Автоматизированная системафильтрации масла с дегазации
Введение
Загрязнение масла является основной причиной неполадок сгидравлическим оборудованием. Даже свежее масло непосредственно из бочки можетсодержать загрязнения на уровне, превосходящем стандарты производителя новогооборудования. Нефтепродукты, такие как гидравлические жидкости, не подверженыизносу. Необходимо только добавлять новый продукт для компенсации потерь, атакже дополнительно вводить добавки.
СистемыTrans-O-Filter эффективнофильтруют нефтяные и синтетические жидкости с целью удаления абразивной крошкии могущих вызвать повреждения шламов, которые накапливаются в гидравлическихжидкостях и смазочных маслах на пути их прохождения и в баках. Они защищаютвложения в ваше оборудование и систему путем предотвращения поврежденийнасосов, цилиндров, клапанов и органов управления в связи с разрушительнымдействием грязного или прогорклого масла. Эти системы предлагают вам высокиеуровни подачи и высокую способность удержания грязи при весьма компактныхразмерах. Каждая установка рассчитана на автономную работу и состоит из насоса,двигателя, фильтра грубой очистки на входе и шлангов. Изготовленная из сталиугольная фильтрационная камера может вмещать в себя фильтрующий материал сфильтрующей способностью до 1 мкм для удовлетворения ваших конкретныхтребований. (Фильтрующие материалы заказываются отдельно).
Проблемы фильтрации масел
В соответствии с действующимирегламентами на ремонт и обслуживание дизель-генераторов 10Д100 тепловозов типаТЭ10 в эксплуатации периодически заменяют детали дизеля в результате их износа.При этом только затраты на замену деталей, ресурс которых определяетсякачеством фильтрации дизельного масла, превышают 2 млн. руб. (по ценам 2003 г.) на каждый миллион километров пробега тепловоза. Кроме того, периодически заменяют и самодизельное масло (не более чем через 100 тыс. км пробега локомотива), фильтроэлементыв частично-поточном фильтре тонкой очистки масла и промывают фильтры грубойочистки через 50 тыс. км пробега.
Для увеличения межремонтных пробегов исокращения вынужденных простоев локомотивов на ремонтах во ВНИКТИ разработанаавтоматизированная система фильтрации масла с самоочищающимся фильтром ицентробежным очистителем повышенной грязеемкости.
В ходе внедрения на тепловозных дизеляхполнопоточных самоочищающихся фильтров была обнаружена способностьавтоматизированной системы фильтрации уменьшать содержание в картерном маслерастворенных и нерастворенных (существующих ввиде пузырьков) кислотообразующих газов. Сущность этого эффектадегазации заключается в задержании фильтрующей поверхностью пузырьков и в увеличенииих размеров за счет десорбции растворенных в масле газов, которые впоследующем удаляются потоком самоочистки.
Специальные стендовые испытанияпоказали, что дегазация наиболее эффективна при подаче насыщенного пузырькамипотока самоочистки на центрифугу с реактивным приводом ротора. Содержание газовв картерном масле уменьшается при этом почти в 7 раз по сравнению со случаемотвода потока самоочистки без его фильтрации непосредственно в картер.Физически это объясняется разрушением пузырьков под действием скачка давленияна выходе из сопл реактивного привода ротора и быстрым удалением выделенныхгазов системой вентиляции картера.
Указанный эффект дегазации привлек к себевнимание новой возможностью уменьшать коррозионный износ пар трения в дизелеблагодаря снижению темпа образования в масле кислот, замедлять уменьшениелегирующих присадок в масле и увеличивать тем самым срок службы последнего дозамены. Стало ясно, что пытаться всячески активизировать выделение из маслакислотообразующих газов наиболее всего рационально в потоке самоочистки,поскольку он обеспечивает пяти-, семикратное прохождение через центрифугу всегокартерного масла в течение каждого часа работы дизеля.
Интенсифицировать газовыделениеоказалось возможным в самоочищающемся фильтре с дегазирующим механизмомсамоочистки конструкции ВНИКТИ. Рис. 1 поясняет pa6oтyтакого механизма. Средство очистки фильтрующей поверхности 8 имеетопорныйдля нее каркас 9 со стороны 11 очищенного масла (фильтрата) и грязеотводящийканал 4 с входным отверстием 6, которое расположено вблизи очищаемого участка7. Между этим участком и краями 2 и 10 входного отверстия имеется зазор, черезкоторый обеспечивается подсос в канал 4 подлежащего фильтрации масла 1.
/>
Рис. 1, />Механизм самоочистки как средство деаэрации масла и десорбциирастворенных газов и посторонних жидких примесей: 1— фильтруемое масло; 2,10 — край входного отверстия; 3,5 — каверна; 4 —грязеотводящий канал; 6 — входное отверстие канала; 7 — промываемый участокфильтрующей поверхности; 8 — фильтрующая поверхность; 9 — каркас; 11 — фильтрат
Из-за загромождающего действия реберкаркаса 9 он выполнен так, чтобы обеспечивалась меньшая скорость обратного токафильтрата 11 по сравнению со скоростью тангенциально ориентированного(направленного по касательной) к промываемому участку потока 1. Тангенциальнаяскорость такова, что происходит отрыв потока 1 от внутренних стенок канала 4 собразованием двух каверн 3 и 5. Заметим, что входное отверстие 6 канала 4выполнено в виде щели с длиной вдоль всей протяженности фильтрующей поверхности8 (вдоль ребер каркаса). Очевидно, что такую же протяженность имеют и указанныекаверны.
Поскольку внутри зоны отрыва давлениевсегда меньше, чем в потоке 1, в эту зону за счет десорбции происходит интенсивноегазовыделение, постепенно увеличивающее ее размер. Затем каверна сноситсяпотоком самоочистки в центрифугу, а процесс пополнения газом зоны отрывавозобновляется. Это и делает указанный механизм самоочистки средством,дополнительно стимулирующим деаэрацию масла и десорбцию кислотообразующихгазов, а также десорбцию из масла посторонних жидких примесей (воды и ужеобразовавшихся кислот) за счет перевода их в паровую фазу. Последующее удалениепарогазовой фазы завершает система вентиляции картера.
Для определения влияния указанногоэффекта на темп износа деталей дизеля, а также на параметры масла иегосрок службы до замены были проведены эксплуатационные испытания тепловоза савтоматизированной системой фильтрации (АСФ) дизельного масла. Эта системасостояла из полнопоточного дегазирующего самоочищающегося фильтра с тонкостьюфильтрации 30 — 40 мкм, двух центрифуг с реактивным приводом ротора исоответствующих трубопроводных коммуникаций для встраивания АСФ в системусмазки дизеля. Конструкция опытной АСФ соответствовала требованиямТУ-32-ВНИКТИ-37—2004.
Технологическая часть
Испытания проводились в течение двух летна тепловозе 2ТЭ10У с дизель-генератором 10Д100. Одна из двух секций тепловоза(секция А) работала со штатной системой фильтрации, а вторая (секция Б) — сопытной. Существенной особенностью АСФ было питание центрифуг непосредственнодавлением потока самоочистки.
Испытания проводили без специальныхтребований к эксплуатации тепловоза, который использовался вгрузовомдвижении с весовыми нормами поездов до 4000 т. Дизели работали на масле М14В2(ГОСТ 12337—84), топливе по ГОСТ 305— 85 и охлаждающей воде с добавлениемнитрито-фосфатной присадки. Техническое обслуживание и текущие ремонтытепловоза проводили в объемах и в сроки согласно действующим нормативам ОАО«РЖД». Исключение составляла система фильтрации масла на секции Б: приустановке АСФ период необслуживаемой работы агрегатов фильтрации маслаувеличился до двух лет (вместо полгода для штатной системы).
При каждом техническом обслуживании ТО-3тепловоза контролировали такие параметры масла, как содержание металлов (пометодике ГОСТ 20759—90), кинематическую вязкость при температуре 100 °С (пометодике ГОСТ 33—82), оптическую плотность (по методике ЦТЧ-28/8), температурувспышки в открытом тигле (по методике ГОСТ 4333—87), водородный показатель иобщее щелочное число (по методике ГОСТ 11362—94).
На рис. 2 представлены результатыизменения содержания в масле продуктов износа — металлов, в зависимости отпробега локомотива. Как и следовало ожидать, улучшение тонкости полнопоточнойфильтрации со 150 до 30 — 40 мкм уменьшило темпы износа деталей дизеля.Количественная оценка дает почти трехкратное уменьшение темпа износа пар тренияблагодаря улучшенной фильтрации масла в АСФ.
а) />
б)/>
в)/>
Рис 2. Изменение содержания в маслеметаллов в зависимости от пробега тепловоза: а— меди; б — свинца; в — хрома
На рис. 3 — 6 показаны измененияпараметров масла на секции с АСФ в зависимости от пробега тепловоза. Обращаетна себя внимание то, что ни один из показателей при пробеге локомотива до 250тыс. км не достиг своего предельного браковочного значения, при которомнеобходима замена картерного масла. Если при штатной системе фильтрациитехнические условия на поставку дизеля предписывают замену масла через каждые100 тыс. км пробега, то, как показали испытания, в случае применения АСФ маслопригодно к дальнейшей эксплуатации даже при пробеге до 250 тыс. км
/>
Рис. 3. Изменение на секции Б вязкостимасла в зависимости от пробега тепловоза (линия соштриховкой — браковочное значение)
/>
Рис. 4. Изменения в масле на секции Б взависимости от пробега тепловоза (линии со штриховкой —браковочные значения); 1 — водородного показателя; 2 — щелочного числа
/>
Рис. 5. Изменение на секции Б логарифмаоптической плотности масла т в зависимости от пробега тепловоза (линиясо штриховкой — браковочное значение)
/>
Рис.6. Изменение на секции Б температуры вспышки масла в зависимости от пробегатепловоза (линия со штриховкой — браковочное значение)
Такойрезультат объясняется уменьшенным за счет дегазации содержанием в масле кислот.Последние, как известно, образуются при химическом взаимодействии раствореннойв масле воды с газами, попадающими из камеры сгорания в подпоршневоепространство над маслом. Уменьшение в масле этих газов замедляет все процессыстарения масла и увеличивает его срок службы до замены.
По результатам испытаний можно сделатьследующие выводы.
1.Применение на тепловозномдизель-генераторе 10Д100 автоматизированной системы полнопоточной фильтрациимасла с тонкостью очистки 30 — 40 мкм уменьшает износ пар трения, ресурскоторых зависит от тонкости фильтрации. Количественная оценка дает увеличениесрока службы таких пар трения в 2,7 раза по сравнению со сроком службы приштатной системе фильтрации, что равнозначно увеличению во столько же размежремонтных пробегов локомотива. К тому же, затраты на обслуживание вэксплуатации масляной системы дизеля уменьшаются на 68% по сравнению с расходамипри штатной системе смазки.
2. Использование центробежного очистителяс реактивным приводом ротора для фугирования потока самоочистки, насыщенногопарогазовой фазой, позволяет увеличить в 2,5 раза срок службы масла до замены.
3. Применение центробежного очистителя исамоочищающегося фильтра в качестве средства дегазации дизельного масла идесорбции растворенных в масле жидких и газовых примесей является новымэффективным методом в арсенале ресурсосберегающих технологий на железнодорожномтранспорте.
масло загрязнение нефтянойгидравлический
Вывод
Периодически, не реже одного раза в месяц, надлежитвключать фильтрацию масла в баке искателя в течение 3 ч. Фильтрацию масла можнопроизводить как в условиях депо, так и при работе электровоза на линии. Системуфильтрации можно включать при температуре масла в баке трансформатора не ниже+10° С. Трансформаторное масло, заливаемое в бак искателя, должно удовлетворятьтребованиям ГОСТ 982— 56 и инструкциям завода-изготовителя. В том случае еслипереключатель ступеней не работал 12 ч, необходимо проверить его работу нахолостом ходу, производя два полных цикла переключения. Если корпус искателянаходился без масла более 24 ч, то следует произвести сушку искателя. Сушкуможно производить без демонтажа ПС подачей напряжения на нагревательныеэлементы. Время сушки 6ч, при температуре 90—100° С. После окончания сушки бакПС заполняют трансформаторным маслом. При БПР производят ревизию контактныхдеталей и редукторов привода со сливом масла из бака ПС. Роликовые контакты недолжны иметь следов подгара и заеданий. Ход червячного привода должен бытьплавным.