Масло для вспомогательной судовой техники и оборудования

   Современные суда оснащены большим числом вспомогательных механизмов и машин. Для вспомогательной судовой техники и оборудования используют несколько групп смазочных масел:

1) Масла для гидроприводов (не замерзают, высоковязкие);

2) Редукторные масла широко применяются в передачах палубных механизмах судов. Маркируют их по основному назначению, как и моторные. К редукторным маслам относятся масла, используемые в индивидуальных системах для смазки редукторов.

 

Условия применения редукторных (трансмиссионных) масел.

   К судовым палубным механизмам, имеющим в своём составе зубчатые редукторы, относятся якорно-швартовые и грузоподъёмные устройства. Основными узлами трения в редукторах являются зубчатые зацепления и подшипники.

   Большинство палубных механизмов загружено по времени на 15-20%, но требования к их надёжности в виду ответственности выполняемых ими функций достаточно высокие.

   Условия эксплуатации открытых палубных механизмов во многом зависят от метеорологической обстановки в районах плавания судна. Резкое повышение или понижение наружной температуры приводит к большим перепадам вязкости масел. Повышение влажности воздуха и шторм приводят к обводнению масел.

 

   Масло в судовых редукторах выполняет следующие функции:

1. способствует снижению скорости износа шестерен, подшипников и других используемых в редукторах пар трения;

2. способствует уменьшению потерь энергии на трение;

3. охлаждает узлы трения;

4. предотвращает коррозию;

5. обеспечивает демпфирующий эффект (снижение шума, вибрации).

Для улучшения противоизносных свойств редукторных масел применяют трансмиссионные масла высокой вязкости. Однако с целью снижения затрат энергии на трение в самом масле величину вязкости ограничивают. Для улучшения противоизносных свойств масел эффективными являются присадки. Желательно, чтобы в состав редукторных масел входили ПАВ, предупреждающие изнашивание деталей в «мягких» условиях трения. Этого можно добиться сохранением в масле природных полярно-активных продуктов (смол, асфальтенов, серных соединений и т. д.), необходимо оптимизировать содержание этих полярно-активных продуктов, поскольку их большое количество ухудшает стабильность масел и приводит к интенсивному осадкообразованию.

   Улучшения антифрикционных характеристик редукторных масел в области низких температур добиваются снижением вязкости, смешением маловязких нефтепродуктов с высоковязкими компонентами. В качестве маловязких компонентов используют дистиллятные фракции различных нефтей. В качестве высоковязких компонентов используются остаточные масла, экстракты очистки и другие высоковязкие продукты.

Классификация масел по эксплуатационным свойствам в соответствии со стандартом RS 3999-73 предусматривает деление трансмиссионных масел по:

А) Характеристикам вязкости, 3 основных класса (9;18;34) и 3 дополнительных класса (6;12;43), учитывающих эксплуатацию техники в арктических, северных и тропических условиях;

Б)     По нагрузочным, скоростным и температурным условиям эксплуатации:

ТМ-1 – используется для прямозубых цилиндрических, спирально конических и червячных передач работающих напряжённо до 1000 МПа и температурой масла до 90˚С;

ТМ-2 – аналогичного назначения с напряжением до 2000 МПа и температурой до 120˚С;

ТМ-3 – для таких же передач, напряжением выше 2000 МПа и температурой выше 120˚С.

ТМ -4 и ТМ-5 для других характеристик.

Существуют эквивалентные марки зарубежных фирм SHELL, MOBIL и т. д. Существует также таблица масел для техники береговых служб.

3. Масло для компрессоров.

   В воздушных компрессорах обычно смазывают цилиндры, клапаны и уплотнители штоков, а также подшипники ротора. Условия применения смазочного масла в узлах трения поршневых компрессоров такое же, как и в поршневых ДВС.

   Особенностью условий применения масел в поршневых компрессорах является сочетание высокой температуры деталей ЦПГ и высокого парциального давления кислорода при сжатии воздуха. Это приводит к тому, что в масле могут происходить окислительные процессы, способствующие образованию лаковых отложений и нагаров. Лаковые отложения снижают подвижность деталей, в результате чего ухудшается уплотнение ЦПГ и снижается производительность компрессора. Вследствие образования нагара повышается износ деталей и увеличивается пожаро- и взрывоопасность компрессоров.

   Масла для компрессоров характеризуются: оптимальной вязкостью при рабочих температурах, способностью не образовывать отложений в среде сжимаемого воздуха при рабочих температурах и нагрузках; высокой температурой вспышки и воспламенения; совместимостью с конструкционными и уплотнительными материалами.

   Для смазки турбокомпрессоров судовых дизелей используют турбинное масло ТП- 46, а для поршневых компрессоров моторные масла М-14Г₂ЦС.

4. Масла для холодильных машин

   В дополнение к общим требованиям эти масла должны обладать низкой температурой застывания, малой вязкостью при отрицательных температурах и низкой температурой помутнения масла в смеси с хладоном (во избежание застывания и выпадения осадка и предупреждения образования пробок и застойных зон в регулирующих приборах и трубопроводах). Этим требованиям в определённой мере, удовлетворяют масла по ГОСТ 5546-66 (пример ХС-40 с рабочей температурой от -50 до 150˚С).

 

Лекция № 14

                                            Водоподготовка

Показатели качества воды. Накипеобразование на поверхностях нагрева.

  В судовой энергетике применение воды сводится обычно к роли теплоносителя и с этой точки зрения предпочтительнее среда с минимальной минерализацией. Однако обычная пресная вода всегда содержит примеси солей и растворенные газы.

  По химическому составу примеси природных вод делят: на минеральные и органические.

  Минеральные примеси обусловливаются содержанием в воде солей, кислот, оснований, находящихся преимущественно в диссоциированной форме, то есть в виде катионов и анионов. К этой же группе примесей относятся и растворённые газы N₂, O₂, CO₂, NH₃, CH₄, H₂S.

  Органические примеси состоят из гумусовых веществ, вымываемых из почв, а также органических веществ различных типов, поступающих из всевозможных стоков (сельскохозяйственных, промышленных).

  Природные воды характеризуются высоким содержанием катионов: Na⁺, K⁺, Ca⁺, Mg⁺; со следами NH⁺, Fe₂²⁺, Mg²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Al³⁺. Среди анионов в составе примесей основными является НСО₃, Cl^-, SO₄^2-, NО₃, СО₃^2-.

  При этом Nа и К практически не образуют трудно растворимых соединений, в то время как Са и Мg являются важнейшими примесями в процессе загрязнения теплопередающих поверхностей. Они вступают в реакцию с анионами и образуют соли с низкими коэффициентами растворимости.

  В судовых условиях различают воду следующих видов:

Питательную;

Котловую;

Конденсат;

Дистиллят;

Добавочную;

Загрязнённую нефтепродуктами (сточную, льяльную).

Для котлов питательной водой служат конденсаты пара, отработавшего в главном турбоагрегате, турбогенераторах, подогревателях и других потребителях пара. Во время работы котла имеют место неизбежные потери воды и пара через неплотности в арматуре и трубопроводах, на сажеобдувочные устройства, на форсунки, с продувками котла и прочие. Для восполнения этих утечек используют добавочную воду, в качестве которой используют дистилляты от испарителей или запасы пресной воды. Для приготовления дистиллята используют забортную воду.

Котловой водой называется вода находящаяся внутри котла.

Рассмотренные виды воды существенно различаются по качеству, которое оценивают по таким показателям как жёсткость, содержание хлоридов, щелочность, фосфатное число, концентрация водородных ионов, содержание кислорода, масла и других нефтепродуктов и различных примесей.

Жёсткость общая (Ж₀) – сумма всех растворимых в воде солей кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л). Таким образом, общая жёсткость может быть представлена суммой карбонатной (Ж_к) и некарбонатной (Ж_нк) жёсткостей.

Ж₀=Ж_к+Ж_нк= Ж_Са + Ж_мg

С повышением общей минерализации воды возрастает магниевая составляющая, а кальциевая уменьшается.

Карбонатная жёсткость обуславливается присутствием в воде бикарбонатов Са и Мg:

Са(НСО₃)₂ и Мg(НСО₃)₂

Карбонатную жёсткость иногда называют временной, так как в процессе работы котла она уменьшается. Это вызывается тем, что бикарбонаты при нагреве воды разлагаются и образуют нерастворимые соли, которые скапливаются на поверхности нагрева (накипь). Например, растворимый в воде бикарбонат Са при нагревании и кипении воды распадается на карбонат кальция СаСО₃ и угольную кислоту НСО₃. Карбонат кальция выпадает в осадок.

Некарбонатная жёсткость обуславливается другими солями Са и Мg, которые при нагреве воды химически не изменяются и остаются растворёнными. Эти соли жёсткости выпадают лишь в зоне испарения, когда концентрация их превысит предел растворимости. К этой группе относятся соли, образующиеся в результате взаимодействия Са и Мg с сильными кислотами (хлориды, сульфаты, силикаты, нитраты). Некарбонатную жёсткость называют постоянной (остаточной).

Хлориды – это соли соляной кислоты (NaCl). Вследствие хорошей растворимости в воде NaCl является основной составляющей солёности воды, то есть говоря о содержании хлоридов в воде, говорят о её солености. Выражается солёность через концентрацию NaCl и измеряется единицей мг/л. Однако следует знать, что есть и отдельный показатель – общее солесодержание, под которым подразумевается суммарная концентрация (мг/кг) в воде молекулярно-дисперсных веществ.

При использовании пресной береговой воды в качестве добавочной происходит приток хлористых солей в котловую воду в большей степени, чем при использовании для этой цели дистиллята, в котором содержание хлоридов не превышает 5-10 мг/л. Таким образом, одним из источников увеличения хлоридов в котловой воде является добавочная вода.

Для охлаждения конденсаторов СЭУ морских судов используют морскую забортную воду. Её характерной особенностью является высокое общее солесодержание (до 35000 мг/л). Основными составляющими солесодержания являются хлористые соли (CaCl₂, MgCl₂, NaCl). Через неплотности в соединениях конденсатора часть морской воды может поступать в конденсат пара, вследствие чего ухудшается качество питательной воды и котловой.

Щелочность является основным показателем котловой воды, представляет собой суму миллинормальных концентраций всех анионов слабых кислот и ионов гидроксила. Она обуславливается присутствием в воде ионов ОН^-, СО₃^2-, НСО₃^-, РО₄^3-.

 В зависимости от того какой вид ионов присутствует в воде, щёлочность называют гидратной Щ_г (ОН^-), карбонатной Щ_к (СО₃^2-), бикарбонатной Щ_бк (НСО₃), фосфатной Щ_ф (РО₄^3-). Общая щёлочность:    Щ₀=Щ_г+Щ_к+Щ_бк+Щ_ф.

Оценивается щелочность содержанием щелочных солей пересчитанных на NaOH, эта величина называется щёлочным числом и выражается в мг/л NaOH. В судовой документации иногда щёлочность выражается содержанием ионов водорода, то есть используется водородный показатель рН. Для котловой воды рН≥9-10. Водородный показатель рН является наиболее точным показателем коррозионной активности воды.

  Фосфатное число котловой воды контролируют при поддержании фосфатно-нитратного водного режима. Фосфаты – это растворённые в воде соли фосфорной кислоты. В котловой воде должен быть всегда избыток фосфатных ионов РО₄^3- что исключает выпадение в осадок накипеобразующих соединений кальция и магния. Следовательно, это приводит к предотвращению образования накипи.

 Для поддержания фосфатно-нитратного водного режима в котловую воду вводят нитраты в виде натриевой селитры NaNО₃. Нитраты образуют на поверхности металла защитную плёнку, которая препятствует развитию коррозии.

Содержание нитратов в котловой воде выражается нитратным числом в мг/л NaNО_3. Его значение обычно составляет около 50 % щелочного числа котловой воды.

При исследовании влияния качества воды на внутрекотловые процессы для оценки качественного и количественного составов воды используют показатели её электропроводности.

 

 

Накипеобразование на поверхностях нагрева. В процессе работы котла в котловой воде протекают различные физико-химические процессы, обусловливающие разрушений одних соединений и образование других. Это приводит к образованию веществ с различной степенью растворимости. Труднорастворимые вещества выделяются в воде в виде осадка, образующего при определённых условиях накипь или шлам. 

Накипью называют плотные отложения, возникающей на поверхности нагрева. К шламу относятся выпадающие вещества в виде подвижного осадка, которые могут так же образовывать вторичную накипь, прикипая к поверхности труб.

Образование осадка в виде накипи или шлама происходит при наличии пересыщенного раствора. Испарение котловой воды, подача питательной и добавочной воды с более высокой минерализацией создают благоприятные условия для этого процесса. Произведение концентраций находящихся в растворе ионов труднорастворимого вещества называется произведением растворимости

ПР=СктСан

Где Скт, Скн – концентрация соответственно катиона и аниона трудно растворимого соеденения.

Произведение концентраций при данной температуре является постоянной величиной и, если СктСан ›ПР, происходит выпадение осадка.

  Накипь может появиться в результате увеличения концентрации одного из ионов, образующих труднорастворимые соединения, что является следствием химических процессов.

  Наибольшее влияние на процесс накипеобразования оказывают катионы

Са²⁺ и Мg²⁺  и анионы

 

Лекция №15

 

Обработка котловой воды

Качество показателя воды в котле процессе работы ухудшает. Задачей обработки котловой воды является преобразование накипи образующих веществ в шлам которые удаляются при продувании котла. Основными накипе образователями являются соли Ca Mg, а для обработки воды преимущевственно фосфаты натрия. Эффективным осаждением накипеобразующих солей кальция происходит при тринатрий фосфата. Фосфатно – нитратный режим заключается в обработке воды на ряду с фосфатами натриевой селитры, которая предотвращает агрессивное воздействие на металл избыточной щелочи. Последние годы в правилах обработки воды в котле применяют препарат ТХ. Динатрий фосфата 6% натрий ОН. В котельных установках применяют зарубежные химические вещества отчистки воды и очистки повышенного обогрева. БВТ-274 препарат (сухое вещество) препятствующее образованию накипи и коррозии повышенного нагрева. Присадки Веком BWT QL-4 активный поглотитель кислорода соблюдающий установленные нормы водного режима котлов на каждом судне необходимо контролировать при наличии специальных приборов и путем периодичных химических анализов судовых лабораториях контроля. Лаборатории водоконтроля ЭЛВК-5

КЛВК-1, СКЛАВ-1

Жесткость содержимое хлоридов, щелочность, фосфатное и нитратное число. Для установок высоких показателей пара этих показаний не достаточно. Для главных котлов необходимо определить содержание кислорода растворенного в воде, а так же содержания нефтепродуктов. Для обеспечения требуемых норм качественную питьевую воду подвергают различной обработки:

Деаэрации

Дистилляции

Электрохимическому и

Химическому обессоливанию.

Фильтрация воды и очистка конденсата от масла имеют особо важное значение для судов с паровыми поршневыми машинами и для котлов диз. Танкеров где имеется подогрев груза для очистки конденсата от масла. Фильтрующий материал выбирают главным образом по его способности очищать воду от нефтепродуктов. Для этих же целей на судах тёплый ящик имеет ряд перегородок образующий каскад движения воды.

 

 

Конленсат обработанного пара по трубопроводу 3 поступает в верхнюю чать

 

Направляется в нижнюю часть теплового ящика, а оттуда по проводу 5 по питательного насосом в нижней части устанавливают змеевик 6 для охлаждения питательной воды. Трубопровод 4 служит для подачи добавочной воды в нижнюю часть теплового ящика. Деаэрация воды производиться с цельюудаления растворенных в ней газов. Для СКУ главной задачей этого вида обработки является удаление из воды кислорода и угле кислоты. Кислород удаляют из воды дисарбционным и химическим методами. в деаэраторах вода нагревается до температуры кипения и при одновременном распылении и удалении из неё газов. В соответствии с законами Генри и Дальтона условиями хорошей работы деаэратора является нагревания воды до температуры кипения в аппарате распыленным и ровномерном распределении воды в секторах деаэратора. Удаление паро водушной смеси из аппарата. Для вспомогательных КАУ болшее распространение получили химические методы деаэрации основанные на связи кислорода в коррозионно-инертные вещества. В результате океслительно восстановительных процессов в качестве восстановления используют сульфид натрия и гидрозин. В судовой практике часто применяют метод катионирования, сущность которого заключается в замене накипеобразующихся ионов С , , . При фильтрации жесткой воды через особые материалы склонные к ионному омену применяют к малым установкам ипользования сложных схем водообработки не целесообразной экономически. В этих случаях рациональным режимом водоподготовки могут быть достигнуто применением простого и дешвых средств. Ультозвуковой электрический статический магнитный. Вода обработанная в магнитном поле значительно уменьшает свои накипи, при этом наблюдается интенсивное разрушения прочных накипных отложений образующихся до магнитного метода водоподготовка. Оснавная цель магнитной водообработки измерить условные кристаллизации накипи образовавшиеся и обеспечить их выпадения не на поверхность нагрева, а в виде шлама его обьёме воды поступающего в котел.

У.З.П. воздействует не на воду, а служит для разрыхления уже образующихся отложений они предотвращают скопление накипи на поверхности нагрева.

Техническая обработка в опреснителе

Обработка воды в вакуумных опреснителях, обработка воды в высоком давлении.

Лекция №16

Технология обработки воды

Дистелятционная установка с испарителем избыточного давления. Дистелатная установка состоит из испарителя 15, водопогревателя 19, конденсатора 1, водного бака 4, деаэратора 6 которые связаны трубопроводами. По трубопроводу 10 забортная вода поступает в водоподогреватель 19 и оттуда по трубе 18 виспаритель 15 где вода нагревается до кипения змеевиками, по которым проходит пар. Образовавшийся от кипения воды вторичный пар под давлением проходит через сепаратор 14 и по трубе 17 попадает в водоподогеватель 19. В подогревателе вторичный пар отдаёт часть тепла на подогрев забортной воды и далее следует в конденсатор 1, где движется в направление противоположгом потоком воды поступающем конденсатор по трубопроводу 3 и уходящей из него по трубопровод 2. В конденсаторе из пара полученный дистелат который стекает в пробный бак 4, а от туда в аэратор 6, где насыщенный воздухом который поступает по труде 5. После аэрации по трубопроводу 7, направленного в цистерну пресной воды. Первичный пар по трубе 13 и проходя по змеевикам испаряют воду затем по трубе 11 выходит из испарителя в водоподогреватель. При переполнении испарительной водой по сливной трубке 16. Вакуумный конденсатор. Забортная вода через автомат питания 2 подается в испаритель1 сообщающийся со вспомогательным конденсатором, где поддерживается вакуум. Вода из испарителя насосом 4 перекачивается в трубчатый водоподогреватель 6, куда поступает отработанный пар от вспомагательных механизмов. Подогретая вода разбрызгивается в испарителе. Полученный вторичный пар поступает в конденсатор. При установившемся режиме работы испарителя содержине воды поддерживают постоянным за счет не прерывной продувки воды за борт эжектором 3, где расход пара меньше чем у поверхностных.

Опреснительная утановка типа Д. эта установка представляет собой вертикальный цилиндр в нижней части которого смонтирована прямотрубная нагревательная батарея (испоритель), а в верхней расширенной части горизонтальный жалюзийный сепаратор 2 и двухходовой прямотрубный конденсатор 3. Охлаждающая вода выходящая из системы охлаждается двигателем внутреннего згорания температура которого 60-65 ͦ направляется в испаритель 1 и циркуляция нагревая забортную воду проходящим по трубкам обеспечивающий 38 ͦС является t ͦ её насыщения при вакууме около 93 ͦС. Водный пар проходит через жалюзийный сепаратор 2, где очещается от влаги и пены и направляется в конденсатор и получается пресная вода откачивается в дистелятным насосом в вакуумном испарителе за счет отсоса не конденсирующих паров из конденсаторов и рассола из испарителя рассольновоздушным эжектором для которого в качестве рабочей среды используют забортную воду в качестве конденсатора. Удельный расход греющего пара вв вакуумных и адиабатных опреснительных установках доведённых до 0,3-0,5 кг/ 1 кг дистилата, а в испарительном избыточном давлении расход пара 2 кг/1 кг дистилата. Очистка нефтесодержащих вод. В процессе эксплуатации судовых механизмах в ляльных колодцах в МКУ образуются трюмные нефтесодержащие воды основная причина образования на судне протечки води из трубопровода, а теплообменных препаратов дейдводного устройства обшивку корпуса и донную арматуру а так же протечки нефтепродуктов из трубопровода из арматуры при ремонте механизмов топлевной и масленой системы. Н.В. образуется при прошивки деталей машин пропарке топлевных и масленых цистерн, а так же в результате аварийных систем. Согласно требованию международной конвенции по предотвращению загрязнения судов МАРПОЛ 73/78 возможны следующие варианты судового обарудования для утилизации Н.В.:

Сборные танки

Сборные танки + фильтрующее оборудование со степенью очистки Н.В. мене 15 PPM и прибора контроля концентрации и автоматического переключателя слива за борт при превышении концентрации нефти в сбросе более 15 ppm.

 

                               Лекция №17

               Классификация способов очистки по характеру.

Способ очистки	Концентрация Н.В.	Достигаемая степень очистки
Механическая: отстаивание и центрефугирование	Более 1000 Более 1000	40-100 10-15
Физ. Химическая флотация Коалисценция адсорбция	Менее 1000 Менее 1000 Менее 100	20-60 10-15 1-3
Хим. Озонирование	50	1-10
Биохимические	100	1-10

 

Отстаивание – самый экономичный и простой способ очистки от Н.П. нефтепродукты как более лёгкое в смеси нефть-вода постепенно всплывают что приводит к разделению компонентов. Из Н.В. практически все дисперсные частицы нефти продуктов и могут быть использованы в качестве ступени очистки.

 

Для повышения эффективности отстаивания применяют тонкослойные отстойники в тонкослойном отстойнике существует уменьшенный путь капель нефти. Частички нефтепродуктов всплывают до соприкосновения с другими каплями на пластине и укрупняются на ней после того как подъемная сила превысит силу удерживаемую на пластине она поднимет вверх в доль пластины и всплывает в нефте сборнике. Коалесценсция – слияния капелек нефти. Применятеся в качестве второй ступени в качестве очистки. Укрупнённые капли проходят через коалисценсционный элемент отделяющий нефте сборнике. В этот момент времени коалисценсционный элемент работает как фильтр. Затем после насыщения объема пара нефтепродуктами, он начинает пропускать через себя воду и нефть укрупняя капли нефте продуктов. Поэтому после коалисцирующего элемента должен быть предусмотрен отстойник для укрупнения капель нефте продуктов:

Синтетические, (стекловолокно, полиуретан, пропилен),

Зернистые (песок, гравий),

Натуральные (хлопок, шерсть)

Флотация – ускоренное всплытие капель нефти с слипшейся с пузырьками воздуха бывает: механическая, пневматическая, напорная эл. Химическая. Использование ценрабежной силы в центробежных сепараторах. Процесс очистки основан на поглощении дисперсных частиц поверх абсорбционных материалов. С помощью абсерта можно извлечь нефте продукты зала, кокос, активный уголь, синтетические материалы – на основании формальдегида. Обработки Н.В. озоном. Метод позволяет удалять из воды эмульгирующие и растворяющие нефтепродукты.

Биохимические – используют микроорганизмы съедаемые нефть. Способ очистки подсланиевых вод. Согласно междуародной конвенции по загрязнению на судах должны быть установки сертифицированные станции очистки и обеззараживания сточнофекальных и подсланиевых вод.

На не больших судах внутреннего плаванья при отстутствии таких установок должны вызываться береговые или плавучие станции для очистки и обеззараживания. Завершающим этапом очистки являются сжигание отсепарированных нефтепродуктов, навоза, мусора в специальных печах после которых брикетируются и вывозятся на берег для захоранения.