Сепаратори палива і масла. Призначення, область застосування. Кінематична схема тарілчастого сепаратора, принцип дії.

Принцип действия сепаратора

В настоящее время на судах мирового флота наиболее распространены судовые дизельные установки, работающие на тяжелых сортах топлива (мазутах).

В процессе хранения топлива на судне оно обводняется и загрязняется механическими примесями (частицы песка, пыли, железной окалины) и в силу этого ухудшаются его характеристики.

Использование топлива с большим содержанием меха­нических примесей приводит к загрязнению форсунок, большому износу плунжерных пар топливных насосов, износу цилиндро - поршневой группы.

Для безаварийной и эффективной работы судовых дизелей при использовании тяжелых сортов топлива (мазута вязкос­тью до 700 сСт.) необходимо особое внимание к его очистке.

На судне используются три способа очистки тяжёлого топлива.

Первый способ - отстой в отстойной цистерне втечение 20-22 часов. За это время тяжёлые частицы и вода оседают на дне отстойной цистерны с последующим удалением че­рез спускной кран.

Второй способ (наиболее эффективный) - сепарирова­ние топлива с помощью центробежного сепаратора, где про­исходит отделение посторонних частиц и воды от топлива и их удаление за счёт разности плотностей компонентов, содержащихся в топливе, с помощью центробежных сил.

Третий способ - фильтрация. Отсепарированное топли­во из расходной цистерны топливоподкачивающим насо­сом под давлением (0,4-0,6) МПа пропускается через топ­ливный фильтр и после него подаётся к топливным насо­сам дизеля.

Рассмотрим работу сепаратора тарельчатого типа. На рис. 1.1 приведена схема барабана - кларификатора и стрелками показано движение топлива. Неочищенное топливо по цен­тральному каналу 3 непрерывно подаётся во вращающийся барабан 7.

 

 

Рис 1.1 Схема барабана - кларификатора. 1 - пакет тарелок барабана; 2 - кларификаторная насадка; 3 - центральный канал; 4 - тарелкодержатель; 5 - верхняя защитная тарелка; 6 - каналы в та­релках

 

Далее оно поступает к периферии барабана, протекает между тарелками 1 и отводится через кольце­вой канал кларификаторной насадки 2, как показано стрел­ками. Загрязняющие топливо примеси под действием цен­тробежной силы осаждаются на внутренних стенках бара­бана Г и на концевых поверхностях тарелок 1.

Если в сепарируемом топливе имеется вода, то она, вы­деляясь вместе с механическими примесями, заполнит весь грязевой объём 8 барабана, образовав гидравлический зат­вор, который перекроет путь поступления топлива в меж­тарелочное пространство 1. По этой причине неочищенное топливо заполнит канал 3 в тарелкодержателе 4 и начнет выливаться из патрубка переполнения. Процесс сепариро­вания прекращается.

 

Рис 1.2. Схема барабана - пурификатора. 1 - крышка барабана: 2 - регулировочная шайба; 3 - центральный канал; 4 -тарелкодержатель; 5 - патрубок для выхода топлива; 6 - отверстие в регулиро­вочной шайбе; 7 - разделительная тарелка; 8 - тарелки сепаратора; 9 - барабан; 10 - отверстия в нижней тарелке.

 

Поэтому при сепарировании обводненных сортов топ­лива необходимо обеспечить непрерывный отвод из бара­бана выделяющейся воды.

С этой целью стандартный барабан собирают как пурификатор, схема которого представлена на рис. 1.2.

При такой сборке заменяют верхнюю защитную тарел­ку 5 и кларификаторную насадку 2(см.рис. 1.1) на регули­ровочную шайбу 2 и разделительную тарелку 7 (см. рис.1.2.). Также меняют нижнюю сплошную тарелку 9 без отверстий {рис. 1.1) на тарелку 10 (см. рис. 1.2), которая имеет отверстия по окружности.

В период пуска сепаратора (для предупреждения выхо­да неочищенного топлива через отверстие 6 регулировоч­ной шайбы 2) во вращающийся барабан предварительно заливают воду для образования гидравлического затвора. Только после этого можно подавать топливо, которое через тарелкодержатель 3 поступит в каналы 10, имеющиеся в нижней и других тарелках 8, и будет распределяться по межтарелочным пространствам.

Под действием центробежных сил вода, как более тя­жёлая составляющая, отбрасывается к периферии бараба­на 9, смешивается с водой гидравлического затвора и отво­дится через кольцевое отверстие 6 регулировочной шайбы 2 (no стрелке Б), а топливо, как более лёгкая часть, оттесняется к центру барабана и отводится через патрубок 5 разделительной тарелки Г по стрелке А.

При установившемся процессе сепарирования в бара­бане создаётся так называемый "нейтральный слой" - ус­ловная цилиндрическая поверхность раздела фаз топлива и воды. Обычно диаметр этой поверхности должен быть примерно равен диаметру Д_от расположенных отверстий 10 в дисках 8, однако он может быть и меньше, и больше Д_от, т.е. "нейтральный слой" может смещаться или к центру барабана 9, или к его периферии.

Положение "нейтрального слоя" зависит от гидродина­мического равновесия трёх потоков: поступающего топли­ва и выходящих потоков чистого топлива и воды. Необхо­димое равновесие достигается регулированием одного по­тока - отсепарированной воды - с помощью подбора регу­лировочной сменной шайбы 2. К сепаратору прилагается комплект таких шайб. Они отличаются разными диамет­рами выходных отверстий Д_ш.

В качестве иллюстраций к сказанному на рис. 1.3 по­казана схема расположения "нейтрального слоя" при пра­вильно подобранной регулировочной шайбе. "Нейтральный слой" располагается вблизи цилиндрической поверхности с диаметром отверстий, т.е. Д_н=зД_от.

На рис. 1.4 приведена схема расположения "нейтраль­ного слоя" при малом диаметре Д_ш регулировочной шайбы. При этом Д_м<Д_от, т.е. "нейтральный слой" сместился к оси вращения. Вода заполнила часть сепарирующей поверхно­сти тарелок и она частично попадает в чистое топливо. Этот отрицательный эффект определяет в эксплуатации по за­потеванию смотрового стекла. В таком случае необходима остановка сепаратора и замена регулировочной шайбы на больший размер.

 

Рис. 1.3 Схема расположения «нейтрального слоя» при правильно подобранной

регулировочной шайбе. 1 - вход неочищенного продукта; 2 - выход отсепарированного топлива; 3 -выход отсепарированной воды; 4 - напорный диск для откачки воды; 5 - напор­ный диск для откачки топлива; Д, - диаметр регулировочной шайбы; Д_н -диаметр "нейтрального слоя"; Д_о - диаметр отверстий; Д₁ - диаметр раздели­тельной тарелки; Д, - наружный диаметр тарелок.

 

Рис 1.6. Принципиальная кинематическая схема сепаратора. I сборник; 2 - барабан; 3 - верхняя опора;

4 - станина; 5 - горизонтальный вал; 6 - фрикционная муфта; 7 - электродвигатель; 8 - нижняя опора; 9 - червячно-винтовая пара; 10 - шестеренные насосы; 11 - эластичная муфта; 1 2- подшип­ник; 13 - вертикальный вал.

 

На рис. 1.6 показана кинематическая схема, которая является общей для большого количества тарельчатых се­параторов.

Корпус сепаратора и электродвигатель находятся на об­щем фундаменте. От электродвигателя 7 через фрикцион­ную муфту 6 вращение передаётся горизонтальному валу 5, который закреплён в двух подшипниках 12 в станине 4 се­паратора.

На горизонтальном валу находится червячная шестерня, которая входит в зацепление с червяком вертикального вала, образуя червячно-винтовую пару 9, посредством которой осу­ществляется передача вращения вертикальному валу 13. Он заключён в двух опорах - верхней 3 и нижней 8. Верхняя опора имеет радиальный шарикоподшипник и шесть пру­жинных амортизаторов, а в нижней опоре размещены радиально-упорные подшипники.

На верхнюю конусную часть вертикального вала наса­жен барабан 2, закрытый сборником /, который служит для подвода и отвода сепарируемой жидкости. Он имеет смотровые окошки для наблюдения за процессом сепари­рования.

От горизонтального вала 5 через эластичную муфту 11 вращение передаётся на шестеренные насосы 10. Они слу­жат для подачи жидкости на сепарирование и её отвода.