Охлаждающая вода для судовых дизелей
Системы пресной воды делятся на три основные подсистемы охлаждения: цилиндров, крышек и ТК; поршней и форсунок.
Система охлаждения цилиндров, крышек и ТК может быть трех исполнений:
— охлаждение осуществляется на ходу судна главным насосом, на стоянке — стояночным; перед пуском главного двигателя прогревается водой от дизель-генератора;
— главного двигателя и дизель-генератора имеют раздельные системы, причем каждый дизель-генератора снабжен автономным насосом и общим для всех дизелей охладителем;
— каждый из дизелей оборудован автономной системой охлаждения.
Наиболее рационален первый вариант системы, где высокая эксплуатационная надежность и живучесть обеспечиваются минимальным числом насосов, охладителей, трубопроводов и арматуры. В состав систем входят: два главных насоса пресной воды (основной, резервный), один стояночный (портовый), один- два охладителя, терморегуляторы (регулирование перепуском пресной воды), расширительные цистерны, деаэраторы, трубопроводы, арматура и КИП, вакуумные опреснительные установки.
Систему охлаждения поршней пресной водой применяют фирмы MAN и «Зульцер». Система включает два насоса (основной и резервный), один-два охладителя, терморегуляторы, фильтрационную и сливную цистерны, трубопроводы, арматуру и КИП. Удельное количество воды в системе охлаждения поршней составляет 12—14 л/(кВт·ч), температура воды на выходе из поршней равна 55—60°С, а разность температур 8—12 °С.
Систему охлаждения форсунок пресной водой устанавливают на малооборотный дизель фирм «Зульцер» и MAN, а также среднеоборотного дизеля «Пилстик» и «Зульцер». В систему входят два насоса (основной и резервный), один охладитель, расширительная цистерна (у двигателей «Зульцер» со змеевиком охлаждения), фильтры, регуляторы температуры, трубопроводы, арматура, КИП.
Схема системы охлаждения пресной водой энергетических установок с двумя среднеоборотного дизеля современного ролкера показана на рис. 7.11. Охлаждение форсунок главного двигателя осуществляется пресной водой при помощи специальной системы (рис. 7.12).
Источник
Охлаждающая вода для судовых дизелей
Главное меню
Судовые двигатели
Охлаждающая вода, так же как топливо и масло, требует обработки и наблюдения, в противном случае на внутренних поверхностях системы охлаждения появляются коррозия, эрозия, кавитация и внутренние отложения, приводящие к увеличению термического сопротивления теплообмену. Качество воды оценивается следующими характеристиками.
Общая жесткость — суммарное количество ионов кальция и магния (мг-экв/л), определяется титрованием воды раствором трилона Б в присутствии индикатора (хрома темно-синего). Общая жесткость должна быть 1,5—3,0 кг-экв/л, содержание хлоридов — не более 100 мг/л (солесодержание «стандартной» морской воды — 35 г/л); 1 мг-экв/л = 2,804° dН (немецких градусов солесодержания). Жесткость воды увеличивается на 1° dН, если на 1000 л воды добавить: 40 г сульфата магния (MgSO 4 ), 40 г нитрата кальция Са(NН 3 ) 2 и 30 г сульфата кальция — гипса (СаSO 4 ). Общая жесткость охлаждающей воды должна составлять не более 10° dН (1 мг/л СаСO 3 эквивалентен 0,02 мг-экв/л или 0,056° dН).
Рекомендуется применять дистиллят (например, из опреснителя) или полностью обессоленную воду. Эти воды не содержат извести и соли, не вызывают отложения, но они более коррозионно-активны чем нормальная жесткая вода, так как на стенках не может образоваться тонкий известковый слой, обеспечивающий антикоррозионную защиту. В связи с этим водяные дистилляты следует подготовлять особо тщательно.
Водородный показатель (pH) характеризует концентрацию водородных ионов и является также показателем агрессивности воды. Его определяют индикаторной бумагой, рН-метрами, жидким индикатором или электронным измерительным прибором.
Водородный показатель для воды должен составлять 6,5—8 при 20 °С. Значение 7 является нейтральным между кислым и щелочным состоянием воды. Если водородный показатель лежит ниже указанного значения, то его можно повысить прибавлением нитрата натрия NаNO 3 или едкого натрия NаОН. Водородный показатель приготовленной охлаждающей воды должен находиться в диапазоне 7,5—8,5. Химикаты предварительно растворяются в воде, а затем постепенно примешиваются в уравнительной цистерне при работающем дизеле. Обычно очень мягкая вода имеет повышенное содержание угольной кислоты, которая уменьшает водородный показатель. При нагревании воды выше 80 °С угольная кислота выделяется, что повышает водородный показатель.
Содержание хлоридов контролируется следующим образом: хорошо перемешать в стеклянном сосуде 350 см 8 воды с 10 см 2 10 %-ного раствора нитрата серебра АgNО 3 и прибавить 5—8 капель 5 %-ного раствора хромата калия К 2 СrO 4 . Если появится покраснение, содержание хлорида составляет менее 100 мг/л. При слишком высоком содержании хлоридов прибавить хлоридо-сбедненную воду (дистиллированную воду, конденсат), пока не появится покраснение. После этого опять проверить жесткость воды и ее водородный показатель. Содержание хлоридов должно быть не более 100 мг/л (для среднеоборотного дизеля не более 50 мг/л).
Антикоррозионные присадки. Концентрация антикоррозионных присадок устанавливается до 0,5—1 % объема воды в малооборотный дизель. При первом заполнении нового дизеля концентрация немного выше (1,5—2 % объема), что обеспечивает образование на стенках полостей достаточной защитной масляной пленки. При первом заполнении и после каждой смены жидкости необходимо проверить концентрацию через несколько часов после ввода дизеля в эксплуатацию, так как эмульсия может истощиться образованием на стенках охлаждающих поверхностей масляной пленки.
Антикоррозионные присадки следует добавлять не в чистом виде, а в виде концентрированной эмульсии: 1 л масла на 3—5 л воды. Концентрированная эмульсия вводится в систему охлаждения, где обеспечивается хорошее перемешивание ее с водой, например, через воздушный кран на всасывающей полости насоса.
Стойкость эмульсии зависит от жесткости воды. В слишком жесткой воде масло быстро выделяется из эмульсии и его защитное действие снижается. Наиболее стойкая эмульсия получается, если жесткость находится в пределах 8—29 мг СаСО 3 на 1 л воды; при жесткости 29—57 мг рекомендуется смягчать воду, а при жесткости свыше 57 мг смягчение воды обязательно. Чрезмерно мягкая вода (меньше 8 мг СаСО 3 на 1 л воды) способствует вспениванию.
Одной из причин появления термоусталостных трещин в крышках цилиндров и перемычках между клапанами являются отложения на поверхностях охлаждения солей компонентов масляных присадок. Они ухудшают отвод теплоты от поверхности металла в охлаждающую среду, в результате чего температура в указанных местах повышается на 50—70 °С и более по сравнению с температурой в начальный период работы дизеля.
Присадки на органической основе создают на охлаждаемых поверхностях адсорбционную пленку, защищающую металл от коррозионно-эрозионных разрушений, Присадки на масляной основе «Шелл Дромус» и ВНИИНП-117/Д при хонцентрации 1 % и более образуют пленку, толщина которой в течение 500— 1000 и работы дизеля может достигать 0,3—0,5 мм. В ней под действием высокой температуры (выше 170 °С) и в результате каталитического действия металлической поверхности развиваются деструктивные процессы с образованием продуктов уплотнения, способствующих возникновению перегревов дизелей, что может привести к отказу или аварии дизеля.
Оценку термостойкости эмульсионных присадок осуществляют методом термографометрического анализа на дериватографе системы «Паулик-Эрдей» (ВНР). Для испытаний отбирается 0,10—0,12 кг присадки и помещается в платиновый тигель с крышкой; затем присадка нагревается со скоростью 10 °С/мин до 500 °С. Время экспозиции 50 мин. В процессе анализа газообразные продукты разложения отсасываются. На рис. 7.24 показаны дериватограммы испытанных присадок ВНИИНП-117/Д, «Шелл Донакс», «Шелл Дромус», Н1, «Ароста», «Эмакс-1». Термостойкость оценивается по температуре, соответствующей максимальной скорости разложения на кривой В путем проектирования ее вершины на кривую Т.
Наибольшую температуру разложения имеет присадка «Эмакс-1» (380 °С), а наименьшую — «Ароста» (220 °С).
Защитная масляная пленка при разрушении вновь не растворяется в воде, а накапливается на поверхности воды в расширительной цистерне. Причинами разрушения пленки могут быть: добавление в систему слишком жесткой воды, наличие тонкой пленки накипи или шлама на поверхности охлаждения до применения масла, естественное разрушение пленки из-за давности ее образования. При высокой концентрации эмульсии масло может скапливаться в расширительной цистерне, но это не свидетельствует о разрушении пленки.
Для проверки концентрации антикоррозионной присадки необходимы определитель эмульсии, небольшой сосуд для взятия пробы воды (рис. 7.25) и концентрированная соляная кислота.
Пробу охлаждающей воды берут только из хорошо протекаемого трубопровода после небольшого продувания (нельзя брать пробу из уравнительного бака). Порядок проведения анализа следующий:
— влить воду (100 см 3 ) через ватный тампон в определитель эмульсии;
— долить концентрированную соляную кислоту до отметки В;
— закрыть определитель эмульсии стеклянной пробкой и хорошо взболтать (подогрев в теплой воде ускоряет отделение воды от масла);
— поставить определитель эмульсии и, если разделенные жидкости становятся ясными, определить по шкале объемную долю масла в процентах;
— содержание определителя эмульсии вылить, хорошо промыть его и просушить.
Частое дополнение антикоррозионной присадки, большое количество выделенного в уравнительном баке масла и малая стабильность эмульсии являются сигналом необходимой очистки циркуляционной системы охлаждения.
Защитное действие химических присадок в охлаждающей воде обеспечивается только в случае, если их концентрация поддерживается точно в соответствии с инструкциями изготовителя. При отклонениях (выше или ниже) может появиться усиленная коррозия омываемых водой деталей. Это требует проверки концентрации в указанные заводами промежутки времени с учетом соответствующих инструкций.
На судовых дизелях широко применяют следующие масляные присадки к пресной воде систем охлаждения (в скобках фирма-изготовитель): «Энергол СВ4» (вспомогательного дизеля), «Солюблойл Ц» («Ексако»), «Дикул-1» («Кастрол»), «Кутвел-40» («Эссо»), «Гульфакт-51А» («Гулф»), «Сольфак-2», «Сольфак-1535», «Мобил дизел гидротон» (соль хромовой кислоты) («Мобил Ойл»), «Шелл Дромус», «Шелл До-накс» («Шелл»), «Нораст» (СЕКА СА), «Ароста» («Визура»). Из отечественных присадок можно назвать: ИНК-8, ВНИИНП-117, хроматную, хроматно-нитритную. В последнее время появились новые присадки, такие как Н1 (ПНР), отечественные ВНИИНП-117/Д и «Экстрол».
Зарубежные фирмы предлагают 1—2 %-ные концентрации присадок с визуальным контролем их содержания. Проверка концентрации в лабораторных условиях производится методом разложения концентрированной серной кислотой.
В случае отсутствия присадок черные металлы, входящие в систему охлаждения, интенсивно корродируют даже при охлаждении чистым конденсатом (или дистиллятом). При использовании присадок продукты коррозии вымываются (тем интенсивнее, чем выше концентрации присадки) и забивают (зашламляют) охладители. Повышенная концентрация присадки приводит к отложениям на горячих поверхностях крышек и втулок цилиндров, местным перегревам и термо
усталостным трещинам. Отсюда вытекает необходимость промывки системы
охлаждения дизельной установки рабочей эмульсией со сливом через 25—50 ч работы. Начальная концентрация присадки в системе охлаждения среднеоборотного дизеля не должна превышать 0,20—0,25 %, а конечная концентрация может достигать 0,02 %.
Источник
Статьи:
| ||||||||||||||||||||||||||||||
