрева выбирается исходя из возможности транспортировки топлива насосами объемного типа. Чаще всего используются шестеренные или винтовые насосы, для которых рекомендуемый диапазон вязкости перекачиваемого нефтепродукта по вязкостно-температурной номограмме определяется по полосе «Usual pumping viscosity» (рисунок 2.2).
Рисунок 2.2 - вязкостно-температурная номограмма
Так, по рисунку 2.2 для топлива марки RMG380 минимальная температура подогрева в танках запаса находится в диапазоне 35 – 37 °С. Для топлива IFO700 температура подогрева несколько выше – от 45 до 48 °С.
Температура подогрева в отстойном и расходном танке определяется с учетом температуры вспышки топлива в закрытом тигле, и должна быть ниже на 10 – 15 градусов. Причем, при выборе топлива для главных двигателей температура вспышки должна быть не ниже 60°С по ГОСТ 32510-2013 – «Топлива судовые. Технические условия».
Температура подогрева перед двигателем выбирается исходя из условия нормального распыла форсункой, которая выбирается с учетом вязкости перед ТНВД в пределах 9 – 15 сСт. Более точное значение вязкости, а соответственно и температура подогрева выбирается исходя из инструкции эксплуатации дизельного двигателя и вязкостно-температурной номограмме (рисунок 2.2). Согласно этим номограммам температура подогрева находится в пределах от 125 до 135 °С. Температура подогрева топлива, обеспечивающая требуемую вязкость перед ТНВД не должна быть выше 150 °С, что исключает выпадение в осадок и образование на стенках подогревателей асфальто-смолистых отложений. Также контролируется и давление топлива перед ТНВД. Величина создаваемого давления должна исключать возможность вскипания при разряжении на всасывании в насос.
Определение температуры подогрева перед сепаратором
и производительности сепаратора
Основным параметром, определяющим температуру подогрева топлива перед сепаратором, является вязкость топлива. В инструкции на сепаратор приводятся данные относительно выбора температуры подогрева топлива и масла. Работа сепаратора возможна в двух режимах: пурификации, когда от нефтепродукта отделяется вода и механические примеси; кларификации с отделение только твердых составляющих. Максимальная температура подогрева выбирается из условия отсутствия вскипания воды и поддерживается на уровне 95-98°С для остаточных топлив IFO 180 и большей вязкости. Дистиллятные топлива также подогреваются, но до температуры 30-35 °С. Вторым, немаловажным фактором является выбор производительности сепаратора. Если дистиллятные марки топлив сепарируются на номинальной – 100 % производительности, то для остаточных топлив выбор производительности осуществляется с учетом кинематической вязкости топлива: так для IFO 380 с вязкостью 380 сСт при 50 °С пропускная способность 26% от номинального значения; для IFO 700 только 16 – 18%. Следует учесть, что на качество сепарирования оказывает влияние не только вязкостно-температурные характеристики топлива, но и содержание воды в топливе, а также другие факторы, например содержание алюмосиликатов. Поэтому, рекомендуется переход на параллельную работу в режиме пурификации с выбранной производительностью. Предпочтительна установка третьего сепаратора, настроенного на режим кларификации, и установленного за двумя параллельными. Такая схема дает эффективность очистки порядка 80 – 90% в сравнении с базовой – 70 процентной.
Выбор масел
Моторные масла
Для обеспечения надежной и безаварийной эксплуатации дизельного двигателя заводом-изготовителем в инструкции рекомендуется назначение моторного масла исходя из условий работы, марки топлива и содержания в нем серы. Так, для двигателя MAN 6S60MC, работающего на дистиллятном топливе, вязкость моторного масла подбирается согласно класса SAE-30. Это моторное масло имеет вязкость при 100 ºС в границах от 9,3 – 12,5 мм²/c. Исходя из этого в качестве моторного масла выбираем марку Mobil – Mobilgard 300, а для возможной замены – Shell – Melina30/30S.
Таблица 2.2 – Требования, предъявляемые к маслу ГД
| Функции моторных масел | Требования к эксплуатационным свойствам и характеристикам |
| – снижение трения и уменьшение износа во всех его видах, включая и коррозию; – охлаждение путем | – обладать требуемой вязкостью и стабильными вязкостно-температурными свойствами, низкой испаряемостью; – хорошо противостоять воздействию высоких давлений в зонах трения, высокими |
Продолжение таблицы 2.2
| отвода тепла из зон трения; –удаление образующихся продуктов износа и загрязняющих примесей; –обеспечение уплотнения цилиндро-поршневой группы в зоне поршневых колец | антиизносными свойствами, обеспечивающими продолжительную работу цилиндров, поршневых колец, подшипников и т.д.; –высокой термостабильностью и сопротивляемостью окислению, чтобы противостоять окислению и образованию в масле высокомолекулярных соединений и их отложению в двигателе; –детергентно-диспергирующими свойствами, обеспечивающими сохранение двигателя чистым, особенно в зоне цилиндро-поршневой группы и в картере; – наличием в масле достаточного резерва щелочности для нейтрализации кислот, вызывающих сернистую коррозию и сопутствующий ей износ; |
Цилиндровое масло
Выбор масла напрямую зависит от его свойств, а также от содержания серы в топливе. Одна из функций моторного масла является нейтрализация кислот для снижения коррозии в цилиндрах. Правила по эксплуатации дизеля указывают, что чем больше содержится серы в топливе, тем больше должен быть такой показатель, как общее щелочное число (ОЩЧ). Поэтому выберем высокощелочное цилиндровое минеральное масло класса SAE50 марки Mobilgard 570 для нового поколения крейцкопфных дизельных двигателей. Основные физико-химические показатели масла приводятся в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Физико-химические показатели цилиндрового масла
| Наименование показателя | Mobilgard 570 |
| Плотность при 15 ºС, кг/м3 Вязкость кинематическая при 100 ºС, сСт Щелочное число, мг/КОН/кг Температура вспышки, ºС Температура застывания, ºС | 932 21 72 242 минус 12 |
Охлаждающая вода
Требования, предъявляемые к охлаждающей воде
С целью снижения повреждений дизельного двигателя и безотказной его работы в эксплуатационный срок, к охлаждающей жидкости системы охлаждения предъявляются определенные инструкцией по эксплуатации двигателя требования. К ним относятся: применение систем деаэрации; своевременный ввод присадок и контроль за их дозировкой; установление плана проверок охлаждающей жидкости; своевременная промывка системы с заменой охлаждающей жидкости.
Своевременное выполнение указанных требований исключает повреждения двигателя и способствует значительному снижению всех видов коррозии, накипеобразованию на втулках и крышках цилиндров и улучшению теплообмена.
При работе системы охлаждения следует полностью исключить попадание забортной воды. Основные свойства охлаждающей жидкости должны отвечать требованиям, перечисленным в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Основные показатели воды
| Наименование показателя | Размерность | Величина |
| Жесткость | мг/л СаCl2 | < 9 |
| рН при 20 ˚С | – | 8,3…10 |
| Хлориды | мг/л | <50 |
| Сульфаты | мг/л | < 100 |
| Нитратное число | мг/л NO2 | 1000…2400 |
| Растворенные газы | % | 2 |
| Кремний | мг/л | 25 |
| Содержание перманганата | г/л | 0,02 |
Присадки и водный режим ГД
Для улучшения свойств воды и обеспечения надежной и длительной безаварийной работы дизеля в контур охлаждения вводят присадки специального назначения, такие как ингибиторы коррозии. Учитывая их свойства, назначаются различные режимы водоподготовки. В основном на базе нитратов: -натриевый, -боратный, силикатно-натриевый, а также молибдатно-натриевый. Основные виды присадок разных компаний и их дозировка указаны в таблице 2.5, а показатели качества воды в таблице 2.6.
Таблица 2.5 – Рекомендуемые присадки
| Компания | Название | Форма поставки | Минимальная дозировка |
| Nalfloc Ltd. Northwich, Cheshire, England | NALFLEET 9-121 NALFLEET 9-108 | Порошок Жидкость | 2,5кг/1000л 2,25л/1000л |
| Unitor Rochem Marine Chemicals Oslo, Norway | Dieselguard NB Rocor NB Liquid | Порошок Жидкость | 3кг/1000л 10л/1000л |
| Castrol Ltd. Swindon Wiltshire, England | Castrol Solvex WT4 Castrol Solvex WT2 | Порошок Жидкость | 3кг/1000л 20л/1000л |
| Rohm & Haas (ex Duolite) Paris, France | RD11 DIA PROSIM RD25 DIA PROSIM | Порошок Жидкость | 3кг/1000л 50л/1000л |
| Drew Ameroid Marine Boonton, N.J./USA | DEWT NC Liquidewt Maxiguard | Порошок Жидкость Жидкость | 3,2кг/1000л 8л/1000л 16л/1000л |
| FAMM, Houston, USA | Havoline XLI Havoline XLC | Жидкость | 15л/1000л |
| Vecom Maassuis, Holland | CWT Diesel QC2 | Жидкость | 12л/1000л |