TITVM_Texty_2[1]

5. Топливо, на котором работает двигатель: чем выше содержание серы в топливе, тем выше должно быть щелочное число масла. Особенно это касается масел для лубрикаторных систем смазки. В то же время следует отметить, что нежелательно, а во многих случаях и недопустимо, использовать при работе на топливах с невысоким содержанием серы применять масло с высоким щелочным числом, поскольку многие щелочные присадки, если они не полностью срабатываются, являются источником повышенной зольности.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ МАСЕЛ

Ниже будут рассматриваться классификации масел по стандартам стран СНГ и по стандартам SAE (общества американских инженеров автомобильной промышленности) как наиболее распространённым за пределами СНГ.

В соответствии со стандартом СНГ (ГОСТ 17479.1-85) в обозначении масла присутствует следующая информация.

М – обозначает моторное масло.

1 – число (возможно, с индексом "з" либо со знаком дроби), означающее класс вязкости.

2 – буква (возможно, с индексом "1" или "2"), указывающая группу масел по эксплуатационным свойствам.

3 – буквы, несущие дополнительную информацию.

4 – число, означающее щелочное число масла.

1. По классам вязкости масла подразделяются на летние и зимние. Имеются следующие зимние классы: 3_з , 4_з , 5_з , 6_з . Для этих масел указывается вязкость в сантистоксах при 100°С и при минус 18°С. Летние классы : 6 , 8 , 10 , 12 , 14 , 16 , 20 . Классу вязкости приблизительно соответствует вязкость при 100°С, например, масло класса вязкости 12 при 100°С может иметь вязкость между 11,5 и 13 сСт. Дробные классы указывают, что по вязкости при температуре минус 18°С масло соответствует классу, указанному в числителе, а при 100°С – классу, указанному в знаменателе, например, 6_з/14.

2. По эксплуатационным свойствам масла делятся на группы А, Б (Б₁ и Б₂), В (В₁ и В₂), Г (Г₁ и Г₂), Д , Е. Индексы 2 относятся к дизелям, индексы 1 – к карбюраторным двигателям.

Буквы обозначают:

А – нефорсироавнные двигатели.

Б – малофорсированные двигатели.

В – среднефорсированные двигатели.

Г – высокофорсированные двигатели.

Д – высокофорсированные дизели, работающие в особо тяжёлых эксплуатационных условиях.

Е – масла для лубрикаторных систем смазки цилиндров дизелей, работающих на топливах с высоким содержанием серы.

Если индекса при букве нет, это означает и дизели, и карбюраторные двигатели.

3. Дополнительная информация может содержать указания на системы, в которых может применяться масло (например, циркуляционные либо лубрикаторные), а также на происхождение масла (например, синтетическое).

4. Щелочность масла в мг КОН /г.

Примеры обозначения моторных масел

М-4_з/8-В₂ Г₁ - масло класса вязкости 4_з/8 , пригодно для использования как в среднефорсированных дизелях, так и в высокофорсированных карбюраторных двигателях.

М-14-Д-ЦЛС20 – моторное масло класса вязкости 14, для высокофорсированных дизелей, может быть использовано в циркуляционных и лубрикаторных системах смазки, синтетического происхождения, имеет щелочность около 20 мг КОН/г.

М-16-Е60 – масло для лубрикаторной системы смазки цилиндров дизелей, работающих на топливах с высоким содержанием серы, щелочное число около 60.

По стандартам SAE моторные масла различают по классам вязкости. Среди них имеются 4 зимние марки (5W, 10W, 15W, 20W), 4 летние марки (20, 30, 40, 50) и всесезонные масла (например, 10W/30, 20W/40 и др.).

В таблице 3 приведено соотношение классов вязкости по SAE и по ГОСТ 17479.1-85.

Табл.3.

Класс вязкости	Класс по SAE	Класс вязкости	Класс по SAE
3з	5 W	3з/8	5 W/20
4з	10 W	4з/6	10 W/20
5з	15 W	4з/8
6з	20 W	4з/10	10 W/30
6	20	5з/10	15 W/30
8		5з/12
10	30	5з/14	15 W/40
12		6з/10	20 W/30
14	40	6з/14	20 W/40
16		6з/16
20	50

В таблице 4 приведены значения вязкостей масел по SAE при 100°С.

Табл.4.

Класс вязкости по SAE	Кинематическая вязкость при 100°С, сСт
	минимальная	максимальная
20	5,7	9,6
30	9,6	12,9
40	12,9	16,8
50	16,8	22,7

Приблизительно можно считать, что если разделить число класса вязкости по SAE на 2,5, то получится класс вязкости по стандарту СНГ.

БРАКОВОЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МАСЕЛ

Под браковочными показателями, или показателями предельного состояния масла, понимаются значения одного или нескольких показателей качества масла, при достижении которых работающее в двигателе масло не обеспечивает его надёжную работу и подлежит замене. Показатели физико-химических свойств масла могут достичь браковочных значений как в результате естественного процесса старения масла, так и в случае повреждения отдельных систем двигателя.

При нормальной работе масло постепенно утрачивает свои первоначальные свойства. Ухудшение качества масла происходит главным образом из-за срабатывания находящихся в нём присадок и загрязнения его растворимыми и нерастворимыми продуктами окисления самого масла, продуктами неполного сгорания топлива, частицами износа, нагара, пыли, воды. При работе двигателя на таком масле повышаются износы смазываемых деталей, усиливаются нагарообразование в цилиндре и отложение шлама в картере, затрудняется работа масляных фильтров, увеличиваются потери на трение. Скорость протекания процесса старения масла в двигателе зависит от многих факторов, главными из которых являются конструкция и форсировка двигателя, его техническое состояние, качество применяемых топлив и масел и совершенство средств очистки масла.

При аварийных обстоятельствах происходит резкое изменение одного или нескольких показателей качества масла. Смена масла по аварийным обстоятельствам, главным образом из-за попадания в масло топлива или воды, происходит намного чаще, чем в результате естественного старения. Это особенно ярко выражено в циркуляционных системах смазки малооборотных дизелей. В этих двигателях масло работает 50…60 тысяч часов и более и заменяется только при аварийных обстоятельствах.

В существующей практике качество работающего в дизелях масла контролируется по следующим показателям:

- кинематической вязкости;

- содержанию нерастворимого осадка;

- температуре вспышки в открытом сосуде;

- щёлочному числу;

- кислотному числу;

- содержанию топлива;

- содержанию воды;

- капельной пробе.

Кинематическая вязкость. При естественном старении масла она постепенно возрастает вследствие испарения лёгких фракций масла, происходящем наиболее интенсивно в первый период работы двигателя, после полной или частичной замены масла.

Вязкость масла может также повыситься в результате накопления в нём нерастворимых примесей, среди которых преобладают продукты неполного сгорания топлива. При содержании в масле свыше 2% нерастворимых примесей вязкость масла может существенно возрасти. Повышение вязкости масла происходит при попадании в него воды, тяжёлого топлива, при добавлении более вязкого масла. С повышением вязкости возрастают потери мощности на трение, ухудшается прокачиваемость ( вплоть до нарушения нормальной циркуляции) и растекаемость масла, снижается теплоотвод от узлов трения. Повышение вязкости при попадании тяжёлого топлива приводит к падению смазывающей способности масла.

Понижение вязкости масла происходит из-за попадания в него маловязкого топлива, а также его вспенивания, которое чаще всего происходит из-за конструктивных недостатков циркуляционной системы смазки или плохих противопенных качеств масла. Разжижение масла топливом контролируется по температуре вспышки масла. Так, попадание в масло 5% дизельного топлива снижает его вязкость на 15%, а температуру вспышки на 30%.

Уменьшение вязкости снижает несущую способность масляной плёнки и может явиться причиной повышенных износов деталей двигателя. В тронковых двигателях, цилиндры которых смазываются разбрызгиванием картерного масла, с уменьшением вязкости увеличивается прорыв газов в картер через поршневые кольца, что обусловливает снижение индикаторного к.п.д. и способствует ускорению ухудшения свойств масла.

Считается, что допустимо повышение вязкости масла до 30% вследствие накопления в нём нерастворимого осадка при условии, что масло обладает достаточными диспергирующими свойствами, а при попадании топлива вязкость не должна изменяться на ±20%.

Содержание нерастворимого осадка. При работе двигателя масло загрязняется нерастворимыми в нём веществами: продуктами окисления самого масла и срабатывания присадок, продуктами износа, пылью, продуктами неполного сгорания топлива (основная составляющая). Размеры и количество частиц нерастворимых в масле загрязнений, если оно не содержит диспергирующих присадок, возрастают с увеличением продолжительности работы масла в двигателе. В масле, содержащем диспергирующие присадки, эти загрязнения находятся в тонкодисперсном состоянии, и в процессе работы масла в двигателе увеличивается лишь количество загрязняющих частиц.

В маслах, не содержащих диспергирующих присадок, бóльшая часть загрязнений имеет размеры от 0,5 до 2 мкм. При введении в масло беззольных дисперсантов размеры загрязнений уменьшаются до 0,06…0,2 мкм. В масле с высокими диспергирующими свойствами 95% загрязнений имеют размер 0,1…0,2 мкм. Содержание в масле нерастворимых загрязнений такого размера для тронковых дизелей можно допускать до 4…5%. Если загрязнения имеют размеры свыше 1 мкм, они ухудшают противоизносные свойства масла и способствуют образованию значительного количества отложений на деталях двигателей.

В циркуляционных системах смазки крейцкопфных дизелей, где масло работает практически без смены 15…20 лет, к чистоте масла предъявляются более жёсткие требования, чем к маслам тронковых двигателей. Количество нерастворимого осадка в этих маслах не должно превышать 1%. Эту величину и следует принять (за редкими исключениями) за браковочный показатель содержания загрязнений в маслах крейцкопфных дизелей.

Топливо в масле и температура вспышки масла. При попадании в масло топлива температура вспышки понижается. Например, при попадании 5% остаточного топлива температура вспышки, определённая в закрытом тигле, снижается на 60°С. Маловязкие сорта топлив ещё в большей степени понижают температуру вспышки. Топливо ухудшает смазывающие свойства масла, усиливает отложение на деталях двигателя лаков и нагаров и шлама в картере, повышает взрывоопасность масляных паров.

Температура вспышки может также понизиться в результате термического разложения его углеводородов и находящихся в масле присадок в случае местного перегрева масла, однако при этом не происходит понижения вязкости.

В любом случае в соответствии с правилами техники безопасности не допускается применение для двигателей масел с температурой вспышки ниже 170°С.

Щёлочное число. Щелочные присадки, вводимые в масла, представляют собой металлоорганические соединения щёлочно-земельных элементов - кальция, магния, бария. Помимо нейтрализации кислот, они сообщают маслу хорощие диспергирующие свойства. Наиболее перспективными являются беззольные присадки.

В начальный период работы масла, залитого в двигатель, его щёлочное число понижается, а затем устанавливается на некотором уровне. В циркуляционных системах смазки крейцкопфных дизелей масло, даже не содержащее щёлочных присадок, работает 50…60 тысяч часов и более без значительного ухудшения его качества. Для этих двигателей применение масел со щёлочными присадками снижение щёлочного числа до нуля не может служить основанием для смены масла, если другие показатели находятся в безопасных пределах. Обычно стабилизация щёлочного числа наступает при значениях 50…30% от щёлочности свежего масла, которая может составлять 5…10 мг КОН/г. Для тронковых двигателей к щёлочности масла предъявляются более жёсткие требования, обусловленные необходимостью нейтрализации продуктов сгорания сернистых топлив. Для них при содержании серы в топливе до 2% целесообразно применять масла со щёлочным числом около 20, а при бóльшем содержании серы нужна ещё более высокая щёлочность. Имеющийся опыт показывает, что при наличии в масле активных диспергирующих присадок можно допустить снижение щёлочного числа масла во вспомогательных дизелях до 2 мг КОН/г, а в главных - до 5.

В циркуляционных системах смазки крейцкопфных дизелей при использовании щёлочных масел щёлочное число не должно падать ниже 10% от щёлочного числа свежего масла.

Кислотное число. После заливки в двигатель свежего масла его окисление происходит медленно, однако в конце этого индукционного периода, длительность которого зависит от наличия в масле антиокислительных присадок, углеводородного состава базового масла, скорость окисления может резко возрасти. Это сопровождается образованием на деталях лакообразного нагара и шлама в картере. Вода в масле усиливает реакционную способность кислоты, и в обводнённом масле допускается меньшее значение кислотного числа. Так, для двигателей с баббитовыми подшипниками при содержании воды 1% допускается кислотность масла до 1 мг КОН/г. При отсутствии воды в масле общая кислотность не должна превышать 2 мг КОН/г. Присутствие в масле минеральных кислот не допускается.

Содержание воды. Наиболее часто встречается загрязнение масла водой. Одними из следствий присутствия в масле воды является снижение щёлочности масла, повышение износов, рост лаков и нагаров, увеличение шлама в картере. Если в обводнённом масле имеются диспергирующие присадки, может образоваться стойкая эмульсия, которая не разделяется сепарированием. Она снижает несущую способность масла в подшипнике.

Попадание воды в уже работавшее масло сильнее ухудшает его смазывающие свойства, чем в свежее. При наличии воды создаются благоприятные условия для быстрого размножения бактерий, которые вызывают деградацию углеводородов масла.

Для среднеоборотных двигателей с тонкостенными вкладышами подшипников при содержании воды в масле 0,3% необходимы срочные меры по удалению воды. Для малооборотных дизелей с баббитовыми подшипниками если кислотное число масла не превышает 1 мг КОН/г, содержание воды допускается не выше 1%.

Капельная проба. По характеру пятна, образовавшегося после впитывания масла, можно судить о загрязнённости масла нерастворимыми продуктами, способности диспергировать эти продукты, о степени окисления масла, о попадании воды.

Если в масле находится активная диспергирующая присадка, нерастворимые в нём вещества будут в тонкодиспергированном виде, а вокруг нанесённого пятна после высыхания будет отчётливо видна зона диффузии. Если цвет пятна чёрный, оно блестящее и легко размывается, а само пятно близко по размерам к нанесённой капле масла, это означает, что в масле происходит слипание и увеличение размеров нерастворимых в нём веществ и диспергирующие присадки полностью израсходовались. Такое масло подлежит смене.

Для масел без диспергирующих присадок по капельной пробе можно судить о загрязнении циркуляционного масла стоками из цилиндров. При значительном загрязнении масла этими стоками вокруг пятна будет зона диффузии, а само ядро чёрного цвета и легко размывается.

ПРИЁМ И ХРАНЕНИЕ ТОПЛИВ И МАСЕЛ

Приёмка топлив и масел на судно осуществляется только при наличии сертификатов, подтверждающих их марку и качество. При приёмке необходимо производить внешний осмотр пробы каждой партии, проверять соответствие сертификатов и в случае необходимости отбирать контрольную пробу для анализа. Пробу отбирают в двух экземплярах, один из которых остаётся на нефтебазе (бункеровщике). Отбор пробы оформляется актом, подписываемым представителями обеих сторон.

Контролирует приёмку топлива и масел на судно и оформляет документацию старший механик судна. Принимает топливо (масла) непосредственно механик, в заведовании которого находится топливная (масляная) системы либо вахтенный механик.

Перед приёмкой топлива (масел) необходимо:

- замерить остатки топлива (масел) в судовых ёмкостях, куда будет заливаться принимаемое топливо (масла);

- проверить совместно с представителем бункеровщика заполнение подающего трубопровода и шлангов и замерить уровень топлива (масла) в ёмкостях, из которых будет производиться выдача.

• замерить температуру выдаваемого топлива (масел).

По окончании приёмки следует:

- замерить совместно с представителем бункеровщика уровень топлива (масел) в ёмкостях, откуда производилась выдача;

- произвести контрольные замеры топлива (масел) в судовых ёмкостях, куда осуществлялась приёмка.

Количество принятого на судно топлива (масел) согласно существующему положению устанавливается только по замерам в ёмкостях, откуда производится выдача. Поэтому во избежание разногласий по количеству принятого топлива (масла) замеры следует производить самым тщательным образом, внимательно контролируя температуру.

Результаты замеров уровней в ёмкостях, откуда производилась выдача, перед выдачей и по её окончании оформляют актом, который подписывают представители судна и бункеровщика. При определении массового количества принятого топлива (масла) по его объёму следует учитывать среднюю температуру в ёмкости, откуда производится выдача, и вводить поправку на плотность в соответствии с рекомендованными таблицами.

Вся вода, находящаяся в топливе, в том числе и допускаемая сертификатами, подлежит исключению из количества принятого топлива.

Во избежание пробок в приёмном трубопроводе высоковязкое топливо следует принимать при температуре на 15…20° выше температуры его застывания. Хранение высоковязкого топлива в целях гарантии возможности в случае необходимости его быстрого перекачивания следует осуществлять при температурах на 10…15°выше температуры застывания, но не выше той, при которой производилась бункеровка (во избежание перелива топлива из цистерн запаса).

Если имеются сомнения в качестве принимаемого топлива или масла, старший механик судна должен потребовать произвести отбор средней пробы и совместно с представителем бункеровщика составить акт.

Генеральную пробу топлива следует отбирать непосредственно из нефтепровода через специальный кран в чистую ёмкость 100…200 литров. Наполнять её следует отдельными порциями с периодичностью 1…2 часа в процессе приёмки. Отбор пробы можно сделать также из судовых танков специальным пробоотборником. При этом одну пятую часть всей генеральной пробы отбирают из верхней части танка на глубине 0,2 м от поверхности, три пятых – из середины танка (по глубине) и одну пятую – из самого нижнего уровня.

Лабораторную пробу в количестве 1…2 литра отбирают из генеральной пробы в стеклянный или металлический сосуд, предварительно перемешав топливо в генеральной пробе. Сосуды с лабораторной пробой направляют в лабораторию для анализа.

Для отбора пробы из бочек отбирают из каждой партии 5% их количества, но не менее 2 бочек. Бочки катают для перемешивания, затем ставят пробками вверх, открывают и отбирают пробы стеклянной трубкой из каждой из выделенных бочек. Взятое сливают в один чистый сосуд, и из него берут контрольную пробу.

На этикетках проб и в акте об отборе пробы указывают: наименование нефтепродукта и его марку; наименование бункеровщика; номер партии бочек, резервуаров и т.д.; стандарт на нефтепродукт; название судна, которое получило нефтепродукт.

Периодичность взятия проб масла для анализов. Для анализа на судне пробы отбираются через каждые 500 часов работы крейцкопфных дизелей и через 150 часов работы тронковых дизелей.

Для анализа в теплотехнических лабораториях пробы отбираются через каждые 1500 часов работы крейцкопфных дизелей и через 500 часов работы тронковых дизелей, но не реже одного раза в рейс.

Отбор проб для анализа в теплотехнических лабораториях производится также в случаях аварии двигателя, обводнения масла или попадания в него топлива, обнаружения повышенных износов или коррозии, окончании обкатки двигателя после ремонта, если не производится замена масла.

ВОДА НА СУДНЕ И ЕЁ ТЕХНОЛОГИЯ

Для целей технического использования на судне используется вода во многих разновидностях:

1. Забортная вода, используемая для отвода тепла в теплообменных аппаратах и для получения пресной воды и дистиллята, а также для балластировочных и противопожарных мероприятий.

2. Котловая вода, то есть вода, находящаяся внутри котлов.

3. Питательная вода котлов, то есть подаваемая в котлы.

4. Конденсат (различают конденсат отработавшего пара паровых турбин и паровых поршневых машин и механизмов).

5. Береговая вода – пресная вода, принятая с берега.

6. Дистиллят, то есть продукт испарения береговой или забортной воды и последующей конденсации пара. В значительных количествах он получается из влаги, содержащейся в воздухе, при работе кондиционерных установок.

7. Пресная вода для охлаждения ДВС (цилиндров, в ряде случаев поршней и форсунок) и иногда других механизмов и аппаратов.

Вода содержит растворённые соли, газы, различные органические и неорганические вещества в виде коллоидных или тонкодисперсных взвесей и грубодисперсные частицы. Часто все эти вещества, если только они не добавляются в воду целенаправленно, называют загрязнениями. Применение мутной воды со взвешенными частицами размером свыше 0,01 мм запрещается.

Вредное действие загрязнений заключается у одних – в коррозионной агрессивности по отношению к материалам механизмов, у других – в ухудшении интенсивности процессов теплообмена и связанными с этим ухудшением эффективности механизмов и аппаратов и снижением их механической прочности вследствие повышения температур. Поэтому естественно говорить о качестве воды как показателе её пригодности для использования.

Для оценки качества воды применяются следующие характеристики.

1. Общее солесодержание и плотность.

2. Окисляемость, характеризующая наличие органических веществ.

3. Солёность (содержание хлор-ионов).

4. Жёсткость.

5. Щёлочность.

6. Содержание масла.

7. Содержание газов, особенно кислорода.

8. Реакционная степень.

9. Наличие специализированных присадок.

Общее солесодержание можно установить по сухому остатку после выпаривания пробы воды. При полном анализе воды минеральный остаток определяется по сумме основных ионов:

Са²⁺ + Мg²⁺ + Na⁺ + Cl ^- + SO₄^2- + SiO₃^2- + CO₃^2- + Fe₂O₃ + Al₂O₃ мг/л.

При высоком солесодержании заметно повышается плотность воды, например, морская вода, содержащая 3,5% солей, имеет плотность 1025 кг/м³.

Окисляемость можно характеризовать количеством (в мг) KMnO₄ (перманганата калия), которое необходимо для окисления органических веществ, содержащихся в 1 литре воды, в присутствии серной кислоты. Вода с запахом сероводорода считается непригодной. Органические вещества, находящиеся в воде, дают плотную чёрную накипь, имеющую малую теплопроводность, то есть опасную для устройств с интенсивным теплообменом, особенно при высоких температурах, например, в паровых котлах.

Солёность воды зависит от количества хлоридов натрия, калия, кальция и солей NaBr, MgBr и им подобных. В основном солёность обусловлена наличием NaCl, поэтому за единицу солёности принимают содержание 10 мг NaCl в одном литре воды (10 мг/л NaCl = 1°Бр, то есть одному градусу Брандта). Галоидные соединения натрия, калия, магния, кальция хорошо растворимы, поэтому возможна безаварийная работа котлов без образования накипи даже при высоком солесодержании котловой воды (до 300°Бр).

Жёсткость воды – одна из основных её характеристик. Общая жёсткость обусловлена содержанием в ней карбонатов, гидрокарбонатов, сульфатов, нитратов, хлоридов и силикатов магния и кальция. Общая жёсткость равна сумме карбонатной (MgCO₃, CaCO₃, Mg(HCO₃)_2, Ca(HCO₃)₂) и некарбонатной (все остальные соли Mg и Ca) жёсткости.

Различают также временную и постоянную жёсткость. Временная жёсткость названа так потому, что гидрокарбонаты Mg и Ca разлагаются при нагревании по схеме

Са(НСО₃)₂ →↓ СаСО₃ +СО₂ +Н₂О,

то есть с выделением в осадок нерастворимого карбоната кальция или магния.

Единицей жёсткости в системе СИ является моль на кубический метр. Она определяется следующим образом: 1 моль/м³ соответствует массовой концентрации ионов кальция (1/2 Са²⁺) 20,04 г/м³ и ионов магния (1/2 Mg²⁺) 12,153 г/м³. Имеется следующая классификация воды по жёсткости: мягкая – до 2 моль/м³, средней жёсткости – 2…5 моль/м³, жёсткая – 5…10 моль/м³, очень жёсткая – более 10 моль/м³.

Соли жёсткости опасны ввиду их плохой растворимости. При повышении температуры они (особенно сульфаты и силикаты) выпадают в осадок, образуя накипь, которая снижает интенсивность теплопередачи. Известны следующие виды накипи:

Чисто гипсовая (свыше 90% СаSО₄), состоящая из продолговатых кристаллов, расположенных обычно перпендикулярно стенке поверхности нагрева. Эта накипь плотная и твёрдая, коэффициент её теплопроводности λ =4…8 кДж/м час°С (для сравнения: для стали λ ≈ 200…240 кДж/м час°С).

Богатая гипсовая (50…90% СаSО₄), кристаллы не имеют определённого направления, λ = 2…4 кДж/м час°С.

Чисто карбонатная (свыше 90% СаСО₃) накипь имеет разнообразную структуру: от порошкообразной до цементообразной. Для аморфной накипи λ = 1…4, для кристаллической λ = 2…20 кДж/м час°С.