ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ § 1.1. Идеальный цикл дизеля 24 страница

Mg + О —> MgO, температура плавления которой составляет 2800°С.

Продукты взаимодействий окиси магния с пятиокисью ва­надия имеют более низкие температуры плавления, но более высокие, чем для натрий-ванадиевых соединений. Это позволяет большей части соединений ванадия в сухом виде покидать ди­зель вместе с продуктами сгорания, а не прилипать к клапану и другим элементам, как это происходит при более низких темпе­ратурах плавления.

§ 11.4. Проверка количества и качества бункерного топлива

Для определения массы принятого топлива необходимо объем топлива, приведенный к стандартной температуре, умно­жить на плотность при той же температуре. Как уже говорилось раньше в России используется стандартная температура 20°С, аза рубежом - 15°С. При бункеровках за рубежом замеры, вы­полненные на бункеровочной барже, считаются основными, а замеры на судне выполняются для дополнительного контроля. Результаты измерения уровня топлива до и после бункеровки с учетом крена и дифферента баржи (судна) переводятся в объем с помощью таблиц объемов танков. Для приведения к стандарт­ной температуре полученное значение объема надо умножить на коэффициент корректировки объема, который можно взять из таблиц ASTM Petroleum Table 54В. Эти таблицы должны нахо­диться у грузового офицера бункеровщика. Привести объем к стандартной температуре можно с помощью существующих компьютерных программ (например, Bunker Master компании DNVPS) или по формуле:

V_I5=V_t(l~k_vST), где к_у - поправочный коэффициент, зависящий от плотности топлива и принимаемый по нижеприведенной таблице,

8T = t-15°C.

Так как во время бункеровки судовые механики могут про­верить только объем и температуру принятого бункера, то в доставочной квитанции на топливо Bunker Delivery Receipt (BDR) они могут дописывать: «For Volume at Observed Tempera­ture Only» («Только за объем при измеренной температуре»). Точное определение количества топлива в тоннах можно вы­полнить после измерения плотности в лаборатории на сертифи­цированном оборудовании.

Пример. По окончании бункеровки результаты измерений принятого топлива показали следующее:

3 3

V_t = 125 м , t = 38°С; dj₅ = 935 кг/м (из паспорта).

Используя данные находим коэффициент k_v = 0,00074; объем, приведенный к 15° V_]5 = 125 (1 - 0,00074. 23) = 122,875 м³ ST — 38-15=23°; G_l5=d_]5. 0,001. У_/5= 935.0,001. 122,875 = 114,888 т.

Если не учитывать поправку на температуру и расчет вес­ти, исходя из измеренного объема V_ty то соответствующая ему масса G/=935 . 0,001 . 125 = 116,875 т. Ошибка, вызванная пре­небрежением поправкой на температуру, составит

G_t-G_}5 = 1,987 т.

Таблица

При выполнении замеров и расчетов количества топ­лива механики должны обращать внимание на следующие приемы, используемые бункеровщиками, которые часто хо­тят обмануть покупателей бункерного топлива:

- Использование рулетки с укороченным грузиком для за­вышения результатов промеров танков баржи до начала бунке­ровки и с удлиненным грузиком для занижения замеров после окончания бункеровки.

- Завышение значение плотности топлива в доставочной квитанции. Например, завышение плотности на 20 кг/см² при

л

поставке 1000 м топлива приведет к тому, что поставщик вы­ставит счет на общее количество топлива, превышающее истин­ную величину на 20 тонн.

- Занижение значений температуры топлива до начала бун­керовки и завышение значений температуры после окончания бункеровки, что приведет к использованию неправильных ко­эффициентов корректировки объема топлива в грузовых танках бункеровщика.

- Установка в мерительные трубки стаканов или вставок, которые не позволят правильно измерить уровень топлива в тан­ках. При бункеровках были случаи, когда во время перекачки топлива на судно бункеровщики сливали самотеком топливо из своих грузовых танков в балластные, а промеры показывали, что их балластные танки были пустые.

- Применение таблиц объемов танков, принадлежащих бо­лее крупным баржам. Надо помнить, что во многих портах мож­но получить копию таблиц объемов танков, заверенную печатью Морской администрации порта (МАП).

- Подача сжатого воздуха в трубопровод, по которому пе­рекачивается топливо на судно. В результате этого вспененное топливо будет иметь более высокие значения уровня в судовых танках и будет давать более высокие значения объема на счетчике.

В последние годы на судах все чаще возникают проблемы, обусловленные ухудшением качества топлива. Зачастую судов­ладельцы и поставщики топлива не могут разрешить проблемы, связанные с поставленным бункером, без привлечения третьей независимой стороны. В 1980 году в классификационном обще­стве DNV был создан отдел Det Norske Veritas Petroleum Services (DNVPS), который выполняет проверку качества бункерного топлива и сюрвейерскую проверку количества топлива (см. сайт в Интернете http://www.dnv.com/maritime/fueltesting/index.asp).

Программа проверки качества топлива «DNV Fuel Quality Testing Programme» основана на анализе представительной про­бы топлива, отбираемой судовыми механиками совместно с представителем бункеровщика методом «непрерывного капа­ния». Для непрерывного отбора пробы рекомендуется устройст­во (рис. 11.16), представляющее собой фланец с установленной внутри пробоотборной трубкой с отверстиями, через которую топливо поступает в пластмассовый контейнер. Подача топлива регулируется игольчатым клапаном. Перед началом отбора про­бы необходимо опломбировать клапан и контейнер и записать

Бутылки должны быть опломбированы, а этикетки за­полнены, подписаны и приклеены к бутылкам в присутст­вии представителей обеих сторон! Все документы, относя­щиеся к бункеровке, нужно подписывать только после окончания перекачки и урегулирования всех спорных во­просов! Одна бутылка передается представителю бункеровщи­ка, другая остается на судне, третья пересылается авиакурьером в ближайшую лабораторию DNVPS. В целях сокращения вре­мени доставки проб топлива лаборатории DNVPS расположены в Осло, Сингапуре, Роттердаме, Фуджайре (ОАЭ) и Хьюстоне.

Отчет DNVPS «Результаты анализа топлива» содержит следующую информацию:

1. Общая информация о бункеровке: место, даты бунке­ровки, отбора пробы и доставки пробы в лабораторию, постав­щик, марка топлива, количество топлива, номер пломбы и ее состояние (т. е. пломба целая или поврежденная).

2. Плотность и вязкость топлива, которые поставщик ука­зал в доставочной квитанции BDR.

3. Результаты анализа пробы, которые сравниваются с до­пустимыми предельными значениями по ISO 8217: 2005 для данной марки топлива:

- плотность при 15°С;

- вязкость при 50/40°С;

- содержание в процентах воды, кокса, серы, общего осад­ка и золы;

- температура застывания и температура вспышки;

- содержание ванадия, аллюминия и кремния (в мг/кг топ­лива или ррт);

- содержание натрия, железа, никеля, магния и свинца оп­ределяется дополнительно к требованиям стандарта. Кальций, фосфор и цинк могут указать на наличие в топливе отработан­ного масла.

4. Расчетные величины:

- теплота сгорания топлива;

- расчетный углеродно-ароматический индекс CCAI;

- содержание Al+Si (максимальное содержание по стан­дарту - 80 мг/кг топлива);

5. Вывод о соответствии топлива требованиям стандарта. Если топливо не отвечает требованиям стандарта, то указыва­ются неспецификационные параметры, их влияние на работу двигателей и системы топливоподготовки, рекомендации по уменьшению риска повреждения двигателей и системы.

6. Рекомендации по поддержанию температуры топлива в танках и перед ТНВД.

Результаты полного анализа пересылаются судовладельцу по электронной почте через сутки после доставки пробы в лабо­раторию. По желанию заказчика отчет может быть направлен прямо на судно. В случае бункеровки топливом, несоответст­вующим требованиям стандарта ISO 8217:2005 или специфика­ции заказчика, DNVPS дает судовладельцам технические реко­мендации по топливоподготовке и уменьшению риска повреж­дения судовых двигателей и систем. В этих случаях DNVPS ре­комендует судовладельцам/операторам связаться с поставщика­ми и возложить на них ответственость за возможные дополни­тельные расходы, связанные с поставкой неспецификационного топлива. DNVPS рекомендует согласовать с поставщиками вы­грузку топлива, которое не может быть использовано на судне. Опыт показывает, что сложнее урегулировать такие ситуации, когда поставщик ставится перед фактом после выгрузки топли­ва. По просьбе заказчика DNVPS может подготовить иск по­ставщику и оказать дополнительную поддержку при разреше­нии спорной ситуации, основанную на своем опыте и огромной базе данных (более 900.000 анализов проб топлива и 43.000 сюрвейерских проверок количества топлива). В том случае, если поставщик отклоняет претензию, по просьбе заказчика DNVPS может принять участие в арбитражном суде.

Чаще всего DNVPS выявлял следующие проблемы:

- Завышение значения плотности в доставочной квитан­ции, в результате - недопоставка топлива.

- Поставка топлива с высокой вязкостью. В некоторых случаях судно не могло использовать поставленное топливо из- за невозможности нагрева для обеспечения требуемой вязкости топлива для впрыска.

- Высокое содержание воды в топливе. Если вода находит­ся в виде устойчивой эмульсии, то для обеспечения хорошей очистки топлива рекомендуется использовать деэмульгирующие присадки. Надо помнить, что, если покупатель не знает об этом, он платит за эту воду те же деньги, что и за топливо. Например, при поставке 1000 т бункера с содержанием воды 2% покупа­тель платит за 20 т воды те же деньги, что и за топливо.

- Высокое значение коксуемости топлива, что приводит к загрязнению газовыхлопного тракта и турбины ГТН. Были слу­чаи, когда приходилось останавливать судно каждые 10-12 ча­сов и делать чистку из-за помпажа турбины. Такие поставки наиболее характерны для портов США и Южной Африки.

- Высокое значение ванадия, который вызывает высоко­температурную коррозию. Высокое содержание ванадия харак­терно для венесуэльской нефти.

- Высокая температура застывания как тяжелого (в Египте и других южных портах), так и дизельного топлива (в Сингапу­ре). Такие поставки особенно опасны для старых судов, у кото­рых не работает система обогрева донных танков. При переходе в северные широты в зимнее время эти суда столкнутся с про­блемой невозможности перекачки топлива из донных танков.

- Высокое содержание осадка TSE/TSP, которое характе­ризует склонность топлива к шламообразованию. Например, при сепарации топлива с содержанием осадка 0,20% в шлам от­делялось до 30% от общего количества топлива. Был случай, когда старший механик заявил протест на недопоставку 20 т то­плива при бункеровке в греческом порту. Бункеровщик в конце концов был вынужден удовлетворить претензию по недопостав­ке и перекачал на судно недостающие 20 т топлива, которые в итоге оказались отходами сепарации. Анализ пробы дал сле­дующие результаты: плотность 998 кг/м³, содержание воды - 28,4%, содержание осадка TSP - 0,49.

- Высокое содержание алюмосиликатов, которые вызыва­ют быстрый износ ТНВД, распылителей форсунок, поршневых колец и цилиндровых втулок. После бункеровки одного судна топливом с содержанием алюмосиликатов 190 ррш детали ЦПГ двух главных малооборотных двигателей были сильно изноше­ны в течение одной недели: износ цилиндровых втулок достигал 4,5 мм; износ поршневых кепов по высоте - 2 мм; износ порш­невых колец - 7,5 мм. В то же время есть несколько примеров того, что тщательная многократная сепарация «из расходного танка в расходной» давала положительный результат. Содержа­ние алюмосиликатов в топливе перед ТНВД снижалось до до­пустимого уровня 15-20 ррш, повышенный износ деталей ЦПГ и ТНВД не наблюдался.

Если в одном и том же порту в течение непродолжительно­го времени было зафиксировано несколько бункеровок топли­вом с одним и тем же неспецификационным параметром, то DNVPS рассылает всем своим заказчикам тревожные предупре­ждения (Bunker Alert).

В Сингапуре и Фуджайре сюрвейеры DNVPS могут вы­полнить предварительный анализ качества топлива до начала бункеровки и проверить на борту судна стабильность топлива, совместимость с остатками старого бункера, вязкость, плотность и содержание воды.

Сюрвейеры DNVPS в крупнейших портах 25 стран ми­ра выполняют контроль количества топлива во время бун­керовки. Сюрвейер прибывает на борт судна до начала бунке­ровки и находится на судне/барже в течение всей бункеровки. Сюрвейер промеряет ВСЕ танки бункеровщика до и после бун­керовки и отбирает пробу топлива для определения плотности, вязкости и содержания воды. Предварительный отчет составля­ется на борту судна. Отчет с результатами замера количества топлива, основанный на лабораторном анализе, высылается за­казчику по электронной почте не позднее, чем через 48 часов после окончания бункеровки.

§ 11.5. Приложение к Конвенции VI MARPOL 73/78 « Правила предотвращения загрязнения атмосферы с судов»

Международная морская организация IMO на мировом уровне ввела регулирующий режим, который ограничивает со­держание серы в морском топливе.

Конвенция МАРПОЛ является основным международным конвенционным документом по предотвращению загрязнения морской среды с судов. Приложение VI к Конвенции МАРПОЛ 73/78 действует в международных и территориальных водах и запрещает использовать топливо с содержанием серы более 4,5%, а также ограничивает уровень выбросов окислов серы SOx в Районах Контроля Выбросов SOx (SECA). Приложение VI вступило в силу 19 мая 2005 года.

По сведениям DNVPS, имеющей самую большую базу данных с результатами анализа проб морского бункерного топ­лива, среднее содержания серы в пробах топлива, отобранных во всех порта мира в 2003 году, составляет 2,7%. И только менее чем у 0,2% проб топлива содержание серы превышает 4,5%. Ви­димо, выполнение данного требования Приложения VI не вызо­вет особых затруднений.

К Районам Контроля Выбросов SOx в настоящее время от­носятся Балтийское море, Северное море и Ла-Манш. Содержа­ние серы в топливе, используемом в Районах Контроля Выбро­сов, не должно превышать 1,5% за исключением тех случаев, когда судно оборудовано одобренной системой очистки вы­хлопных газов для уменьшения общего выброса окислов серы до величины 6,0 г SOx /кВт ч или менее. На судах, использую­щих различные виды жидкого топлива, система должна быть полностью промыта от всех видов топлива с содержанием серы более 1,5% заблаговременно до вхождения в SECA. Объем топ­лива с содержанием серы менее или равного 1,5% в каждом тан­ке, дата, время и местонахождение судна после завершения опе­рации по замене топлива должны быть записаны в судовом журнале.

В соответствии с параграфом 7 Правила 14 Приложения VI суда, входящие в Район Контроля Выбросов SOx, освобождают­ся от выполнения этих требований в течение первых 12 месяцев после вступления в силу настоящего Протокола. Однако следует помнить, что Северное море и Ла-Манш были включены в SECA только в марте 2000 года. Поэтому, суда, входящие в Бал­тийское море, не обязаны использовать топливо с содержанием серы менее 1,5% до 19 мая 2006 года, а суда, входящие в Север­ное море и Ла-Манш, не обязаны использовать топливо с со­держанием серы менее 1,5% до 22 ноября 2007 года.

В дополнение к ограничению содержания серы Приложе­ние VI устанавливает общие требования к качеству жидкого то­плива. Эти требования, записанные в параграфе 1 Правила 18, совпадают с требованиями международного стандарта ISO 8217:1996. Сведения о топливе, поставленного на борт судна, должны быть записаны в накладную на топливо, которая долж­на содержать по меньшей мере следующую информацию:

- название и номер IMO принимающего судна;

- порт;

- название, адрес и номер телефона поставщика топлива;

- наименование продукта;

- количество в тоннах;

- плотность при 15°С;

- содержание серы.

Накладная на топливо должна храниться на борту судна в легкодоступном для проверки месте в течение трех лет со дня поставки топлива. Накладная сопровождается представительной пробой поставленного топлива. Проба топлива должна быть опечатана и подписана представителем поставщика и капитаном или судовым офицером, отвечающим за бункеровку. Проба топ­лива должна храниться под контролем судна до тех пор, пока топливо не будет в основном использовано, но не менее 12 ме­сяцев с момента поставки.

Для уточнения и разъяснения положений Правила 18 IMO приняла резолюцию Комитета по защите морской среды МЕРС.96(47) «Guidelines for the Sampling of Fuel Oil for Determi­nation of Compliance with Annex VI of MARPOL 73/78». В соот­ветствии с этой резолюцией проба должна быть отобрана у при­емного фланца судового топливопровода методом непрерывно­го капания с помощью ручного или автоматического пробоот­борника в течение всего времени бункеровки. Объем пробы должен быть не менее 400 мл, бутылка должна быть заполнена на 90% ± 5% от полного объема. Капитан судна должен разра­ботать и вести систему учета проб топлива, хранящихся на бор­ту судна. Пробы должны храниться в безопасном месте вне жи­лых помещений, не подвергаться воздействию высоких темпе­ратур и прямого солнечного света.

Следует обратить внимание на то, что проба, отобранная в соответствии с этим руководством, предназначена не для обыч­ного контроля качества топлива, а для сохранения на борту суд­на и, при необходимости, последующей проверки со стороны инспекции государственного надзора порта (Port State Control).

Большинство конвенций IMO возлагает всю ответствен­ность на суда и судовладельцев. Правило 18 Приложения VI воз­лагает определенную ответственность и на поставщиков топлива.

Директива Европейского Парламента 2005/33/ЕС по огра­ничению содержания серы в морском топливе

11 августа 2006 вступила в силу Директива Европейского парламента 2005/33/ЕС, которая на региональном уровне огра­ничивает содержание серы в морском топливе.

Эта Директива вводит следующие ограничения:

- с 11 августа 2006 года максимальное содержание серы в топливе, используемом в Балтийском море, не должно превы­шать 1,5% (так же, как и по Приложению VI к МАРПОЛ). Евро­союз (ЕС) обращает внимание на то, что после 11 августа 2006 года члены ЕС будут требовать строгого соблюдения требова­ний Приложения VI к МАРПОЛ.

- с 11 августа 2006 года максимальное содержание серы в топливе, используемом пассажирскими судами на регулярных рейсах в порты или из портов ЕС, когда они находятся в терри­ториальных водах Евросоюза, особых экономических зонах и районах контроля загрязнений, включая Северное море и Анг­лийский канал, не должно превышать 1,5%.

- с 11 августа 2006 года максимальное содержание серы

0, 2% применимо только к используемому на территории ЕС морскому газойлю, вязкость и плотность которого попадает в пределы, установленные для марок DMX и DMA по стандарту ISO 8217:2005. Это требование будет действовать до 31 декабря 2007 года.

- с 1 января 2008 года до 31 декабря 2009 года максималь­ное содержание серы 0,1 % применимо к используемому на тер­ритории ЕС морскому газойлю, вязкость и плотность которого попадает в пределы, установленные для марок DMX и DMA стандартом ISO 8217:2005.

- максимальное содержание серы в морском дизельном то­пливе марок DMB и DMC, продаваемом на рынке стран-членов ЕС после 11 августа 2006 года, не должно превышать 1,5%. Смысл этого требования состоит в том, чтобы позволить ис­пользовать морское дизельное топливо в Районах Контроля Вы­бросов SOx, если тяжелого малосернистого топлива не хватает.

- с 1 января 2010 года перестает действовать требование к максимальному уровню серы в морском газойле (марки DMA и DMX). Максимальное содержание серы в продаваемом на рынке стран ЕС морском газойле не должно превышать 0,1%. Содер­жание серы во всех сортах морского топлива, используемого судами у причалов портов ЕС и судами внутреннего плавания, не должно превышать 0,1%. Это относится к любому топливу, используемому в главных и вспомогательных двигателях и кот­л ах. Это требование не распространяется на суда, стоящие у причала в соответствии с опубликованным расписанием менее двух часов, и суда, остановившие все двигатели и использую­щие береговое питание.

Практические последствия вступления в силу Директивы Европейского парламента 2005/33/ЕС:

- портнадзор (Port State Control) в странах Евросоюза будет включать Приложение VI к МАРПОЛ и Директиву Евросоюза ЕС 2005/33/ЕС в перечень судовых проверок.

- судовладельцы должны убедиться, что используемый в пределах ЕС газойль (DMA и DMX) содержит не более 0,2% серы (не более 0,1% серы после 1 января 2008).

- судовладельцы, использующие морское дизельное топли­во, должны удостовериться в том, что марки этого топлива точ­но указаны в бункерных расписках и коммерческой документа­ции (например, DMB или DMC по ISO 8217:2005).

- судовладельцы должны удостовериться в том, что пасса­жирские суда, работающие на регулярных рейсах в портах ЕС, используют в пределах Евросоюза топливо с содержанием серы не более 1,5%.

- судовладельцы должны помнить о том, что после 1 янва­ря 2010 года максимальное содержание серы в топливе, исполь­зуемом в портах ЕС, не должно превышать 0,1%. Это требова­ние повлияет на объем танков, план трубопроводов, работу дви­гателей и котлов в порту и должно будет приниматься во вни­мание на стадии разработки проектов новых судов.

Глава 12

МАСЛА, СИСТЕМЫ СМАЗКИ

§ 12.1. Свойства и характеристики масел

Используемое в две масло выполняет несколько функций, к числу которых в первую очередь относятся:

1. Снижение трения и уменьшение износа во всех его ви­дах, включая и коррозию;

2. Охлаждение путем отвода тепла из зон трения;

3. Удаление образующихся продуктов износа и загрязняю­щих примесей;

4. Обеспечение уплотнения цилиндро-поршневой группы в зоне поршневых колец.

Требования к маслам.

Исходя из изложенного, а также, учитывая высокий уро­вень форсировки современных двигателей, используемые в них моторные масла должны обладать следующими эксплуатацион­ными свойствами и характеристиками:

- необходимой вязкостью и стабильными вязкостно­температурными характеристиками, низкой испаряемостью;

- хорошо противостоять воздействию высоких давлений в зонах трения, высокими антиизносными свойствами, обеспечи­вающими продолжительную работу цилиндров, поршневых ко­лец, подшипников и пр.;

- высокими термостабильностью и сопротивляемостью окислению, чтобы противостоять окислению и образованию в масле высокомолекулярных соединений и их отложению в дви­гателе;

- детергентно-диспергирующими свойствами, обеспечи­вающими сохранение двигателя чистым, особенно в зоне ци­линдро-поршневой группы и в картере;

- наличием в масле достаточного резерва щелочности для нейтрализации кислот, вызывающих сернистую коррозию и со­путствующий ей износ;

- антикоррозионными свойствами, предотвращающими ржавление и химическую коррозию подшипниковых сплавов и полированных поверхностей шеек валов и пр.

При выборе масла и оценке его качества важное значение имеют:

- плотность;

- категория вязкости по SАЕ, вязкость при 100 и 40°С;

- нейтрализующая способность, выражаемая в ОЩЧ или TBN (Total Base Number);

- температура вспышки и температура застывания;

- характеристики по API и АСЕА.

Плотность

Плотность вещества (density - d) определяется как масса единицы объема. Для нефтяных продуктов плотность принято выражать в виде относительной величины - относительная плотность (specific gravity or relative dencity). Последняя пред­ставляет собой отношение массы заданного объема продукта к массе воды этого же объема при температуре 15°С.

Плотность масел лежит в пределах 860-930 кг/м³. Меньшие значения плотности характерны для масел парафинового осно­вания, большие присущи маслам нафтенового основания. В процессе работы масла его плотность изменяется. Падение плотности свидетельствует о его разжижении более легким топ­ливом, а увеличение - загрязнении масла сажей и продуктами окисления масла.

Вязкость

Вязкость (viscosity — v) является важнейшей характе­ристикой масла, она определяет величину внутреннего трения в слое жидкости, определяющего сопротивление ее течению. Мерой динамической вязкости является пуаз ('Пз), он представ­ляет собой силу, которую необходимо приложить, чтобы пере­мещать со скоростью 1см/с пластину площадью 1см относи­тельно другой пластины, отделенной от нее слоем жидкости толщиной 1см. В технике принято использовать показатель

'•у

кинематической вязкости v, выражаемый в мм /с или в санти- стоксах (сСт). Кинематическая вязкость может быть получена путем деления динамической вязкости на плотность.

За рубежом вязкость масел принято классифицировать номера­ми (категориями) SAE, численное значение которых придается