СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА
🔶Отстойные танки
Назначения отсттойного танка:
- работать как промежуточный между танками запаса и расходными танками
- обеспечивать постоянную температуру топлива перед центробежными сепараторами
- отстаивание и дренирование воды и крупных частиц различных загрязнений
Нагрев топлива может быть осуществлен посредством электрических, паровых, водяных или масляных теплообменных аппаратов, помещенных в танк. Температура топлива в танке должна регулироваться автоматическим регулятором для избежания значительных колебаний температуры. Поддержание постоянства температуры - очень важная задача. С одной стороны температура не должна опускаться ниже 40-50 градусов по шкале Цельсия, иначе ниже такой температуры остывшее топливо будет сложно перекачивать насосом. С другой стороны поднимать температуру в танке нужно не выше отметки 10 градусов ниже температуры вспышки, что связано с безопасностью. А еще, если топливо долго хранить при повышенной температуре, то оно, как и любая другая, уважающая себя органика, довольно быстро «стареет», расслаивается, густеет, выпадает в осадок. Ну и расход энергии на поддержание неоправданно высокой температуры в танке тоже будет неоправданно высоким.
Отстойный танк должен иметь дно с заданным наклоном, чтобы вода и осаждаемые частицы можно было легко дренировать вручную. Если же дно танка будет плоским, то воду дренировать будет сложнее, а осажденные частицы сакумулируются равномерно по всему дну, а при плохой погоде поднимутся в объем танка и пойдут дальше в топливную систему, мгновенно просаживая фильтры сепараторов в лучшем случае.
Исходя из сказанного выше, дренировать отстойные танки на регулярной основе - важно. (Из личной практики: дренировать достаточно два раза за рабочий день).
Альфа Лаваль рекомендует чистить отстойные танки раз в год или при прохождении ремонта в доке. Если же было использовано сильно загрязненное топливо, то при переходе на другой сорт танки нужно зачистить.
Для создания условий, при которых топливо в танке не подвергается перемешиванию (перемешивание препятствует осаждению воды и загрязнений), патрубок системы пополнения направлен в стенку танка, по которой топливо спокойно спускается, что значительно лучше, если бы поток топлива приемлялся в центр танка, вызывая интенсивное перемешивание имеющейся в танке массы.
А еще отстойный танк может быть оснащен датчиков воды в нижней части. Этот датчик сможет давайть команду на автоматический дренажный клапан или свето-звуковой сигнал оператору, что пора бы дренировать танчик.
Касательно положения всасывающего патрубка сепаратора: он должен быть расположен как можно ближе ко дну танка. Как ты понимаешь, в случае работы в условиях не спокойного моря, отстоявшийся шлам поднимется в объем танка и вся эта кака пойдет во всасывающий фильтр сепаратора и он неприменно очень быстро «сядет». Но, если на постоянной основе производить дренирование отстоя, этот негативный эффект может быть снижен.
Тут главное - помнить, что сепаратор нужен для того, чтобы очищать топливо и гораздо проще чистить фильтры, чем бороться с проблемами с топливной аппаратурой.
Рекоммендации по отстойному танку
- было бы не плохо оборудовать отстойный танк системой астоматического контроля, что способствует стабилизации температуры в нем
- производить ручную очистку отстойного танка рекомендуется примерно раз в год, чтобы удалить отложения
- танк должен иметь наклонное днище, что способствует лучшему дренированию отстоя
- если по результатам анализов выяснилось, что в танке было топливо с повышенным содержанием алюмо-силикатных продуктов каталитического крекинга (cat-fines), танк нужно очистить вручную как можно быстрее
🔶Насосы и сисстемы
Логично, что на всасывании насоса должен находиться всасывающий фильтр, снижающей «нагрузку» на сепаратор, на и сам насос прослужит гораздо дольше.
Насосы должны быть установлены как можно ближе к танкам, чтобы избежать использования слишком длинных трубопроводов на линии всасывания, что может привести к нестабильной работе насоса.
И, конечно, насосы должны быть установлены ниже танков, чтобы на 100% обеспечивалось заполнение насоса топливом, во избежание его работы на сухую.
Современные системы очистки топлива имеют дисткретные, то есть отдельно стоящие питательные насосы с автономными электроприводами.
А еще, любой уважающий себя насос объёмного типа должен иметь предохранительный клапан, чтобы, если ты по не знанию не открывший какой-то клапан, не смог бы порвать систему в самом тонком месте.
Проток. Рекомендованный проток топлива через сепаратор может варьироваться в зависимости от вязкости и температуры обработки топлива, поэтому, система должна иметь возможность настраиваться под определенные задачи.
Как же можно контролировать проток?
Клапаном на всасывании или нагнетании насоса. Но это совсем не полезно для самого насоса.
Регулированием давления открытия предохранительного клапана.
Такой себе вариант, так как предохранительный клапан будет постоянно открыт, пружина будет «играть» на набегающем потоке; в общем, ни о какой стабильности работы системы говорить не приходится.
Нормальный и рабочий метод - иметь перепускную линию, что направляет топливо из патрубка нагнетания обратно во всасывание.
Вязкость и смазывающая способность топлива.
По вязкости. Навесные насосы имеют лимит по вязкости перекачиваемого топлива 3 сСт. Ниже просто ничего прокачиваться нормально не будет. Следовательно, будут проблемы с обработкай дистиллятных сортов типлива.
Но есть и другая проблема - смазка. Чем ниже в топливе содержание серы - тем ниже смазывающая способность такого топлива, тем «больнее» насосику с таким топливом справляться. Все нагрузки при работе шестеренчатого насоса воспринимаются опорно-упорными подшипниками, а они являются подшипниками скольжения и очень чувствительны к смазке.
В общем, на дизельке могут довольно быстро прийти в негодность.
У такой проблемы два решения. Либо снижать интервалы обслуживания навесных насосов с подшипниками скольжения. Либо менять навесные шестеренчатые насосы на дискретные винтовые. Винтовые хоть и чувствительны к закрязнениям, но там площадь соприкосновения сильно больше, чем в шестеренчатых собратах, поэтому и удельное давление, а, следовательно, и работа силы трения значительно ниже.
🔶Фильтры
Ну тут совсем все просто. Фильтр защиает насос от чрезмерного износа, потому что задерживает крупные частицы. Фильтр грубой очистки имеет ячейку 0,5 - 0,8 мм.
🔶Регулирование протока (система сепарации)
🔶Обычные сепараторы
Для оптимальной работы центробежного сепаратора очень важно, чтобы проток через него был как можно более постоянным и как можно меньшим.
А вот контролирование протока с системах очиски топлива это вообще жизненная необходимость, для, например, очистки некачественных топлив с высоким содержанием побочных продуктов каталитической обработки нефти.
В классических сепараторах очень важным фактором является и положение границы раздела сред, которая должна быть расположена аккуратненько между внешней границей набора дисков, но в пределах верхнего диска. При таких идеальных условиях процесс сепарации проходит корректно и шлам не налипает на периферии барабана.
Правильное положение границы дистигается подбором корректного графитационного диска, регулированием протока и температуры обрабатываемого топлива с учетом его изначальной плотности.
Кстати, подача насоса тоже зависит и от плотности и от вязкости и от, конечно, температуры перекачиваемого топлива.
Ну и так, между делом, если ты решил вспомнить, что такое граница раздела сред в классическом сепараторе, то вот тебе ссылочка на видео.
🔶Сепараторы ALCAP
Для сепараторов АЛЬКАП применимы все те правила, что работают для любых классических сепараторов. То есть, чем ниже проток, тем выше эффективность работы сепаратора. В общем, если нужно очищать плохое топливо, первое, что стоит сделать - снизить производительность сепараторов.
Кстати, именно прэтому иногда приходится запускать два сепаратора в параллельную работу, потому что производительность приходится снижать на столько, что её не хватает, чтобы покрыть суточный расход.
🔶Правильный проток
Альфа Лаваль дает классические рекоммендации на этот счет. Расход топлива должен быть примерно 75% от производительности сепаратора, то есть производительность сепаратора должна быть 125% от суточного расхода. В таком режиме обеспечивается циркуляция очищенного топлива переливом в отстойный танк.
Об этом тоже есть видео.
🔶Система регулирования протока
Альфа, как, в прочем, и любой другой производитель позаботились о системе регулирования протока, включив для этого в систему дополнительный набор арматуры. Таким образом, требуемый проток сожно установить манипулируя клапанами.
Думаю, что ты понимаешь, но напишу, что набор арматуры, регулирующей производительность насоса делает сразу два дела: регулирует производительность сепаратора и влияет на положение границы раздела стред.
Всего существует четыре способа регулирования производительности насоса:
- настройка встроенного в насос предохраниьельного клапана. Это, скорее, просто физическая возможность и использовать его не рекомендуется. На это есть технические причины. Предохранительный клапан не преднаначен на работу с помтоянно открытой такелкой, характеристика протока через такой клапан не линейна, регулировать сложно, все на глазок. В дополнение к этому идет эмульсификация прокачеваемой жидкости и возможность кавиации деталей насоса.
- а можно установить два клапана: один регулирующий проток, а второй подпружиненный для сброса давления в отстойный танк.
При этом клапан номер два будет регулировать проток через сепаратор, а клапан один автоматически сбрасывать топливо в отстойный танк, поддерживая в линии до себя постоянное давление.
- можно регулировать часторту вращения вала насоса, это самый эффективный с ракурса энергопотребленяи способ, ди и инветроты давно уже не роскошь
- ну и грубый довольно способ - прикрытие нагнетательного клапана насоса, при этом работа его далека от стабильной, может перегреться и изнашивается быстрее
🔶Система подогрева топлива
Поддержание стабильной температуры очень важно, так как напрямую влияет на плотность топлива, а это самый важный его параметр, от которого зависит и скорость очистки топлива и положение границы раздела сред.
🔶Закон Стокса
Практическое применение закона товарища Стокса мы уже рассматирвали в статье про базовые принципы сепарации. А сейчас при помощи этого закона мы наглядно увидим как сильно влияет температура на процесс сепарации.
Давай для примера возьмем топливо 380 HFO. При изменении темпаратуры с 98 С до 95 С плотность его увеличится с 26 сСт до 29 сСт. Вроде всего 3 сантистокса, но процесс «путешествия» капелек воды и твердых частиц сквозь топливо займет уже чуть больше времени.
Именно поэтому за температурой топливо на входе в сепаратор должен следить регулятор, желательно ПИ типа с погрешностью регулирования не более 2-х градусов. На деле забросы и просадки превышают 10 градусов.
Желательно, конечно, чтобы регулятор температуры был интегрирован в систему управления сепаратором, чтобы система могла в автомномном режиме отвлеживать изменение температуры.
Кстати, факт: как бы ты точно не выстраивал температуру топлива она все равно будет плавать, вот почему.
- если трехходовой клапан сбрасывает топливо на всасывание насоса, а не в отстойный танк, то при каждом простреле сепаратора контур насос-подогреватель будет перегреваться и регулятор не сможет на это вовремя реагировать. Поэтому после прострела сепаратора первое время на вход идет немного перегретое топливо
- регулчтор температуры типа П точно не способен сглаживать изменения температуры, например, при пополнении отстойного танка холодным топливом из танка запаса, что происходит несколько раз в сутки
- грязный или недостаточной мощности (бывают и таккие пролеты) подогреватель
🔶Электрические подогреватели
Электрические подогреватели топлива для центробежных сепараторов ничем не отличаются от таковых для любых иных устройств и механизмов. Они представляют из себя набор нагревательных элементов, иногда собранных в пакеты, подключаемые группами для контроля подводимой мощности.
С плаванием температуры на выходе из электрического подогревателя дела обстоят хуже, чем с паром и вот почему. Обьем топлива в подогревателе довольно большой, в ставнении с объемом, занимаемым нагревательными элементами; а ступенчатое подключение нагревательных элементов исключает плавность регулирования.
Еще один недостаток классических конструкцих электрических подогревателей - их внутреннее устройство, способствующее образованию ламинарных потоков через подогреватель и, как следствие, «мертвых зон», в которых топливо будет перегреваться и коксоваться.
От себя добавлю, что паровой подогреватель имеет перемычки, припаенные к нагревательным трубкам с минимальными или вообще без зазоров. Это заставляет топливо многократно огибать перегородки, при этом образование мертвых зон минимизируется.
Если электрические нагреватели так плохи, почему их используют? Если судоно не оснащено системой глубокой утилизации тепла, не имеет утилизационного котла, то пар для парового подогревателя придется производить во вспомогательном котле, а это дороже, чем просто подать ток на ТЭНы.
🔶HEATPAC система
Система подогрева топлива HEATPACK EHS 62 разработана специально для работы с сепараторами Альфа Лаваль. Управляется собственным модулем управления и является бесступенчатым нагревателем, то есть, регулирование температуры плавное.
Такая система имеет следующие достоинства:
- это очень компактная система с минимальным количеством уплотнительных элементов
- нагревательные ячейки разработаны для нагревания топлива, имеют высокую теплоотдачу
- широкая область рабочих температур
- высокая точность регулирования (в пределах одного градуса)
- полностью автоматическая работа
- легко внедряется в уже существующие системы с целью модификации
- устойчива к пульсациям давления
Принцип действия прост. Нагревательные элементы собраны в пакеты и погружены полый корпус. Пакеты разделены перегородкой, разделяющей поток на два, что заставляет топливо омывать весь набор нагревательных элементов.
Альфа Лаваль рекомендует производить очистку нагревательных элементов раз в год в случае работы на топливе и дважды в год в случае работы на масле. ПРи очистке нужно помнить, что нагревательные элементы выполнены из алюминия и химическая очистка им противопоказана. А, вообще, такая железяка, как и любая другая сопровождается набором макулатуры, в котором есть и инструкция по очистке.
🔶Паровые системы нагревания
Паровые системы очень просты, однако, есть одно «НО». При неверной установке, неверно смонтированном одном участке системы эффективность и надежность стремительно падают.
Подогреватель CBM (Си Би Эм)
Такой подогреватель состоит из волнистых пластин, спаянных вместе по контуру. Топливо движется навстречу пару через каждую вторую пластину. Большая поверхность теплообмена и принцип противотока позволяют сделать такой теплообменник очень компактным и эффективным.
Кстати, волнистая форма теплообменной поверхности нужна для создания турбулентного потока, что способствует интенсивному перемешивнию жидкости и, как результат, равномерному нагреву и исключает возникновение «мертвых зон».
Очищать такой теплообменник все равно придется, ведь, отложения образуются. Производитель рекомендует чистить масляные нагреватели раз в пол года, а топливные раз в год.
Но есть и хорошая новость. Ничего разбирать не нужно, потому что очистка производится химическим методом, а номенклатуру химии ты можешь найти в инструкции к своему теплообменнику.
🔶Паровой регулирующий клапан
Как понимаешь, Инженер, это очень важная часть паровой системы. Именно этот клапан и стоит на входе в паровой подогреватель, именно он способен изменять проходное сечение для регулирования протока пара. Очень важно верно расчитать его при расчете системы, ведь, если он будет слишком мал, то клапан будет всегда полностью или почти полностю открыт или наоборот, если он слишком велик, то всегда будет почти полностью закрыт. Ни о какой равномерности регулирования в таком случае речи не идет.
🔶Конденсатный горшок
Конденсатный горшок. Это устройство устанавливается на выходе выходе из теплообменника и выпускает только конденсат, оставляя пар в системе. Такое устройство позволяет существенно сократить расход пара, повысив его сарабатываемость в теплообменнике. На рисунке изображен горшок с термостатическим регулированием. Помимопоплавковой камеры имеется еще и термостат, что позволяет еще и поддерживать определенную температуру перед горшком. Но в системах подогрева топлива для центробежных сепараторах такой навороченный не нужнен.
🔶Монтаж конденсатного горшка
Еще немного по правильному монтажу горшочка. Он должен быть установлен на уровне ниже самого подогревателя, чтобы исключить скапливание конденсата в подогревателе. Конденсат в подогревателе снизит эффективную площадь теплообмена.
Немаловажный аспект - высота до уровня теплого ящика, в который конденсат продавливается из конденсатного горшка. Если конденсат нужно поднимать на высоту 10 метров и более, это скажется на эффективности работы системы. Это связано с тем, что при такой высоте давление, необходимое для продавливания конденсата в теплый ящик - 1 бар, при этом, как бы ни был установлен конденсатный горшок, теплообменник будет заполнен конденсатом.
Решить проблему можно двумя способами: либо проектировать систему так, чтобы теплый ящик был установлен на уровне не выше одного метра от самой нижней точки паровой системы, либо устанавливать конденсатный насос для прокачивания конденсата.
🔶Сервисный танк
Переливная труба. Расходной танк должен быть оснащен переливной трубой, начало которой расположено близко ко дну расходного танка, а перелив направлен в отстойный танк. Зачем это нужно? Вода и все то, что нам в топливной арматуре не нужно таким образом сможет переливатся в отстойный танк и проходить обработку в центробежном сапараторе еще раз.
А еще, переливную трубу желательно изготовить Т-образной формы, а верхний её конец должен быть открытым. Это на случай, если нижний конец забьется шламом, тогда топливо сможет переливаться через верхний участок трубы, и, таким образом, исключается перетекание топлива в отстойный танк из-за сифонного эффекта.
Переливная труба так-же нужна для реализации сепарирования топлива методом перелива, при котором производитьельность сепаратора выше суточного расхода, а излишки перетекают обратно в отстойный танк.
Точно так-же как и отстойный танк, расходной должен быть оснащен подогревателем. Паровым, водяным или масляным, а сам подогреватель должен быть оснащен системой регулирования температуры. Да, тепрературка тут тоже должна быть постоянной, а перегревы череваты потерей качеств топлива и формированию твернодо шлама на нагревательных элементах, ну, и чрезмерным расходом энергии, конечно.
Питательная труба расходного танка, та, что от сепаратора, должна быть направлена на переборку, что способствует плавному стеканию топлива в расходный танк без явного перемешивания. Да, именно поэтому трубы в танках загнуты в барашек.
Ну и тепловая изоляция, конечно. Весь танк должен быть изолирован, ведь это позволяет экономить энергию.
А еще на расходном танке обязательно должен быть дренажный клапан с открытым сливным патрубком и воронкой, для контроля за качеством топлива и дренирования воды и шлама.
Датчик низкого уровня топлива в танке обязателен к установке, если мы говорим про машинно-котельное отделение класса автоматизации А1.
Альфа Лаваль рекомендует производить чистку расходного (сервисного) танка при каждом сухом доке.
🔶Система сепарации
Откровенно низкое качество современных тяжелых сортов топлива создает необходимость установки специальных систем очистки такого горючего. Центробежные сепараторы хорошо себя зарекомендовали, так как просты в эксплуатации, относительно неприхотливы к топливу и результат их работы позволяет использовать плохое топливо в тонкой топливной аппаратуре.
Вообще, современные суда на борту могут иметь несколько сортов топлива в одновременном использовании, а смешивание низкосернисных сортов с высокосернистыми может иметь крайне негативные последствия для всей топливной системы судна. Поэтому, помимо разветвленной системы топливообработки на борту должен быть и план по переходу с сорта на сорт с минимальным смешиванием.
На рисунке выше озображена классическая схема сепаарции топлива. Один отстойный танк и два расходных со всеми вспомогательными механизмами. Согласись, что при такой схеме налить не то топливо в танк, в котором его быть не должно довольно просто?
🔶Двойной набор танков
А вот примерно так выглядит схема с разделенными танками, спроектированная для работы не нескольких сортах топлива. Два отстойных танка, два расходных и два сепаратора. Вспоминаем, основной задачей при использовании нескольких сортов топлива попеременно является минимизиция их смешивания. При такой компоновке проблема практически исключена. Но человеческий фактор и магия рук, растущих из нижнего плечевого пояса может привести к «чудесным последствиям» даже в такой схеме.
В общем, чем сложнее система и чес более гибка она в настройке, тем выше должена быть квалификация персонала, так что, учись, Инженер!
🔶Хранение низкосернистого топлива
На низкосернистом топливе ходить на постоянной основе нет необходимости (даже сейчас в 2023, если на борту есть Скруббер), поэтому некоторое время низкосернистое топливо просто хранится на борту. Его должно быть достаточно для прохождения зон ECA (Emission Control Area) и по выходу из таковых некий запас должен остаться на борту, чтобы гарантировать заход в другую подобную зону, не нарушая МАРПОЛ (глава 6).
При наличии двух расходных танков гораздо проще организовать переход с одного сорта топлива на другой при условии минимального смешивания; в таком случае не нужно будет опорожнять расходный танк, подвергая судно риску срыва потока топлива и, как следствие, обестачиванию.
А учитывая современные реалии использования новомодных сортов топлива, я бы избегал смешивания, казалось бы, одинаковых сортов топлива, но забункерованных в размых портах. Бывают случаи, когда смесь двух топлив «превращается в тыкву» и работать на нем не получится в принципе. Расслаивается, выпадает в нерастворимый осадок и так далее.
Кстати, перед смешиванием, даже в незначительных пропорциях, двух разных сортов топлива рекомендуется сделать тест на совместимость; и по этой теме даже есть видео: https://dzen.ru/video/watch/63033e76ae04ac5031419b02
Существуют рекомендации по минимизации негативных эффектов при смешивании разных сортов топлива:
- прежде чем пополнить отстойный танк новым нопливом, нужно по максимуму его опустошить. Мы работаем в таких случаях до срыва сепаратора.
- при длительном хранении низкосернистого топлива рекомендуется снизить его температуру до минимально возможной. Это поможет замедлить его расслаивание. Нагреть нужно будет за пару дней до использования.
- Альфа Лаваль рекомендует вообще перекатать низкосернистую жижу обратно в танки запаса для длительного хранения, но, как мне кажется, это лишнее.
Касательно бункера. Низкосернистое топливо довольно капризно и непредсказуемо, поэтому брать его с запасом на кругосветку не стоит. На борту должно быть столько низкосернистого топлива, чтобы без проблем можно было пройти зону ECA, и только. Могут возникнуть споры по штормовому запасу, но штормовать можно и нужно за пределами ECA; так дешевле и безопаснее.
Так-же есть нюансы в работе сепараторов при переходе на низкосернистые сорта топлива. Если для низкосернистого топлива есть отдельный отстойный танк и топливо в нем пролежало пару недель, будь уверен, что в нем кое-что отстоялось и при запуске сепаратора из такого танка сепаратор может не справится с задачей.
Вот такие есть ракомендации от Альфа Лаваль на этот счет:
- подготовку к переходу на топливо с другими характеристиками нужно начинать заранее
- проверь, подходит ли гравитационный диск под новые условия
- температура на входе в сепаратор должны соответсвовать рекомендациям лаборатории и быть стабильной
- снизь производительность сепаратора до минимально допустимой в условиях плавания
- поддерживай сепаратор в исправном состоянии
- если приходится сепарировать топливо, долго находившееся в отстойном танке, снизь период «прострела» сепаратора (консультируйся со стармехом), чтобы гарантированно избавляться от накопленного шлама
Еще одна хорошая рекомендация - многократная очистка в центробежном сепараторе. Тут мы снова возвращяемся к сепарации методом перелива, при котором часть топлива из расходного танка возвращается обратно в танк отстойный через переливную трубу. Это очень эффективно.
🔶Дистиллятные сорта топлива
Дистиллятные сорта топлив содержат мизерное количество серы. С 2015 года в территориальные воды Калифорнии можно зайти только на них, а еще стоять у причала в любой зоне ECA тоже нужно на них.
С первого янвря 2015 года максимальный уровень серы в топливе при нахождении судна в зоне контроля выбросов не должен превышать 0,1%. Такое требование может выполнить только дистиллятное топливо.
Обычно, центробежные сепараторы, работающие на дизельную систему, меньше своих «тяжелых» собратьев и имеют меньшую производительность. Но в современных реалиях установка больших сепараторов для дизельных систем оправдана, чтобы покрыть расход топлива при работе всех двигателей на дизеле. Но можно и сделать систему трубопроводов, позволяющую использовать большой сепаратор, предназначенный для тяжелого топлива, в дизельной системе. Но тут нужно помнить, что часть трубопроводов может быть заполнена тяжелым топливом, что может повлиять на содержание серы в конечном продукте, дизелька может быть загрязнена.
Чтобы этого избежать нужно промыть систему дизельным топливом в расходный танк с тяжелым. Но это тоже не так просто:
- во-первых это может привести к образованию нестабильной смеси двух разных топлив с последующим расслоением или выпадением осадка
- во-вторых как же определить, что система промыта достаточно? Без лаборатории нельзя точно сказать, что содержание серы находится в пределах 0,1%. Именно поэтому такой способ не рекомендуется к практике.
🔶Гомогенизаторы
Вопрос по использованию гомогенизаторов довольно часто всплывает при проектировании топливных систем судов. Производители ДВС хором утверждают, что они нужны (оно и понятно, ведь производитель двигателя заинтересован в использовании в его двигателе как можно более однородного топлива. Поэтому двигателестроители единогласно за установку гомогенизаторов на линии после центробежных сепараторов.
🔶Что такое гомогенизатор
Если простым понятным языком, то гомогенизатор - это измельчитель. Гомогенизатор (от слова «гомогенный», то есть однородный), измельчает отдельные включения в очень мелкие, порядка 3-10 микрон частицы (воду, шлам). В таком состоянии топливо с меньшим «трудом» проходит по топливной аппаратуре и сгорает. Некоторые производители уверяют, что одил лишь гомогенизатор способен заменить целую систему сепарации. Тут я вынужден не согласиться, так как: если измельченный шлам еще можно отнести к положительным эффектам (его теплотворная способность выше, чем таковая основного топлива), то вот вода снижает полезное количество теплоты (часть тепла используется для испарения воды), водяные пары способствуют течению холоднокислой (низкотемпературной) коррозии.
🔶История
Гомогенизаторы пришли в судовую энергетику из, как ни странно, молочной промышленности. Оказывается, в те времена, когда молоко разливали по стеклянным бутылкам, были люди, что не любили, когда в верхней части бутылки собираются сливки. Тогда производители молочки и придумали «измельчать» компоненты молока в однородную массу, которая остается однородной достаточно длительное время.
🔶Шлам
Пожалуй, один из самых распространенных аргументов при покупке гомогенизатора - снижение уровня NOx и пониженное шламообразование.
Производители заявляют, что шламообразование на борту может быть снижено на 80%, и, как следсивие, это повлияет на расход топлива. Логично, что если топливо в меньшей степени сбрасывается в шлам, то оно в большей степени используется по назначению.
Тем ни менее, ни один производитель не уточняет при каких конкретно условиях подобный уровень рационализации использования топлива достижим. Тут у любого человека с логическим типом мышления возникает вопрос: « каким-то боразом эти «до 80%» были высчитаны, значит, были конкретные условия проведения эксперимента, о которых изготовители этих чудо установок не может сообщить конечному потребителю. Это странно…
Есть еще одна цифра - 2%. Всего 2% топлива будет уходить безводзватно в шлам (как это коррелирует со снижением на 80% тоже не понятно). Однако, даже в этих подсчетах не учитывается тип сапаратора, а от этого параметра сильно зависит конечное количество шлама и его состав.
Например, старые сепараторы Alfa Laval FOPX производят примерно 0,3% шлама от обрабатываемого объёма топлива. Более современные сепараторы серии S производят примерно 0,15% шлама от общего объёма обработанного топлива.
С такими показателями снижение и без того низкого количества шлама на 80% (теперь понятно причем тут 80%, то есть снижение 0,3% еще на 80%, то есть до 0,06%), не очень заметно в формате объёма произведенного шлама.
🔶Cat-fines ( твердые примеси, попавшие в топливо в процессе каталитического крекинга)
Так, на сегодняшний день у двигателя есть всего два серьезных врага, это каталичические примеси и соленая вода (про нас, кожаных мелоко бытовых вредителей я молчу). С низкосернистым топливом дела обстоят особенно хреново, потому что зачастую низкосернистое топливо представляет собой смесь тяжелых фракций с дистиллятными сортами, в которых каталитических примесей больше.
Каталитические примеси (аллюмосиликаты) на сегодняшний день разрешены в топливе в соответствии с ISO 8217:2010. Кто бы сомневался, ибо нет такого преступления, на которое не пошел бы капиталист ради извлечения прибыли. Но самое смешное заключается в том, что требование по содержанию не выше 60 мг/кг часто не соблюдаются поставщиками. Проблема таких примесей еще и в том, что точная концентрация их в топливе, при которой начинаются проблемы с деталями цилиндро-поршневой группы неизвестно. Зависимость степени повреждений от размера таких частиц тоже не установлена.
Например, если врять частицу диаметром 10 микрон, то она будет «поймана» фильтром тонкой очистки (ячейки таких фильтров часто 8-12 микрон), но есть разделить её на две по пять микрон, то они точно попадут в камеру сгорания в конечном итоге. Поэтому судить и влиянии размера частиц на износ можно только эмпирическим путем. Отчетов о таких экспериментах я не видел.
Как это все связано с гомогенизатором?
А дело в том, что некоторые производители таковых утверждают, что их устройства разбивают абсолютно все компоненты топлива в однородную смесь, каждая частица которой не более 5 микрон в диаметре. И даже каталитические примеси.
И опять таки, используя закон Стокса, можно понять, что десяти микронная частица осаждается в четыре раза быстрее, чем пяти микронная. Так что эффект гомогенизатора может быть не только положительным. Хотя, стоит он уже после отстойного танка и сепаратора, в общем, не все так однозначно.
🔶Содержание воды в топливе
Положительный момент. Содержание воды в топливе влияет на выбросы NOx, причем зависимость 1:1 (как утверждается в статье). То есть, 1 % воды в топливе снижает выбросы соединений NOx на 1%.
Проблема в том, что мы не знаем какая именно вода в нашем топливе. Если вода забортная, то натрий, содержащийся в ней при нагревании в горячих зонах двигателя (камера сгорания, выпускной тракт, детали ГТН), непременно превратится в отложения на горячих деталях, даже если вода в топливе находистя в состоянии эмульсии.
Если поставлена задача снизить содержание соединений NOx в выпускных газах добавлением воды, то гомогенизатор стоит устанавливать на линии топлива непосредственно перед двигателем, а водичку добавлять контролируемо и исключиельно пресную, а лучше, дистиллированную.
Что же произойдет, если установить гомогенизатор перед сепаратором?
- Вода, как пресная так соленая, подвергнутся эмульсификации и не будут отделены от топлива при обработке в центробежном сепараторе
- Каталитические примеси гидрофобны, что означает, что они слипнутся вместе посредством капелек воды в крупные агломерации
- Содержание натрия, аллюминия и нерганических частиц будет выше в сравнении с системой без гомогенизатора
- Падение эффективности работы центробежного сепаратора невозможно будет компенсировать 10-ти микронным фильтром, установленным после сепаратора
В общем, базовый принцип при проектировании систем обработки топлива - подготавливать его как можно бережнее перед отправкой в сепаратор. Насосы, трубопроводы и танки спроектированы так, чтобы дать топливу прийти у спокойное состояние перед отправкой в сепаратор. Установка гомогенизатора перед сепаратором все эти усилия сведет на нет.
🔶"Какие ваши доказательства?"
Исследования проводились Норвежским институтом морских технологий (MARTEС, проект номер 238105) на судах с установленной системой гомогенизации топлива.
Все исследования проводились с топливом, соответствующим требованиям стандарта ISO 8217.
Исследования проводились на трех разных судах.
Вывод по шламообразованию был такой, что существенной разницы в конечном объёме шлама при сравнении систем с гомогенизатором и без не выявлено.
Тем ни менее, тести с топливами, не соответствующими стандарту ISO 8217 не проводились.
Но, тесты показали, что эффективность работы центробежного сепаратора существенно снижается при использовании гомогенизатора перед ним при наличии воды в топливе.
Значительного изменения в расходе топлива тоже не замечено.
Концентрация NOx не снижалась до тех пор. пока в топливо не было добавлено дополнительное количество воды.
🔶Рекомендации от двигателестроителей
Очень коротко. МАН не рекомендует использовать гомогенизаторы, особенно перед сепаратором.
На этом я решил закончить, хоть статья продолжается и это только середина. Просто дальше идет материал, сильно похожий на тот, что есть в статье про сепараторы, вот она: https://vk.com/@sharapovmechanik-bazovye-principy-separacii
Поддержать меня можно на Бусти: https://boosty.to/sharapovmechanik
ведь тогда буду больше времени уделять поиску и переводу интересного материала.
Все мои ссылки тут:https://taplink.cc/sharapov_mechanic
