Испытания и обслуживание сепараторов

Контроль качества очистки топлива пароходства осу­ществляют с целью проверки эффективности работы центро­бежных сепараторов путем сравнения степени загрязненности  топлива до и после очистки, а также по количеству об­разующегося шлама.

Проверку осуществляют как на стенде, так и непосредственно на судне.

В стендовых условиях качество работы сепараторов мож­но проверять на искусственном загрязнителе, от правиль­ности выбора которого во многом зависит и правильная оценка эффективности сепараторов. Загрязнитель можно приготовлять путем отстаивания либо путем центрифуги­рования топлива и затем введением его в топливо, на кото­ром будет проведено испытание. Допускается применять искусственный загрязнитель. Известен двухкомпонентный загрязнитель, состоящий из графита ГЛС-3 и гидрата оки­си железа. Можно также проводить испытания, определяя количество примесей, находящихся в поступившем топли­ве (до и после очистки).

На рис. 63 изображена схема стенда для технологических испытаний центробежных сепараторов. Бак 1 предназначен для чистого топлива, бак 2 — для приготовления суспензии, которую дозирующий насос вводит в топливо перед сепара­тором 4. Топливо предварительно подогревают в подогре­вателе 9. Шлам сливают по трубопроводу 5. Воду подают в бак где происходит циркуляция с помощью насоса 7. Пробы отбирают до и после сепаратора через краны 6. Пе­ред началом испытаний все емкости стенда должны быть промыты путем циркуляции испытываемым топливом. Ис­пытания по отделению воды и механических примесей обычно проводят раздельно, причем многократное использова­ние для испытаний дизельного топлива по ГОСТ 305—82, моторного ДТ и флотского мазута Ф12 не допускается.

Испытания сепараторов проводят с целью установления его номинальной и фактической производительности. Но­минальную производительность сепаратора определяют по ГОСТ 13477-68 при следующих условиях: вязкость топли­ва 12, 30, 50 мм²/с; производительность 25, 50, 75 и 100% номинальной (для дизельного и моторного топлив), для мазута — 15, 25, 50 и 75%.

Фактическую производительность сепаратора опреде­ляют за 1 цикл сепарации. При этом показатели качества очистки топлив должны соответствовать данным табл. 27.

Время перевода сепаратора с одной производительности на другую должно быть не менее 5 мин, при этом доливка топлива не допускается. Пробы необходимо отбирать в сухую чистую посуду вместимостью не менее 0,5 л и заполнять ее на 3/4 объема. Время отбора пробы не менее 30 с. Порядок проведения испытаний установлен ГОСТ 13477—68:

подогрев топлива до температуры сепарации; включение сепаратора, подача топлива на очистку и установление необходимого режима работы (время для установления режима 7 мин);

после достижения постоянной частоты вращения бара­бана, заданной температуры и производительности (причем отклонение указанных показателей допускается соответст­венно в следующих пределах: ±2,5%; ±2,5 °С; ±2,5%) в топливо подают загрязнитель или воду;

при установившемся режиме работы с интервалом не менее 1 мин отбирают пробы до и после сепаратора и пробу отсепарированной воды.

Результаты испытаний сепаратора СЦ-3 изображены на рис. 64 в виде зависимостей относительной концен­трации механических примесей и во­ды от производительности сепарато­ра ?_с = f (Q) при постоянной вязкости топлива 25 мм²/с. При испытании па тяжелом топливе в лабораторных ус­ловиях сепаратор был настроен на режим пурификации. С увеличением производительности ?_с растет как для воды, так и для механических при­месей, причем для последних выше, хотя, как известно, плотность воды меньше. Эта особенность проявляется так­же и при сепарации других топлив, что можно объяснить более высокой степенью дисперсности частиц механических примесей по сравнению с дисперсностью капель воды. При спецификационной вязкости 25 мм²'/с относительная кон­центрация значительная: от 0,5 до 0,6 (по воде) и от 0,6 до 0,8 (по механическим примесям) и заметно снижается с уменьшением вязкости топлива. Влияние вязкости мотор­ного топлива на относительную концентрацию видно на рис. 65. При вязкости 12 мм²/с можно практически полностью удалить воду (?_с = 0), меха­нические примеси также эф­фективно удаляются из топлива (?_с = 0,2?0,4). С рос­том вязкости до 30 мм²/с ?_с увеличивается до 0,5 для во­ды и до 0,7 для механических примесей.

Теоретические и экспери­ментальные исследования по­казывают, что на эффектив­ность сепарации влияет на­чальная доля дисперсной фазы. Для оценки этого влияния были проведены эксперименты с топливом, доля воды в которых была увеличена в 12 раз. На рис. 66 изображена зависимость относительной концентрации от начальной доли воды в топливе (Q = 1200 л/ч, вязкость 18 мм²/с). Как видно из графика, увеличение начальной концентрации воды в пределах, встречающихся в эксплуатации, незначи­тельно влияет на относительную концентрацию.

Эксплуатационную проверку работы сепараторов про­водят на судне путем определения степени очистки топлива с учетом различных режимов работы сепаратора. О загряз­ненности топлива судят по доле механических примесей, воды и золы в отобранных пробах. Пробы отбирают в чистую сухую емкость и тщательно перемешивают, затем отбирают среднюю пробу объемом не менее 0,5 л. При этих испыта­ниях топливо искусственно не загрязняют.

Производительность сепаратора можно принимать рав­ной 0,5Q_н, 0,75Q_н и 1Q_n (Q_н — номинальная производи­тельность). Топливо сепарируют при вязкости 12, 30 и 40 мм²/с. Температуру подогрева топлива определяют по паспортным данным и по номограмме, изображенной на рис. 67. Необходимую температуру подогрева топлива на­ходят по вязкостно-температурным характеристикам топли­ва, которые в полулогарифмических координатах изобра­жают в виде прямых линий. На графике приведено не­сколько таких характеристик и даны значения вязкости, мм²/с, при 50 °С. На каждом режиме сепарации отбирают пробы: 4 до и 4 после сепаратора(сразу после выстрела, пе­ред выстрелом и 2 промежуточные пробы через равные про­межутки времени).

Для вычисления количества отходов при очистке сепа­рируют или фильтруют определенный объем топлива (напри­мер, отстойной цистерны). Перед испытанием цистерну для сбора отходов опорожняют, после испытаний измеряют ко­личество скопившегося в грязевой цистерне шлама. Затем все отходы размешивают и берут среднюю пробу.

Объекты испытаний выбирают из условия охвата наи­более часто встречающихся сепараторов, установленных на судах, двигатели которых работают на тяжелом топливе.

Основные характеристики сепараторов приведены в табл. 28. Были очищены топлива: моторное ДТ и мазут Ф12. Исход­ные физико-химические показатели этих топлив представлены в табл. 29.

Методика проведения натурных испытаний была оди­наковой для всех марок сепараторов топлив:

производительность сепараторов варьировали в преде­лах 0,2—0,8Q_н;

вязкость топлив изменяли в пределах 12—30 мм²/с (мо­торное топливо); 15—30 мм²/с (мазут флотский). Сепарато­ры испытывали в режиме пурификации, так как при работе на тяжелом топливе из-за значительной их обводненности режим кларификации нецелесообразен. Следует отметить, что характер полученных при испытании зависимостей от­носительной концентрации от производительности и вяз­кости для всех сепараторов одинаков. В связи с этим ниже более подробно рассмотрены результаты, полученные на одном сепараторе марки PX-309-00F (фирма «Де Лаваль»), а результаты испытаний сепараторов других марок обобщены.

Производительность сепаратора PX-309-00F изменяли в пределах 1600—6500 л/ч, температуру подогрева от 55 до 90 °С.

Как показали испытания, при вязкости топлива 12 мм²/с (t = 85 °С) вода практически полностью удаляется из топ­лива во всем диапазоне изменения производительности (табл. 30).

Характер изменения относительной концентрации меха­нических примесей в очищенном топливе в зависимости от производительности сепарато­ра изображен на рис. 68 (кри­вая 2). С увеличением произво­дительности от 1600 до 6500 л/ч относительная концентрация ?_с. увеличивается с 0,2 до 0,6, т. е. эффективность очист­ки падает в 3 раза. На том же рис. 68 изображена зависи­мость относительной концен­трации механических примесей от вязкости топлива (кривая 1). Характер кривых ана­логичен зависимостям, полученным в лабораторных ус­ловиях.

При сепарации тяжелых топлив ДТ и Ф12 практически полностью удаляется из топлив вода, если обеспечить вяз­кость не более 15 мм²/с. Данные по эффективности удале­ния воды из различных топлив сепараторами разных марок представлены в табл. 31.

При очистке топлив от механических примесей сепара­торы разных марок показали на одном виде топлива различ­ные значения, что позволяет провести сравнительный ана­лиз по этому критерию. На рис. 69 в логарифмических ко­ординатах изображена полученная зависимость относи­тельной концентрации механических примесей в очищенном топливе от отношения производительности к разделяющему фактору для различных марок сепараторов, испытанных на моторном топливе.

Как указывалось выше при одинаковой степени дисперс­ности загрязнений зависимости ?_с = f (Q/?) для различных сепараторов в логарифмических координатах должны быть прямыми и отличаться только параллельным смещением, что видно из графика на рис. 69.

Кроме того, из рисунка видно, что у каждого рассматриваемого сепаратора своя характеристика. Согласно формуле (46) относительная концентрация ?_с будет меньше у того сепаратора, у ко­торого лучше организован поток топлива в барабане и, следова­тельно, коэффициент ? ближе к единице.

Обслуживание сепараторов при использовании по назначе­нию и перед ним необходимо выполнять согласно инст­рукциям по эксплуатации. Перед запуском сепаратора следует проверить правильность переключения трубопро­водов, так как одновременно с сепаратором начинает ра­ботать и навешенный шестеренный насос. При наличии в топливе воды очищать топливо следует при настройке сепа­ратора на режим пурификации. При этом после заливки во­дяного затвора подавать топливо в сепаратор рекомендует­ся постепенно, чтобы не вытеснить водяной затвор, иначе топливо может поступать в патрубок отсепарированной воды, т. е. произойдет «перелив» топлива. При правильной настройке сепаратора в режиме пурификации можно из мо­торного топлива удалить воду практически полностью (до «следов»). При настройке прежде всего необходимо пра­вильно выбрать регулировочную шайбу.

При сепарировании тяжелых топлив в барабане сепара­тора откладываются не только механические примеси (пе­сок, окалина, карбены, карбоиды), но и взвешенные в топ­ливе асфальто-смолистые вещества.

Время, ч, между разгрузкой барабана в зависимости от количества выделившегося шлама определяют по формуле

Т = 6000V/(QG_ш) .

где V — шламовый объем барабана, л;

Q — производительность, л/ч;

G­_ш — доля выделяющегося шлама, % объема.

Учитывая, что количество асфальто-смолистых веществ может возрасти по сравнению с паспортными данными при приемке топлива на борт судна (например, из-за подогре­ва топлива), целесообразно разгружать барабан до того, как по расчету должен заполниться весь шламовый объем. При большом заполнении может произойти перелив топли­ва и ухудшиться качество очистки. Если в течение не­скольких часов работы сепаратора перед разгрузкой барабан не переполнялся, а после разгрузки не наблюдалась виб­рация, это говорит о правильном выборе интервала времени Т между разгрузками. Необходимо следить, чтобы в ка­честве буферной воды для гидравлического затвора пода­вали горячую воду с температурой подогрева на 5 °С выше температуры сепарируемого топлива. Использование мор­ской воды на судах река—море не рекомендуется из-за возможных осадков в барабане.

Перед разгрузкой барабана прекращается подача топли­ва в сепаратор, но в барабане остается некоторое количество очищенного топлива (5—8 л), которое может быть выброшено вместе со шламом. Для предотвращения этих возможных потерь топлива в барабан подают горячую воду, вытес­няющую оставшееся топливо, которое отводится через пат­рубок чистой жидкости. Вода при разгрузке барабана будет удалена вместе с накопившимся шламом. Практически этот процесс можно осуществить следующим образом. Закрыть кран подачи топлива на сепаратор и, убедившись через смотровое окно, что очищенное топливо из барабана не по­ступает, открыть кран подачи горячей воды на барабан. После того как в смотровом окне появится незначительное количество воды вслед за вытесненным чистым топливом, можно разгружать барабан от шлама. Если барабан собран на режим пурификации, то для вытеснения топлива необ­ходимо воды больше, чем при кларификации во избежание выхода через отверстие регулировочной шайбы.

При разгрузке сепаратора частота вращения барабана уменьшается на 50—80 с^-1. Необходимо точно соблюдать инструкцию по эксплуатации сепаратора и 2 раза в месяц тщательно осматривать барабан, обращая особое внимание на работу запирающего поршня, неплотное прилегание ко­торого к уплотнительному кольцу может вызывать утечку гидравлического затвора. Если же произойдет самопроиз­вольное открытие пазов барабана при самопроизвольном опускании опоршня, топливо, подаваемое на очистку, мо­жет уйти в приемник шлама, т. е. будут значительные потери топлива. Если же поршень не полностью опустил­ся вниз, то и шлам, накопившийся в барабане, выгрузится частично и неравномерно, что опасно из-за возможности по­явления дисбаланса.

Необходимо обращать внимание при работе сепаратора па то, чтобы в отсепарированной воде не содержалась повы­шенная доля сепарируемого топлива. Причиной этого может быть неправильно выбранная регулировочная шайба либо понижение температуры сепарации. Следует также иметь в виду, что при длительной эксплуатации сепаратора на тяжелом топливе в магистралях отсепарированной воды мо­жет откладываться осадок в виде сгустков асфальто-смолистых веществ. Поэтому необходимо предусматривать воз­можность прочистки этих трубопроводов.

В процессе разгрузки самоочищающегося сепаратора при открытии нижней части барабана и выбросе шлама про­исходит некоторый разворот сепаратора на фундаменте, поэтому необходимо следить, чтобы в местах присоединения внешнего трубопровода к трубопроводам сепаратора были обязательно установлены дюритовые шланги.

Очень важно обеспечить правильное смазывание червячно-винтовой пары механизма. Первую замену масла ре­комендуется осуществлять через 100—300 ч, а последую­щую — через 1000—1500 ч работы сепаратора.

Необходимо проверить правильность направления вра­щения электродвигателя, так как все крепления на бараба­не выполнены таким образом, чтобы при вращении они завинчивались. При вращении барабана в обратную сторону гайки будут отвинчиваться. Кроме того, следует соблюдать время, в течение которого барабан сепаратора наберет требуемую частоту вращения согласно рекомендациям в ин­струкции.

В период эксплуатации сепаратора необходимо следить, чтобы фрикционные накладки центробежной муфты, пере­дающие крутящий момент от электродвигателя, не были изношены.

При разгоне сепаратора и его остановке может быть кратковременная вибрация всего агрегата из-за прохожде­ния барабаном критической частоты вращения, что являет­ся вполне нормальным. Топливо на очистку следует пода­вать только после того, как барабан развил полную частоту вращения, причем клапан подачи топлива открывать по­степенно, чтобы не вытеснить водяной затвор. При кларификации (когда нет водяного затвора) это условие можно не соблюдать.

Необходимо следить за производительностью сепаратора и температурой подогрева топлива: поддерживать оптималь­ную производительность и выбранный температурный режим, контролировать правильную работу подогревателей.

Центробежный сепаратор — довольно сложная машина, с быстровращающимися частями. В связи с этим необходимо следить за нормальным температурным режимом механиз­мов сепаратора, отсутствием дисбаланса и вибрации, а так­же посторонних шумов (сепаратор должен работать с мяг­ким монотонным шумом без вибрации), отсутствием протечек. Для остановки сепаратора рекомендуется по возмож­ности не использовать тормоза.

Для правильного назначения режимов сепарации тя­желого топлива необходимо оттарировать расходомер, навешенный на сепараторе, так как в большинстве случаев (как показали испытания) расходомер не обеспечивает тре­буемую точность измерения его производительности. Для тарировки необходимо засечь время наполнения определен­ной емкости очищенным топливом на разных режимах. Пос­ле этого составить таблицу (или график), по которой мож­но найти истинную производительность сепаратора.