Масляные фильтры судового двигателя
Фильтры и фильтрационные установки судовых дизелей — часть 1
В дизельных топливах содержание загрязнений не должно превышать 0,05%, т.е. механические примеси практически должны отсутствовать. Однако опыт эксплуатации дизелей показывает, что загрязнения топлива, находящегося в эксплуатации, составляют 400-600 г на 1 т. В среднем в примеси находится 60
70% неорганических загрязнений (почвенная пыль, попадающая в топливо из воздуха, продукты коррозии емкостей и трубопроводов, продукты износа перекачивающих средств) и 30
40% органических (асфальто-смолистые продукты окислительной полимеризации нестабильных компонентов топлива). Для нормальной работы топливной аппаратуры размеры механических частиц в топливе должны быть меньше зазора в прецизионных парах насосов и форсунок
и поэтому не должны превышать 3-5 мкм. В связи с этим в систему очистки топлива устанавливают фильтры или специальные фильтрующие устройства.
Топливные фильтры служат для очистки топлива от механических примесей, засоряющих систему, и подразделяются на три типа:
♦ фильтры грубой (предварительной) очистки, устанавливаемые перед топливоподкачивающим насосом низкого давления (НД);
♦ фильтры тонкой очистки, устанавливаемые на пути от насоса НД к насосу ВД;
♦ щелевые фильтры ВД, устанавливаемые в непосредственной близости к форсунке или в самом корпусе форсунки.
В фильтрах тонкой очистки топливо очищают от механических примесей посредством пропускания через специальные фильтрующие материалы и через узкие щели, образованные сеткой, набором пластин и т.д. В качестве фильтрующих материалов применяют бумагу, хлопчатобумажную пряжу, фетр, особые поглощающие массы, пористые металлы.
Фильтр грубой очистки расположен перед насосом подачи топлива и предназначен для предварительной грубой очистки топлива от частиц, размером более 45 мкм (рис. 2.51). Крышка 7 фильтра прижата шпильками к корпусу 2 и уплотнена резиновым кольцом 10. Стержень 6 завертывается до упора в крышку, а пакет фильтрующих элементов 5, собранный на трехгранном стержне, прижимается к крышке гайкой 7 и шайбой 9, которая стопорится гранями стержня и предохраняет фильтрующие элементы от повреждения во время затяжки гайки 7. Гайка 7 стопорится шплинтом. Снизу в корпусе имеется резьбовая пробка 8 для слива отстоя.
Рис. 2.51. Конструкция фильтра грубой очистки топлива: 1
фильтрующий элемент; 6
шайба; 10 -резиновое кольцо
Топливо поступает в фильтр через нижнее отверстие в корпусе и, очищаясь (проходя через фильтрующие элементы), перетекает по каналам трехгранного стержня в канал крышки 1 и далее через верхнее отверстие в корпусе выходит из фильтра. Частицы размером более 45 мкм задерживаются
сетками пакета 5, оседая на их поверхностях, а также скапливаются в нижней части корпуса фильтра, где могут быть удалены через отверстие, закрытое пробкой 8.
Чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление фильтра, особенно для вязких жидкостей, развивают его общую фильтрующую поверхность. Для уменьшения габаритов фильтрующий элемент изготавливают двухсторонним и набирают в общий корпус.
В фильтре этой конструкции отфильтрованная грязь остается с наружной стороны фильтрующего элемента. Для ее удаления фильтр необходимо отключить от системы, разобрать и промыть, что занимает относительно много времени. Чтобы не выводить систему из строя, устанавливают сдвоенный фильтр.
В пластинчато-щелевом фильтре (рис. 2.52) очистка фильтрующего элемента может выполняться без отключения фильтра.
Рис. 2.52. Конструкция фильтра грубой очистки топлива: 1
пластина фильтрующего элемента;
2
проставочные кольца; 3
вал для сборки пластин фильтрующего элемента; 4
скребки для очистки фильтрующего элемента; 5
направляющие, на которых собираются скребки; 6
проставочные пластины между скребками
Здесь внутренний фильтрующий элемент набран из круглых пластин с прорезями. Его можно проворачивать за квадрат и ручку вверху. Грязная фильтруемая жидкость поступает в корпус фильтра, проходит через щели между пластинами к центральным отверстиям и из них идет в магистраль чистого топлива. Грязь остается на поверхности элемента, откуда она снимается специальными короткими пластинами (ножами), вставленными между пластинами элемента, и сбрасывается в низ корпуса при повороте фильтрующего элемента. Процесс проворачивания фильтрующего элемента при повышении перепада давления может быть автоматизирован. Однако и данный фильтр требует периодической промывки.
Все более широкое применение находят самоочищающиеся фильтры. На рис. 2.53 представлена схема устройства и включения такого фильтра. При нормальной работе открыты клапаны 2 и 3 правой или левой секции.
Для очистки сетки 4 от грязи включается второй фильтр, а у очищаемого закрывают клапан подачи 2 и открывают клапан спуска грязи 1. Тогда чистое топливо из магистрали через клапан 3 будет поступать как к потребителю, так и в очищаемый фильтр, внутрь фильтруемого элемента, и через его сетку — в корпус фильтра, смывая осадок с наружной стороны сетки. Топливо, смывшее грязь, уходит через клапан 1 в цистерну грязного топлива.
Рис. 2.53. Схема устройства и включения самоочищающегося фильтра
Рис. 2.54. фильтр с пневматической очисткой сетки: 1,2
фильтрующий элемент с сетками различного проходного сечения ячеек; 3
цилиндр фильтрующего элемента с зубчатым венцом внутреннего зацепления;
4 -рукоятка для вращения шестерни 5, проворачивающий цилиндр 3; 6
канало-воздушные сопла;
7
комбинированный кран подвода воздуха (а) и спуска грязного топлива (б); 8
канал (патрубок) спуска грязи; 10
На рис. 2.54 приведена другая конструкция самоочищающегося фильтра, у которого загрязненная сетка 1 очищается сжатым воздухом, подаваемым из сопл канала 6.
Фильтрующий элемент при этом поворачивается, грязь сливается через патрубок 9. На фильтрах обеих конструкций процесс очистки может быть автоматизирован.
В судовых системах топлива кроме фильтров грубой и тонкой очистки устанавливают магнитные фильтры, очищающие фильтруемую жидкость от ферромагнитных частиц. Конструкция такого фильтра представлена на рис. 2.55. В центре корпуса установлен сильный постоянный магнит 4, окруженный защитной сеткой 3. Жидкость поступает через нижний штуцер в корпус, проходит сквозь сетку 3, обтекает магнит, в верхней ча-сти корпуса вновь проходит сквозь сетку и выходит в верхний штуцер. На магнитном стержне оседают железные частицы. Немагнитные частицы под влиянием молекулярных сил агломерируют вокруг железных и вместе с ними оседают на магните. Кроме того, под действием магнитного поля мелкодисперсионные частицы, загрязняющие топливо, коагулируют, образуя шлам, который оседает на защитной сетке. Магнитный фильтр может устанавливаться отдельно или встраиваться в сетчатый фильтр. Результаты очистки этим фильтром приведены на рис. 2.55,б.
Магнитные фильтры широко применяют для очистки от ферромагнитных частиц размером 0,5 мкм и более. Они отличаются от других очистителей наименьшим гидравлическим сопротивлением (не более 150 Па). Преимущество магнитных фильтров: небольшие габариты, сравнительно невысокая стоимость, непрерывность действия и простота обслуживания; недостаток — невозможность использования для очистки топлив от механических примесей органического и неорганического происхождения. 
Рис. 2.55. Магнитный фильтр: а -устройство. 1
штуцер подвода топлива;
пробка фильтра, 6
штуцер отвода топлива;
7 — направляющие ребер на магните; 8
сливная пробка; б
сравнительная эффективность фильтров. 1-с хлопчатобумажной набивкой; 2
Масляные фильтры судового двигателя
Главное меню
Судовые двигатели
По степени очистки масляные фильтры делятся на две группы: грубой очистки и тонкой очистки фильтры грубой очистки. Фильтры грубой очистки бывают сетчатые и щелевые (пластинчато-щелевые и проволочно-щелевые) и, как правило, выполняются сдвоенными, переключающимися трехходовым краном (рис. 6.16).
В качестве фильтрующего элемента применяют латунную или медную сетку с ячейками в свету диаметром 0,125; 0,15; 0,18 мм. Характеристики пластинчатых фильтров приведены в табл. 6.18.
фильтры грубой очистки обычно изготовляют из бумаги, фетра или толстого волокнистого материала (табл. 6.19, рис. 6.17).
Крупные частицы размером вплоть до 100 мкм остаются на сетке фильтры грубой очистки. Небольшое количество отложений на сетке состоит из высокомолекулярных полиароматических соединений (асфальтенов). Из-за высокой клейкости они действуют как связующий материал, вызывая прилипание кристаллов сульфата кальция к сетке. Поэтому они не могут быть удалены в процессе обратной промывки фильтра.
Величина осадков при «горячем» фильтровании зависит от вязкости масла (рис. 6.18).
Магнитные фильтры (рис. 6.19) или магнитные вставки в сетчатых фильтрах обеспечивают очистку масла от металлических частиц износа. Все фильтры очищаются сжатым воздухом давлением 0,6—0,8 МПа. На рис. 6.20 показана эффективность фильтров различных типов.
Полнопоточные фильтры (все масло, поступающее к дизелю, должно пройти через фильтр) обладают высокой пропускной способностью (до 150 м 3 /ч) с тонкостью очистки 20—40 мкм (см. табл. 6.19). Важным условием правильной и надежной защиты дизеля при работе с полнопоточными фильтрами является ограничение открытия перепускного клапана. Для этого необходима установка указателя перепада давления с обязательной сменой фильтроэлемента при перепаде давления на 20—30 кПа меньшем величины перепада, соответствующего началу открытия клапана (160—180, кПа).
Для лучшего удаления более мелких частиц используется байпасный фильтр (частично-поточный фильтр), способный удалять частички размерами до 3 мкм и рассчитанный на обработку не менее 10 % главного потока масла.
Степень износа основных деталей дизеля в зависимости от различных видов фильтрации показана на рис. 6.21.
Тонкая очистка комбинированным фильтрованием предусматривает использование комбинированных систем, фильтров и их элементов (рис. 6.22).
Комбинированию подлежат агрегаты очистки, в фильтрах — элементы, в элементах — фильтрующие перегородки. Разные фильтрующие элементы могут устанавливаться в отдельных очистителях, совмещаться в одном агрегате и быть составными. Принципиально важен способ частично-полнопоточная (комбинированная) система очистки.
С целью ограничения потока масла через частично-поточные фильтрующие элементы предусмотрен дроссель. Регулировочный клапан автоматически вводит в процесс фильтрования вспомогательный элемент при тяжелых режимах работы основного. Для дизелей мощностью 20—4000 кВт имеется пять типоразмеров фильтрующих элементов, выполняющих комбинированную тонкую очистку масла. При комбинированной очистке масла применяют фильтрующие элементы: полнопоточные, частично-поточные, и частично-полнопоточные.
В табл. 6.20 представлены характеристики фильтрующих материалов, рекомендованных к использованию при комбинированной очистке масла (в основном это листовые материалы толщиной 0,42—0,98 мм с тонкостью отсева 5—60 мкм, изготовленные из синтетического волокна, скрепленного латексом, поливинилацетатной эмульсией и другими клеющими составами).
В табл. 6.21 приведены типоразмеры и основные показатели фильтров масляных комбинированных для дизелей мощностью свыше 100 кВт.
Очистка масла комбинированным фильтрованием перспективна в дизелях с повышенным наддувом, работающих на моторных и тяжелых сортах топлив, маслах групп Г 2 и Д при низких давлениях в системе смазки 0,2—0,3 МПа, с большой долей работы на перегрузках и на неустановившихся режимах при большом поступлении в масло продуктов неполного сгорания топлива. Применение фильтров масляных комбинированных в серийных судовых дизелях позволяет увеличить срок службы моторного масла в 1,5—3 раза. Они способны очищать с тонкостью до 30 мкм 7,5—60 м 3 /ч масла, трудоемкость их обслуживания равна 0,4—1,2 чел.·ч на 1000 ч.
Очистка и осмотр судовых фильтров топлива и масла
Для очистки и осмотра секцию фильтра выключают из работы, переведя работу фильтра на запасную секцию. Сливают рабочую жидкость из корпуса через спускное отверстие, вскрывают крышку фильтра, и вынимают фильтрующую вставку.
До очистки следует осмотреть фильтрующий элемент на наличие металлических частиц. При их обнаружении на масляном фильтре двигателя необходимо немедленно его остановить и осмотром внутри картера выявить причину повышенного износа деталей.
Легкие отложения на фильтрующих вставках удаляют промывкой в дизельном топливе. Фильтрующие элементы с наборными сетчатыми дисками не рекомендуется разбирать на отдельные диски. Их следует очищать в сборе.
Предварительно, для предупреждения попадания грязи внутрь, фильтрующий элемент закрывают с обеих сторон деревянными или резиновыми пробками. В противном случае оставшаяся внутри грязь попадает в масляную или топливную систему двигателя. Легкие отложения на фильтрующем элементе счищают с помощью волосяной щетки. Окончательную промывку фильтрующих элементов выполняют в чистом топливе.
Для удаления твердых загрязнений применяют соответствующие химические препараты, растворяющие углеродистые отложения, например «Filterclean» Vecom и ему подобные.
При их отсутствии фильтрующие элементы замачивают в топливе в течение нескольких часов, чтобы грязевые отложения размягчились. Твердую корку грязи на поверхностях сетчатых дисков разрыхляют концом рукоятки щетки, имеющей вид скребка. После этого фильтрующие элементы очищают в топливе с помощью щетки.
На практике зачастую приходится полностью разбирать фильтрующую вставку с сетчатыми дисками и очищать каждый диск отдельно. В этом случае завод-изготовитель также рекомендует закрывать пробками внутренние отверстия. На практике из-за малости времени этого не делают и вероятно попадание внутрь грязи. Последующая промывка системы прокачкой не всегда обеспечивает ее необходимую чистоту.
Эффективная очистка фильтрующих элементов противотоком.
Фильтрующие вставки очищают нескольким способами
Легкие отложения удаляют продуванием патронов сжатым воздухом изнутри, не разбирая фильтрующую вставку. Вставляют в каждый патрон воздушный пистолет, к концам которого присоединена распыливающая насадка и шланг сжатого воздуха. Двигая пистолет с насадкой вверх и вниз, выдувают загрязнения наружу.
Твердые отложения удаляют химическим способом. Для этого помещают вставку в сборе в емкость с чистящей жидкостью ( «Filterclean» Vecom или ей подобные). Выдерживают в чистящей жидкости не более 4 часов. Вынимают фильтрующую вставку и продувают каждый патрон сжатым воздухом. Снова промывают в чистящей жидкости.
Если отложения слишком твердые, не удаляемые химическим способом, фильтрующую вставку разбирают. Нажимают на каждый патрон сверху выталкивателем, выводя его из посадочных мест в плите, и вынимают из вставки. Промывают каждый патрон в чистящей жидкости, счищая отложения щеткой. Окончательно каждый патрон продувают сжатым воздухом.
После очистки фильтрующие элементы осматривают на наличие повреждений. Фильтрующие элементы с разрывами, а сетчатые также с вмятинами, короблением, негерметичностью завальцовки должны быть заменены.
Осматривают уплотнения фильтра, дефектные заменяют.
Перед сборкой фильтра его корпус промывают дизельным топливом, спуская грязь через спускную пробку.
После сборки фильтрующей вставки с сетчатыми элементами проверяют плотность их сопряжения, чтобы исключить попадание грязи внутрь. Они не должны проворачиваться от руки. По той же причине при сборке фильтра необходимо обратить внимание на правильность установки и целостность уплотнительных элементов (прокладок, колец).
Для включения фильтра трехходовой кран устанавливают в положение параллельной работы обеих секций, пробку для выпуска воздуха приоткрывают, пока не станет вытекать топливо, и закручивают. После этого кран переводят в положение, при котором работает одна секция фильтра. 
