Оптимальную про­изводительность сепаратора можно определить в результате его эксплуатации в течение некоторого времени на нескольких сред­них производительностях (например, 45, 50, 55 % номинальной) (табл. 5.7).

Производительность, при которой за установленное время будет сепарироваться из топлива максимальное количество примесей установленного размера, является оптимальной. Она определяется по формуле, м³/ч, G_с = 24g_eN_е/(tk?), где g_e — удельный расход топлива, кг/(кВт·ч); t— время работы основного очистителя в течение суток (при наличии резервного очистителя — от 8 до 20 ч, при отсутствии — не более 8 ч); k, ? — вязкостной коэф­фициент и плотность топлива соответственно (для дизельного топлива k = 1, ? = 840 кг/м³; для моторного топлива ДТ и ма­зута Ф5 k = 0,56, ? = 903 кг/м³; для мазута флотского Ф12, k = 0,44, ? = 918 кг/м³); N_e— эффективная мощность энергетических установок, кВт.

Если неизвестно значение g_e, то ориентировочно G_с = 0,750N_e кг/ч.

Критерием для выбора типа сепаратора считается количество примесей, подлежащих удалению из топлива (рис. 5.22, б). Само­очищающиеся сепараторы с поршневыми подвижными затворами (типа РХ, СNS, МАРХ) эффективны при очистке топлив с содер­жанием примесей 0,03—0,40 %. При высоком содержании приме­сей (0,5—2 % и более) предпочтительнее сепараторы с бараба­нами типа «Гравитрол», т. е. с непрерывным удалением разжи­женного шлама из барабана. Фирма «Альфа-Лаваль» рекомендует сепараторы типа МАРХ для дизельного топлива выбирать по специальной номограмме (рис. 5.23).

Центробежные сепараторы обеспечивают удаление примесей неорганического происхождения с размерами частиц 5 мкм и менее и органического происхождения 7 мкм и менее, а также воды (до следов). Потери горючей части топлива вместе с отсепарированной водой и с осадком при удалении не превышают 1 %, при очистке остаточных мазутов — 3 %.

Метод очистки топлив (фильтрация, сепарация, гомогениза­ция) оказывает влияние на износ цилиндра. Исследования фирмы «Бурмейстер и Вайн» показали, что наиболее эффективным ме­тодом очистки топлива в настоящее время является центробежное сепарирование. Для средне- и высоковязких топлив рекомендуется комплекс средств очистки: фильтры грубой очистки, цент­робежный сепаратор, фильтры тонкой очистки. Фильтры, удаляющие загрязнения размером до 1 мкм, на практике отсут­ствуют, поэтому они не могут быть равно эффективны сепараторам.

Для обеспечения удовлетворительной сепарации в обычных сепараторах плотность тяжелых топлив не должна превышать 0,99 кг/л при 15 °С. Максимальная разница в плотностях топлива и воды находится в диапазоне 80—90 °С. Вязкость топлива при сепарации должна быть 12—16 мм²/с (двухтактные дизели) и 9,5— 14 мм²/с (четырехтактные дизели). Фирма «Альфа-Лаваль» реко­мендует соблюдать следующие оптимальные соотношения произ­водительности сепаратора и температуры сепарации в зависи­мости от вязкости:

Конструкции сепараторов и схемы их включения. Барабан сепаратора приводится во вращение непосредственно электро­двигателем через червячную передачу. Наиболее распространеннымн и эффективными являются сепараторы фирмы «Альфа-Лаваль» (рис. 5.24).

Сепаратор может работать как кларификатор (отделение твер­дых частиц из топлива) или как пурификатор (сепарация воды и отстоя, причем вода непрерывно удаляется из барабана). При работе в режиме пурификатора вода и очищенное топливо поки­дают сепаратор через свой выход. Выход более тяжелой фазы (воды) расположен на несколько большем радиусе, чем выход более легкой жидкости.

Степень достигаемой сепарации зависит от положения поверх­ности раздела, которая определяется диаметром гравитационной тарелки. Разделительная поверхность пурификатора должна рас­полагаться как можно ближе к периферии барабана, однако она не должна находиться вне наружного диаметра верхней тарелки, иначе топливо будет выходить через выход воды. Для предот­вращения этого барабан заполнен до края разделительной по­верхности уплотняющей водой, образующей жидкостное кольцо, внутренняя сторона которого служит жидкостным затвором для топлива. При работе сепаратора в режиме кларификатора «тяжелый» выход воды с примесями должен быть заблокирован, что достигается путем установки наименьшей гравитационной тарелки. Кларификатор имеет лишь один выход (для топлива), а отстой, твердые включения и вода удаляются через отстойное отверстие при автоматической очистке.

Во время работы сепаратора поверхность раздела может смес­титься к центру (при снижении плотности, вязкости, расхода топ­лива или при повышении температуры), что ухудшает качество сепарирования, или к периферии (при повышении плотности, вязкости и расхода топлива или при понижении температуры), что приводит к разрушению водяного затвора и поступлению топ­лива в водоотводящую полость. Влияние изменения вязкости, температуры и расхода на смещение поверхности раздела обус­ловливается изменениями перепада давления, возникающего на наборе тарелок в барабане. В связи с этим очень важно выбрать правильную гравитационную тарелку (самая большая тарелка, не вызывающая разрушения водяного затвора, будет правильной) и работать при постоянном расходе топлива с постоянной темпе­ратурой сепарирования.

Для эффективной топливоочистки необходимы следующие тех­нические изменения и мероприятия в классической системе топливопод готовки:

—   совершенствование конструкции отстойных цистерн;

—  оптимальный подбор пропускной способности сепара­тора;

—   установка автономных насосов;

—  строгое регулирование температуры сепараций (в преде­лах 2 °С) с помощью автоматических клапанов подачи пара на подогреватель;

— оптимизация режима работы (при очистке наиболее тяже­лых сортов должны работать два сепаратора).

Следует избегать дросселирования и рециркуляции топлива перед сепарацией. Вместо встроенных в сепаратор насосов фирма «Альфа-Лаваль» предлагает применять отдельные нагнетатель­ные насосы, работающие с одинаковой производительностью, причем рекомендуются два насоса (один — рабочий, другой — резервный) при последовательной работе сепараторов. Оба на­соса работают, когда сепараторы действуют параллельно. Насосы должны устанавливаться как можно ближе к месту выхода из отстойного бака, причем величина подачи топлива насосами не должна превышать максимального расхода топлива на дизель более чем на 10 %. В связи с этим необходимо предусмотреть перелив чистого топлива из расходной суточной цистерны в от­стойный бак.

Наиболее простым и надежным режимом при обработке низко­сортного тяжелого топлива является последовательный (пурификатор за кларификатором). Это служит также защитной мерой в случае смещения поверхности раздела в предшествующем пурификаторе, хотя с теоретических позиций параллельная работа обеспечивает большую производительность сепаратора при усло­вии правильного положения поверхности раздела.

Частота автоматической очистки сепараторов определяется из фактического опыта по каждой установке. При обработке тяже­лых топлив вязкостью от 120 до 380 мм²/с при 50 °С сепаратор следует- опорожнять после работы в течение 2—4 ч. Для мазутов вязкостью до 600 мм²/с при 50 °С максимальное время интервала между автоматическими удалениями осадка не должно превы­шать 1—2 ч. В суточной топливной цистерне следует предусмат­ривать пологое дно для сбора воды и шлама и указатель уровня воды для обеспечения необходимого слива.

Самоочищающиеся сепараторы отечественного производства имеют марку СЦС-3. Ими можно сепарировать дизельное топливо, тяжелое топливо (не тяжелее мазутов марки М40), а также сма­зочные масла. Спецификационная производительность сепаратора 3000 л/ч при вязкости сепарируемого нефтепродукта 45 мм²/с (6° ВУ).

Дисковый барабан сепаратора приводится в движение элек­тродвигателем переменного тока типа АМ-61 мощностью 4,8 кВт через фрикционно-центробежную муфту, обеспечивающую плав­ную работу сепаратора при пуске. Для подачи и отвода топлива служит двухсекционный шестеренный насос с высотой всасыва­ния 0,06 МПа и давлением нагнетания 0,4 МПа.

Во всех центробежных сепараторах барабан вращается со ско­ростью 4000—9000 об/мин, что предъявляет повышенные требо­вания к сборке барабана, эксплуатации, чистке и ремонту.

Сепараторы МАРХ-205ТGТ (типоразмеры 207, 209, 210, 213) фирмы «Альфа-Лаваль» применяются для дизелей мощностью от 4000 до 27 000 кВт при использовании топлива вязкостью 780 мм²/с при 50 °С (3500 с R1). Схема включения сепараторов (рис. 5.25) обеспечивает их последовательную (и параллельную) работу в автоматическом режиме с помощью программного обо­рудования опорожнения МАСЕ-25 (табл. 5.8).

Фирма «Альфа-Лаваль» рекомендует выбирать диаметр отвер­стий регулирующих шайб по специальным номограммам (рис. 5.26—5.28). На рис. 5.26 при плотности масла 0,96 при 15 °С и температуре сепарации 70 °С необходим диаметр шайбы 90 мм (линия I); при плотности топлива (масла) 0,87 при 25 °С и темпе­ратуре сепарации 60 °С диаметр шайбы равен 114 мм (линия II). На рис. 5.27 для сепаратора МАРХ-210 при топливе с вязкостью 80 мм²/с при 50 °С производительность составляет 7000 л/ч.