Сепарации дизельного топлива

Одной из ведущих зарубежных фирм в сепараторостроении является шведская фирма «Лаваль».

Начиная с пятидеся­тых годов эта фирма выпускает судовые сепараторы самоочищаю­щего типа. Сепараторы этой фирмы установлены на многих морских судах, построенных в СССР и за рубежом. Для сепарации дизель­ного топлива фирма выпускала сепараторы несамоочищающегося типа Б(В), BИB(VIB) и MBБ(MVB) производительностью от 275 до 1800 л/с, а в настоящее время выпускает 8 моделей сепараторов типа МАБ (МАВ).

С целью облегчения и сокращения времени разгрузки бараба­на от примесей фирма спроектировала и выпускает самоочищающие­ся сепараторы с периодическим удалением осадка из грязевой ка­меры барабана (6 моделей сепараторов типа МАРХ). Эти сепарато­ры снабжены станцией программного управления для автоматиче­ской выгрузки шлама. Опыт эксплуатации самоочищающихся се­параторов фирмы «Лаваль» на морских судах показал их высокую надежность и простоту обслуживания. Эти сепараторы предназна­чены для очистки дизельного, тяжелого топлива и смазочного мас­ла с максимальной вязкостью до 89 мм²/с при 38 °С.

В табл. 9 приведены основные технические характеристики се­параторов серии МАРХ. Номинальная производительность сепара­торов должна быть получена при обработке дизельного топлива вяз­костью 15 мм²/с, температура которого 38 °С, при следующих ус­ловиях: доля воды в топливе не более 5 % по объему; доля механи­ческих примесей не более 0,5 % по массе; вакууметрическая высота всасывания 4 м; напор насоса 15 м. В этом случае фирма гаранти­рует следующее качество сепарации: доля воды не более 0,1—0,2 % по объему; доля механических примесей 0,01 %. Сепараторы пред­назначены для непрерывной нормальной работы при килевой и бортовой качке.

Конструкция и принцип работы сепараторов серии МАРХ та­кие же, как у аналогичных лицензионных сепараторов серии СЛ, рассмотренных в предыдущем параграфе. При безвахтенном обслу­живании машинных отделений судов фирма поставляет оборудова­ние для программного управления сепараторами серии МАРХ. В системе программного управления электрического или пневмати­ческого тина электрическое реле времени осуществляет необходимую последовательность операций выгрузки шлама через заданные ин­тервалы времени: отключает сигнальное устройство наличия жид­костного уплотнения на время выгрузки примесей и снова включает его после завершения выгрузки. Последовательность опе­раций обеспечивает кулачковый диск. Система программного управления оборудована также сигнальным устройством на случаи не­правильного срабатывания. Кроме того, предусмотрена защита при нарушении гидравлического уплотнения барабана и срыве потока рабочей воды. Сигнальное устройство автоматически прекращает подачу топлива в сепаратор, при этом загорается аварийная лам­почка.

Сепараторы серии МАРХ установлены на ряде речных судов, по­строенных за границей (на венгерских толкачах пр. 428 2 сепара­тора марки МАРХ-207, а на грузовых судах пр. 326, 488, 316, 2101 и др. —.сепараторы МАРХ-204).

В настоящее время фирма «Лаваль» перешла к выпуску нового поколения топливных сепараторов самоочищающегося типа серии Альфакс УШПХ (WHPX). На базе сепараторов серии МАРХ со­зданы 5 моделей сепараторов Альфакс УШПХ (WHPX-505, -510, и т. д.), с номинальной производительностью от 4500 до 20 000 л/ч при работе на топливе с вязкостью 13 мм³/с (50 °С).

У сепараторов серии Альфакс по сравнению с моделями МАРХ улучшены технические характеристики, т. е. они отвечают современ­ным требованиям. В этих сепараторах применена новая гидравличе­ская система управления разгрузкой барабана, позволяющая су­щественно сократить расход воды на управление разгрузкой бара­бана от примесей и уменьшить потери топлива при удалении шлама. Создана новая станция электрического программного управ­ления разгрузкой сепаратора, системой контроля и аварийной сигна­лизации.

Датская фирма «Титан» выпускает 5 моделей полусамоочищаю­щихся сепараторов типа СМ производительностью от 1300 до 10 000 л/ч. У этих сепараторов небольшая масса, они компактны и надежны в работе. Их кинематическая схема сходна со схемой сепараторов фирмы «Альфа Лаваль». Отличительной особенностью сепараторов этого типа является коническое днище барабана, благодаря чему происходит быстрая очистка барабана с минимальным применением ручного труда. Шлам после заполнения барабана сепараторов типа СМ удаляют следующим образом. Снимают монтажное кольцо и верхнюю часть барабана. Затем при сниженной на 50 % частоте вра­щения из раскрытого барабана удаляют шлам в течение нескольких минут. Сепараторы типа СМ рекомендуются для очистки дизельного топлива.

Для тяжелых топлив фирма выпускает 4 модели самоочищающих­ся сепараторов типа ЦНС (CNS) и ЦС (CS) производительностью от 3000 до 15 000 л/ч. Сепараторы марки ЦНС-66, ЦНС-70 и ЦНС-80 по конструктивному исполнению сходны с сепараторами фирмы «Альфа Лаваль» и относятся к сепараторам периодического дейст­вия с автоматическим удалением шлама из барабана через определен­ный промежуток времени. Эти сепараторы поставляют как с систе­мой автоматического управления, так и без нее. Система управления обеспечивает пуск, контроль за работой, разгрузку барабана и оста­новку сепаратора при аварийных ситуациях.

На рис. 9, а изображен разрез барабана сепаратора марки ЦНС-66. Барабан состоит из нижней цилиндрической части 5, с закрепленной в ней неподвижной запорной втулкой 8, в которой движется, как поршень в цилиндре, средняя подвижная часть барабана 4 и крышки барабана 3, соединенной со средней с помощью соединительной гайки 1. Внутри барабана помещен тарелкодержатель 2, с сепарациомными тарелками 7. Внутренняя часть барабана, состоящая из деталей 1,2,3 и 4, образует поршневую систему, которая может совершать возвратно-поступа­тельное движение в нижней цилиндрической части 5. При обычной работе сепаратора вся указанная система перекрывает выпускные окна а для удаления шлама при помощи пружин 6, расположенных в нижней части барабана. При перемещении подвижной системы вверх под воздействием гидростатического усилия резиновое уплот­няющее устройство 9 поднимается и в корпусе барабана от­крываются окна а, через которые под действием центробежных сил удаляются шлам и другие примеси, скопившиеся в грязевой камере.

Для открытия и закрытия окон в барабане предназначена гид­равлическая система, воздействующая на подвижную систему бара­бана. Для этой цели на магистрали рабочей воды открывается кран и рабочая вода поступает в камеру б. Вода создает гидростатиче­ское давление на среднюю часть 4, перемещая подвижную систему вверх на 4 мм, открывая выпускные окна, расположенные между верхней кромкой запорной втулки 8 и резиновой уплотнительной прокладки 9, и шлам под действием центробежных сил выбрасы­вается из грязевой камеры барабана.

Одновременно вода поступает в камеру б и вытекает через два отверстия в в запорной втулке 8. Шлам можно удалить только в том случае, если количество подводимой рабочей воды больше, чем вытекающей из камеры б через выпускные отверстия. Продолжи­тельность очистки барабана от шлама примерно 10 с. После удале­ния шлама рабочая вода в камеру б пе поступает, количество ее уменьшается, давление снижается, и пружины возвращают подвиж­ную часть барабана закрывающего окна а в исходное положение.

При работе сепаратора в режиме пурификации очищенное топ­ливо вытекает через отверстие в соединительной гайке 1, а отсепарированная вода — через отверстия в регулирующих винтах 10.

Сепараторы ЦНС-80, несколько отличающиеся по конструкции от сепараторов ЦНС-66, фирма выпускает с 1958 г. С этого же года фирма начала производство сепараторов ЦС-640, которые отличают­ся высокой эффективностью очистки и большой производительно­стью (15 ООО л/с). В сепараторах предусмотрены дисковый тормоз и устройство для очистки барабана, конструкция которого отлич­на от соответствующих узлов сепараторов других фирм.

Западногерманская фирма «Вестфалия» выпускает сепараторы несамоочищающиеся типа МОЦ (МОС) и ОН (ON) и самоочищающие­ся — типа СЛОГ (SAOG) и CAAOX (SAAOH). Производительность сепараторов типа ОН от 1200 до 16 ООО л/ч, а частота вращения ба­рабана выше, чем у сепараторов типа МОЦ, в барабане предусмотре­ны грязевая вставка, упрощающая удаление осадка, протекторные цинковые тарелки и напорные диски, заменяющие откачивающую полость насоса. Производительность сепараторов типа САОГ от 3900 до 5900 л/ч. Сепараторы всех моделей фирмы могут работать в режимах пурификации и кларификации. Обычно сепараторы несамоочищающего типа применяют в режиме пурификации для очистки дизельного топлива, а в режиме кларификации во второй ступени очистки тяжелого топлива.

Самоочищающиеся сепараторы используют для очистки тяжелого топлива; их оборудуют системой автоматического управления, которая позволяет через заданные промежутки времени удалять из барабана, с предварительным удалением топлива и последуюощей промывкой барабана в процессе разгрузки. Самоочищающиеся сепараторы типа САОГ широко применяют на судах при двухсту­пенчатой обработке тяжелого топлива, в первой ступени, в качестве пурификатора. Их можно использовать так же, как кларификаторы. Принцип открытия выпускных окон в этом режиме для удале­ния шлама такой же, как и в сепараторах других фирм. На рис. 9, б изображен поперечный разрез барабана сепаратора фирмы «Вестфалия». Принципиально конструкция барабана не отличается от конструкций барабанов других фирм. Процесс удаления шлама (после заполнения им грязевого объема) происходит следующим обра­зом: прекращается подача топлива на сепаратор, открывается на несколько секунд клапан на магистрали рабочей воды, которая по­ступает в камеру ж, откуда по каналу з направляется в верх­нюю камеру б ив нижнюю камеру д по каналу е. Под гидравличе­ским давлением, создаваемым центробежной силой в верхней ка­мере, перемещается вниз поршневая часть 1, открывая окна а, через которые удаляется шлам из грязевого пространства. При пре­кращении подачи рабочей воды верхняя гидравлическая камера б быстро осушается через каналы в, к, л и г, в то же время нижняя камера д осушается медленно через канал и. В результате этого вода, находящаяся в камере д, воздействуя на поршневую часть де­тали 1, перемещает ее вверх и закрывает окна а. После закрытия окон возобновляется подача топлива и вновь начинается его сепа­рация.

Английская фирма «Пеннвоят» (ранее«Шарплес») специализи­руется на выпуске судовых сепараторов с непрерывной сопловой выгрузкой шлама. Фирма выпускает два типа сопловых сепарато­ров: стандартного ДН-2 и для тяжелых условий работы ДН-3. Кон­струкции барабана сепараторов типа ДН дискового типа и бараба­нов несамоочищающихся сепараторов аналогичны. Однако в отли­чие от них на его наклонных стенках предусмотрены 6—12 отверстий в виде сопел в диаметром 1,5 мм (рис.10). Примеси, находящиеся в топливе, центробежной силой отбрасываются к периферии барабана и непрерывно выбрасываются через сопловые отверстия вместе с частичками топлива и воды.

Барабан сепаратора может быть настроен как на режим пурификации (рис. 10, а), так и на режим кларификации (рис. 10, б). В режиме пурификации в барабане образуется водяной затвор и поверх­ность раздела водяной и топливной фаз располагается по оси рас­пределительных отверстий в тарелках барабана. Чтобы предотвра­тить потери топлива в режиме кларификации, которое выбрасыва­ется вместе со шламом и водой через сопловые отверстия, образо­вавшаяся смесь по отводному каналу г вновь подается в барабан на сепарацию. Благодаря такой рециркуляции концентрация шлама в смеси возрастает, а количество топлива уменьшается. При опре­деленной концентрации шлама смесь отводится из рециркуляцион­ной системы в отстойную цистерну.

В рассмотренных сепараторах происходят непрерывные процес­сы очистки тяжелого топлива и удаления осадка из барабана. Одна­ко у этих сепараторов есть и ряд существенных недостатков: большая потеря топлива при удалении осадка, смещение границы фаз, топливо—вода при изменении доли воды в топливе и др. Продолжая совершенствовать сопловые сепараторы, фирма разработала авто­матизированную установку Гравитрол-1000 производительностью 1000 л/ч. С 1963 г. фирма выпускает сепараторы Гравитрол-1500 и -2000, а с 1968 г. — Гравитрол-3000. Все эти сепараторы предназна­чены для комплектации систем очистки тяжелых топлив. Барабан сепараторов типа Гравитрол тарельчатого типа с наклонными стен­ками, в которых расположены сопловые отверстия (рис. 10, в). В этих сепараторах используется полностью вся длина тарелок, бла­годаря чему улучшается очистка топлива. Чтобы исключить поте­рю топлива через сопла в предусмотрено их гидравлическое уплот­нение, с помощью рециркуляции части обводненного осадка, выхо­дящего из сопел и подаваемого по отводному трубопроводу 1 в ка­меру а. Вода со шламом под действием центробежных сил по кана­лам б перетекает к периферии барабана, образуя кольцевой уплотнительный слой 3. По каналу б подается только часть отсепарированной из топлива воды, необходимой для поддержания поверхности раздела в заданном неизменном положении. Остальная часть воды через регулирующую шайбу 2 отводится вместе со шламом в от­стойную цистерну.

Путем регулирования объемом подводимой воды в барабан под­держивается постоянная поверхность раздела фаз топливо—вода, расположенная вне пакета тарелок сепаратора. В процессе сепара­ции отделяющиеся механические примеси по коническим стенкам барабана перемещаются к соплам в, через которые и удаляются вместе с непрерывно вытекающей водой.

В рассмотренном сепараторе шлам из барабана удаляется с водой, поэтому исключены потери топлива. Эти сепараторы наибо­лее эффективны при очистке обводненных тяжелых топлив.