Расчет расхода масла судового двигателя

2.15. ОСНОВЫ НОРМИРОВАНИЯ РАСХОДА МОТОРНЫХ МАСЕЛ НА СУДНЕ

Нормирование масел на флоте рыбной промышленности производится в соответствии с „Методикой нормирования расхода моторных масел для дизелей судов флота рыбной промышленности” в условиях правильно организованной эксплуатации и исправного технического состояния судов.

Установлены следующие нормы расхода моторных масел: индивидуальные — для конкретного судна или двигателя, групповые — для однотипных судов, средневзвешенные — для всех типов судов одного ведомства, отраслевые — для всех типов судов флота рыбной промышленности СССР. Индивидуальные нормы расхода масла измеряются в килограммах на час (кг/ч) работы конкретного двигателя, остальные нормы — в процентах к расходу условного топлива в дизелях. При нормировании моторного масла учитываются расходы его по следующим статьям: на угар цилиндрового и циркуляционного масел; смену циркуляционного масла; технологические нужды, связанные с потерями при зачистке картеров и масляных цистерн.

Одновременно с замерами расхода цилиндрового масла производится индицирование дизелей:

тронковых и крейцкопфных с коррекцией подачи масла в цилиндры — при номинальной частоте вращения и частотах, соответствующих 45 . 55 и 20 . 30 % номинальной мощности;

тронковых с коррекцией подачи масла в цилиндры — при постоянной частоте вращения на номинальной мощности, на мощности 45 . 55 % номинальной и на холостом ходу.
По результатам измерения строится графическая зависимость часового расхода цилиндрового масла на угар от относительной частоты вращения коленчатого вала или от относительной номинальной мощности.

Расход циркуляционного масла на угар зависит от технического состояния двигателя, от того, по какой характеристике он работает и к какой из трех групп отнесен по принятой классификации комплекса масло— двигатель-масляная система (М—Д-МС). При использовании в лубрика-торной и циркуляционной системах дизелей масла одинаковой марки рассчитанные нормы на угар суммируются. Норма расхода циркуляционного масла зависит от количества сливаемого масла из системы дизеля и обоснованного срока его службы. В процессе эксплуатации техническое состояние дизеля и отдельных его частей влияет на увеличение или уменьшение расхода масла на угар, что учитывается при расчете норм. Для этого производится сбор информации в следующем объеме: расход масла на угар в начале и конце наблюдений, изменение расхода масла на угар, продолжительность работы дизеля за период наблюдений, число замененных деталей (цилиндровых втулок, поршней, компрессионных и маслосъемных колец мотылевых подшипников). Расчет изменения расхода масла на угар в зависимости от технического состояния дизеля после сбора данных производится на ЭВМ.

Удельный расход масла

Под удельным расходом масла на угар понимают количество масла, безвозвратно расходуемое в дизеле в единицу времени на единицу его мощности.

Удельный расход масла на слив — это количество масла, сливаемого из масляной системы дизеля при его смене, отнесенное к мощности и времени работы между сменами масла. Сумма удельных расходов масла на угар и слив представляет собой общий удельный расход масла, составляющий в среднем 2,2 — 5 г (кВт-ч). Меньший предел относится к малооборотным крейцкопфным дизелям, а больший — к высокооборотным тронковым.

Увеличение удельного расхода масла на угар, необходимость частой дозаправки расходного масляного бака — первый и почти безошибочный признак интенсивного изнашивания рабочей втулки цилиндра и поршневых колец и ненормально больших зазоров между этими деталями.
При наличии двух раздельных систем смазки (цилиндровой и циркуляционной) удельный расход масла в формуляре дизеля указывается раздельно.

В сухую массу дизеля входит масса собственно дизеля и навешенных на него механизмов и трубопроводов, исключая массу топлива, масла и воды.
Удельная масса дизеля — это показатель его металлоемкости, измеряемый отношением сухой массы к эффективной мощности.
Литровая масса дизеля — это показатель, измеряемый отношением его массы к рабочему объему всех цилиндров. Для МОД это отношение составляет 160 — 120, для СОД — 100 — 75, а для ВОД — 70 — 35 кг/л.

Ресурсом называется время работы дизеля в часах до определенного состояния. Стандарт устанавливает следующую номенклатуру назначенных ресурсов для дизелей: непрерывной работы (Rн), до переборки (Rп), до полной переборки (Rп.п), до капитального ремонта (Rк), ресурс до списания.

Ресурс непрерывной работы дизеля — это его безотказный непрерывный срок службы, при достижении которого эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния дизеля для проведения технического обслуживания. При этом перечень и объем работ по каждому виду этого обслуживания указывается конкретно для каждого дизеля в инструкции по его эксплуатации.

Ресурс дизеля до переборки — это его срок службы, при достижении которого эксплуатация дизеля должна быть прекращена независимо от его состояния для частичной разборки (с выемом поршней), осмотра, проверки и восстановления работоспособности деталей и сборочных единиц в объеме, оговоренном в эксплуатационной документации.

В ТУ на поставку дизелей указывают назначенные ресурсы до первой переборки или до первой полной переборки; могут также назначаться ресурсы до второй и последующих переборок.

Ресурс до полной переборки — это срок службы дизеля, при достижении которого эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния для демонтажа и полной разборки на ремонтном предприятии с освидетельствованием всех деталей сборочных единиц, очисткой и промывкой масляных полостей, с частичным использованием ремонтного комплекта запасных частей.

Ресурс до капитального ремонта — это срок службы дизеля, при достижении которого эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния для полной разборки, обеспечивающей переукладку коленчатого вала в новые подшипники, осмотра, проверки и восстановления работоспособности сборочных единиц и деталей в соответствии с требованиями эксплуатационной документации.При этом могут назначаться ресурсы до первого и второго капитальных ремонтов.

Ресурс до списания — это средний срок службы до списания который устанавливают по согласованию между заводом – изготовителем и заказчиком.

Расчет расхода масла судового двигателя

Количество принимаемого на судно топлива зависит от заданной дальности плавания, мили, скорости судна, узлы, мощности, киловатты, главного двигателя и вспомогательного дизеля и их удельного расхода топлива.

работы главного двигателя, вспомогательного дизеля и ВК соответственно на ходу, ч; G _ст — расход топлива на стояночном режиме,

G _? — произведение часового расхода на время работы вспомогательного дизеля, ВК при выполнении грузовых операций (индекс «г») и без них (ин­декс «б. г»).

Для энергетических установок, где главного двигателя работает на тяжелом топливе, количество лег­кого топлива должно составлять 15—20 % общего запаса. С уче­том аварийного морского запаса общее количество принимае­мого на переход топлива должно быть на 15—20 % больше по­требного. Объем цистерн V, м 3 , для каждого сорта топлива опре­деляется по формуле V ? (? G/?) K ₁ K ₂ , где К ₁ = 1,15?1,2 — коэффициент морского запаса; K ₂ = 1,07?1,10 — коэффициент загроможденности цистерн и аварийного запаса; ? G — расчет­ное количество каждого сорта топлива.

Время приема полного запаса топлива зависит от проходного сечения наливных и переливных труб, а также от скорости топ­лива [при вязкости до 166 мм 2 /с (сСт) скорость должна быть 0,8—1,5 м/с в приемном трубопроводе].

Запас топлива для аварийного дизель-генератора рассчитывается отдельно исходя из расчетной продолжительности работы его при полной мощности (не менее 36 ч для пассажирских судов и 6 ч для морских грузовых судов в соответствии с Правилами Регистра СССР):

где K = 1,02?1,05 — коэффициент неучтенных потерь; N _{e АДГ} — спецификационная мощность аварийного дизель-генератора; ? _АДГ — продолжительность работы аварийного дизель-генератора, ч; g _{e АДГ} — удельный расход топлива на аварийного дизель-генератора, кг/(кВт· ч).

Расчет расхода масла судового двигателя

2.14. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДАЧИ И ОПТИМАЛЬНАЯ ДОЗИРОВКА ЦИЛИНДРОВЫХ МАСЕЛ НА СУДНЕ

Надежная длительная работа ЦПГ современных дизелей зависит от условий использования масла: правильной организации масло подачи в цилиндр и соответствия масла сорту сжигаемого топлива [ 30, 37].

Правильная организация маслоподачи подразумевает работу лубрикатора, маслопровода, штуцера и распределение масла по зеркалу втулки, а также установленную дозировку. В идеальном случае масло должно впрыскиваться в цилиндр одинаковыми порциями между поршневыми кольцами, когда поршень проходит точки подачи.

Сжимаемость масла в лубрикаторной системе из-за частичного растворения в нем газов приводит к тому, что истечение масла происходит не под действием нагнетательного хода плунжера лубрикатора, а в результате взаимодействия газов с маслом в канале между клапаном штуцера и срезом выходного отверстия на зеркале втулки. Из отверстий масло в цилиндр поступает двумя частями: первая часть (до 60 %) при постоянном противодавлении с малой скоростью поступает на зеркало, вторая часть (до 40 %) при резком падении противодавления в районе среза из-за высокой скорости (3 . 5 м/с) может отрываться от зеркала втулки и забрасываться на боковые поверхности поршня. Поочередные нарастания и падения давлений у выходного среза со стороны цилиндра обусловливают возвратно-поступательное движение масла и газов между невозвратным клапаном и срезом, в результате чего значительная часть масла за счет энергии расширяющихся после сжатия газов выбрасывается в цилиндр. После выброса масла канал освобождается, при этом возможно образование в нем газомасляной смеси. После остановки двигателя и выхода газов канал практически оказывается пустым. Это приводит к тому, что после запуска двигателя (в зависимости от объема канала и цикловой подачи топлива) масло не поступает в цилиндр на протяжении многих оборотов.

Подача масла в цилиндр определяется, как уже отмечалось, не ходом плунжера, а результатом взаимодействия газов с маслом в цилиндре. В связи с этим действительные фазы маслоподачи значительно отличаются от геометрических, лежащих в основе конструкции лубрикатора. Критерием, определяющим максимальное давление маслоподачи, является отношение объема масла, подаваемого за один цикл, к объему трубопровода от плупжера до выходного отверстия на цилиндре. Значения этого критерия в системах топливоподачи составляет (3 . 9) • 10”2, в системах маслоподачи — (1 . 5)-10-4. Соответственно и максимально возможные давления в сопоставимых системах находятся в таких же соотношениях.

С целью повышения указанного критерия предусматриваются различные конструктивные меры, которые сводятся к тому, чтобы максимально уменьшить объем трубопровода между выходным срезом штуцера и обратным клапаном. Проведенные на судах Минморфлота эксплуатационные испытания модернизированных систем маслоподачи подтвердили эффективность усовершенствований (средние данные): удельный расход масла снижен с паспортного 0,87 г/(кВт-ч) до0,54 . 0,61 г/(кВт-ч); на-гарообразование на головке поршня и кольцах уменьшилось на 35 . 40 % по сравнению с паспортным удельным расходом масла; износ колец снизился на 19 %; износ втулок цилиндров составил 0,036 мм на 1000 ч работы; периодичность между техническим обслуживанием доведена до 10 . 15 тыс. ч.

Дозировку цилиндрового масла устанавливают в зависимости от содержания серы в топливе, на котором работает двигатель, и щелочности используемого масла. При повышенном содержании серы в топливе следует увеличить дозировку масла или использовать масло с более высокой щелочностью. Однако надо иметь в виду, что высокощелочные масла из-за большого содержания присадок имеют пониженную смазывающую способность, а повышенная дозировка масел с малым щелочным числом приводит к усилению нагароотложений на деталях ЦПГ, ограничению подвижности или даже защемлению поршневых колец.

Правильность дозировки масла для смазки цилиндров контролируют несколькими способами, наилучшие результаты получают при комплексной проверке. Она включает определение удельного расхода масла, остаточной щелочности в отработавшем масле и визуальный контроль состояния поверхности поршня.
Определение удельного расхода масла рекомендуется производить через каждые 500 ч работы двигателя. Одновременно с замерами подачи масла в цилиндры необходимо визуально через смотровые лючки проконтролировать состояние поверхностей поршня. При правильной дозировке цилиндровая втулка, поршневые кольца и юбка поршня должны быть покрыты ровным слоем светлого прозрачного масла, а головка поршня над верхним кольцом — маслом черного цвета на высоте 15 . 30 мм. При обнаружении недостатка масла (сухости) на трущихся поверхностях дозировку следует увеличить. Наоборот, подача масла должна быть уменьшена, если будет обнаружен его избыток (поршень „купается” в масле), при этом на юбке могут быть черные мазеобразные отложения, а на кольцах масло может иметь темный цвет.

Правильность дозировки по щелочности контролируют путем отбора проб (200 . 300 г) из подпоршневых (диафрагменных) полостей и определения в них остаточной щелочности. При правильно выбранной дозировке и соответствии масла используемому топливу остаточная щелочность должна составлять 10 . 15 % щелочности свежего масла. На практике остаточную щелочность определяют следующим образом: она численно должна равняться процентному содержанию серы, если топливо дистил-лятное, и двойному процентному содержанию серы, если топливо тяжелое.

Определение щелочного числа в пробке отработавшего масла производится с помощью судовой зкспресс-лаборатории контроля качества ГСМ. Дозировку можио корректировать также в соответствии с изменением окраски бромтимолового синего в водной вытяжке (табл. 2.23).

Оптимальный удельный расход цилиндрового масла для крейцкопф-ных дизелей находится в пределах 0,41 . 0,54 г/(кВт-ч). При регулировке подачи масла следует учитывать его температуру, особенно для двигателей, работающих с минимальным удельным расходом масла. Так, при снижении температуры масла с 45 до 20 ° С вязкость масла значительно увеличивается, возрастает гидродинамическое сопротивление и, как следствие, подача масла в цилиндр уменьшается на 30 . 40 %. Для стабильной подачи масла его температуру рекомендуется поддерживать в пределах 35 . 45° С.

На процесс маслоподачи оказывает влияние техническое состояние маслоподающей системы, поэтому не реже 1 раза в 6 мес. следует производить осмотр лубрикатора, очистку и при необходимости замену деталей. Следует предохранять лубрикаторы от попадания в них грязи и воды, так как это приводит к износам и коррозии деталей масло по дающей системы (клапанов, плунжерных пар, пружин и др.).

В практике эксплуатации дизелей при использовании малосернистого топлива (менее 0,5 %) и высокощелочного масла (60 мГ КОН/г) могут возникнуть условия, при которых износы ЦПГ будут чрезвычайно высоки. Такие износы наблюдаются в местах, где количество поступающего масла наибольшее. Отмечено, что при правильном сочетании топлива и масла износы, как правило, прекращаются. Причины возникновения столь высоких износов пока не установлены. В связи с этим при использовании малосернистого топлива и высокощелочного масла необходимо выполнять следующие рекомендации.

Усилить контроль за работой топливной аппаратуры, так как при несовершенстве сгорания может произойти нагрев втулок до уровня, при котором равновесие между сернистостью топлива и щелочностью масла может оказаться критическим. Кроме того, неправильная регулировка топливной аппаратуры способствует распространению высоких температур вниз по зеркалу втулки, что приводит к сильным износам вследствие либо выгорания масляной пленки, либо сильного окисления масла из-за нагрева и избыточной щелочности.

Организовать топливоподачу таким образом, чтобы обеспечить оптимальную вязкость топлива перед форсунками для равномерного распределения топливных частичек по камере сгорания и правильный угол опережения подачи топлива.

Снижать тепловой режим двигателя, для чего необходимо интенсифицировать охлаждение, в том числе за счет химической очистки зарубашеч-ного пространства от накипных и железоокисных отложений.

Принимать меры по снижению исходной щелочности масла путем смешения его с минеральными (типа МС-20) или с менее щелочными (совместимость щелочных масел необходимо заранее подтвердить), а также уменьшения дозировки высокощелочного масла до минимально допустимого предела.

Например, в практике эксплуатации двигателей 8ДР 43/61 зафиксированы высокие местные износы цилиндровых втулок в районе смазочных отверстий. По своему характеру износы представляют продольные вертикальные канавки глубиной до 0,5 мм в точках Цклиндровой смазки и шириной до 10 мм, распространяющиеся от верхнего поршневого кольца до окон втулок. В этих двигателях длительное время использовалось дизельное топливо с содержанием серы меньше 0,5 % и высокощелочное масло М-16Е60.