4. Масляная система

Масляная система предназначена для приема, хранения, очистки и подачи масла потребителям. В общем случае масляные системы дизельных установок состоят из следующих, по существу, независимых систем: приемоперекачивающей, циркуляционной смазочной, сепарированного масла, подогрева масла.

Приступая к расчету, вначале необходимо дать описание системы с указанием назначения системы, состава оборудования (перечислить расходные, циркуляционные, запасные масляные цистерны, насосы, сепараторы, цистерны отработавшего масла, холодильники, фильтры, терморегуляторы и др.). Затем указываются: тип системы смазки – с «сухим» или «мокрым» картером, количество и марка масла в системе, срок службы масла главных и вспомогательных дизелей, материал труб и арматуры, контрольно-измерительные приборы. Все эти данные можно взять из технических условий на поставку главных и вспомогательных дизелей или в инструкциях по эксплуатации.

Оборудование масляной системы, относящееся непосредственно к двигателю, т.е. навешенное на него, не рассчитывают, но указывают при его описании.

Далее определяются параметры комплектующего оборудования.

Насосы. При малой подаче применяются шестеренные насосы, при большой – винтовые. По назначению масляные насосы могут быть: перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные и откачивающие) и прокачивающие (для прокачки двигателя перед пуском).

Перекачивающие насосы служат для перекачки масла из одной емкости в другую. Подачу такого насоса, , м /ч, выбирают, исходя из необходимого времени перекачки требуемого объема масла:

,

где V_цц - объем перекачиваемого масла (объем циркуляционной цистерны), м³; τ - время перекачки, которое может быть принято равным 0,5…1ч, но не должно превышать 3 ч при давлении 0,15…0,20 МПа; k - коэффициент запаса по подаче, равный 1,15…1,18.

Как правило, подача циркуляционных насосов определяется заводами-изготовителями двигателей и в проекте не рассчитывается. При отсутствии данных о подаче насоса она определяется в зависимости от общего количества теплоты, которую необходимо отвести.

Подача нагнетательной секции масляного насоса Q_мн, м³/с, определится по формуле

где k_з = 1,2…1,5 – коэффициент запаса по подаче; = 830…850 кг/м³ - плотность масла; - теплоемкость масла, кДж/кг К; - температурный перепад масла в масляном холодильнике, ⁰C.

Подача откачивающих секций масляных насосов Q_мо, м³/с, принимается в 2…2,5 раза выше, чем подача нагнетательного, но при меньшем давлении (не более 0,1…0,15 МПа).

Мощность, потребляемая насосом, определяется аналогично определению мощности насоса системы охлаждения.

Давление циркуляционного масляного насоса для МОД составляет 0,2…0,3 МПа, для СОД - 0,3…0,5 МПа и для ВОД - 0,4…1,2 МПа.

Для предпусковой прокачки двигателя маслом ставят ручной или электронасос с небольшой подачей. Циркуляционные цистерны заполняются маслом также с помощью ручного насоса.

Сепараторы. Для тонкой очистки масла в систему включаются центробежные сепараторы, которые работают или непрерывно во время работы двигателей, или периодически. Сепарацией отделяются вода и твердые частицы размером от 0,003 мм и выше. Производительность сепаратора Q_с, м³/ч, выбирают из расчета возможности пропустить за 1...3 ч все масло циркуляционной системы. Она определяется по формуле

,

где V_мц - объем масла в циркуляционной системе, м³; τ = 1…3 ч - время прокачки.

Необходимая фактическая производительность сепараторов масла ГД определяется согласно рекомендациям заводов-изготовителей. Например, для двигателей «МАК» расчет производится по формуле

,

где - мощность ГД, кВт; m = 1,5…3,5 - кратность циркуляции масла через сепаратор за сутки, = 8…12 ч – расчетное время работы саморазгружающегося сепаратора в сутки.

Для сепарации масла могут быть использованы топливные сепараторы, однако при этом должны быть применены надежные устройства, предотвращающие смешивание топлива и масла.

Число сепараторов принимают 1-2 в зависимости от производительности. Для установки на суда можно рекомендовать модули сепарации фирмы «ALFA LAVAL» с автоматизированным саморазгружающимся сепаратором, одинаковым с модулем сепарации топлива и подогревателем масла до 50…90 ⁰С.

Холодильники масла. Масляные холодильники, как правило, поставляются с двигателем. При необходимости выбора холодильника его поверхность охлаждения F, м², определяют по формуле

где k – коэффициент теплопередачи, который составляет для холодильников без турбулизаторов 0,27…0,95 кВт/м²·К, а для холодильников с турбулизаторами 0,35…1,17 кВт/м²·К; Δt_ср - средняя разность температур масла и воды определяемая по формуле

⁰С,

здесь - температура масла перед и за холодильником, принимается соответственно 45…55·⁰С и 35…40·⁰С; - температура забортной воды перед и за холодильником, принимается соответственно 28…30·⁰С и 33...35·⁰С, если несколько холодильников включено последовательно, то ⁰С.

После предварительного определения поверхностей охлаждения холодильники выбираются по каталогу.

Цистерны. Сточно-циркуляционная цистерна служит для хранения масла, циркулирующего в системе. При определении объема масла в системе определяющей является кратность циркуляции z, показывающая сколько раз в течение 1 часа масло будет прокачано через двигатель:

,

где Q_v – подача циркуляционного насоса, м³/ч; V_мц – объем циркулирующего в системе масла, м³.

Объем масла V_мц , м³, можно определить по формуле V_мц = b_муN_e10^-3, где b_му – удельное количество масла в двигателе, л/кВт, принимаемое по табл. 2.

Суммарное количество масла ∑G_мс, т, заливаемое в картеры главных и вспомогательных двигателей, оценивают по формуле

где ρ_м= 900 кг/м³- плотность масла; ёмкость маслосборника главного двигателя, м³; = ёмкость маслосборника вспомогательного двигателя, м³; k − количество главных двигателей; k' − количество вспомогательных двигателей; k – коэффициент, учитывающий "мертвый объём" маслосборников,

Таблица 2