авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«ВЕСТНИК МОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Серия Судостроение и судоремонт Вып. 38/2010 УДК 629.5.083.5(06) Вестник Морского ...»

-- [ Страница 2 ] --

– композиты на основе керамики, армированной углеродными, карбидокремниевыми и др. жаростойкими волокнами и SiC.

При использовании углеродных, стеклянных, амидных и борных волокон, содержащихся в материале в количестве 50…70 %, созданы композиции с удельной прочностью и модулем упругости в 2…5 раз большими, чем у обычных конструкционных материалов и сплавов.

Кроме того, волокнистые КМ превосходят металлы и сплавы по уста лостной прочности, термостойкости, виброустойчивости, шумопог лощению, ударной вязкости и др. свойствам. Так, армирование спла вов Аl волокнами бора значительно улучшает их механические харак теристики и позволяет повысить температуру эксплуатации сплава с 250…300 до 450…500 °С. Армирование проволокой (из W и Мо) и во локнами тугоплавких соединений используют при создании жаро прочных КМ на основе Ni, Cr, Co, Ti и их сплавов. Так, жаропрочные сплавы Ni, армированные волокнами, могут работать при 1300…1350 °С. При изготовлении металлических волокнистых КМ нанесение металлической матрицы на наполнитель осуществляют в основном из расплава материала матрицы, электрохимическим осаждением или напылением. Формование изделий проводят главным образом методом пропитки каркаса из армирующих волокон расплавом металла под давлением до 10 МПа или соединением фоль ги (матричного материала) с армирующими волокнами с применением прокатки, прессования, экструзии при нагревании до температуры плавления материала матрицы.

Один из общих технологических методов изготовления полимер ных и металлических волокнистых и слоистых КМ – выращивание кристаллов наполнителя в матрице непосредственно в процессе изго товления деталей. Такой метод применяют, например, при создании эвтектических жаропрочных сплавов на основе Ni и Со. Легирование расплавов карбидными и интерметаллическими соединениями, обра зующими при охлаждении в контролируемых условиях волокнистые или пластинчатые кристаллы, приводит к упрочнению сплавов и по зволяет повысить температуру их эксплуатации на 60…80 °С.

КМ на основе углерода сочетают низкую плотность с высокой те плопроводностью, химической стойкостью, постоянством размеров при резких перепадах температур, а также с возрастанием прочности и модуля упругости при нагреве до 2000 °С в инертной среде.

Высокопрочные КМ на основе керамики получают при армирова нии волокнистыми наполнителями, а также металлическими и кера мическими дисперсными частицами. Армирование непрерывными во локнами SiC позволяет получать КМ, характеризующиеся повышен ной вязкостью, прочностью на изгиб и высокой стойкостью к окисле нию при высоких температурах. Однако армирование керамики во локнами не всегда приводит к значительному повышению ее прочно стных свойств из-за отсутствия эластичного состояния материала при высоком значении его модуля упругости.

В развитых странах композиционные материалы находят всё большее применение, и практически не существует области техники, где не применялись бы композиты (судостроение, автостроение, строительство, самолетостроение, ракетостроение, сельское хозяйство и т. д.).

В судостроении находит широкое применение такой конструкци онный материал, как стеклопластик, который сочетает легкость, проч ность и долговечность [2]. Стеклопластик – это композиционный ма териал, состоящий из стеклянного наполнителя и синтетического по лимерного связующего. Наполнителем служат в основном стеклянные волокна, связующим материалом - полиэфирные, эпоксидные, фено ло-формальдегидные, кремнийорганические смолы, полиимиды, али фатические полиамиды, поликарбонаты и др. Для стеклопластика ха рактерно сочетание высоких прочностных, диэлектрических свойств, сравнительно низкой плотности и теплопроводности, высокой атмо сферо-, водо- и химической стойкости. Наибольшей прочностью и жё сткостью обладают стеклопластики, содержащие ориентированно расположенные непрерывные волокна. Такие стеклопластики подраз деляются на однонаправленные и перекрёстные;

у первых волокна расположены взаимно параллельно, у вторых – под заданным углом друг к другу, постоянным или переменным по изделию. Изменяя ори ентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механи ческие свойства стеклопластиков. Полиэфирные стеклопластики об ладают теплопроводностью дерева, прочностью и долговечностью стали, биологической стойкостью, влагостойкостью и атмосферостой костью полимеров, при этом не имеют никаких недостатков, прису щих термопластам, и имеют диапазон эксплуатации от минус 50 °С до плюс 130 °С.

Из стеклопластика изготовляют корпуса яхт, катеров, гребных ло док, гидроциклов, маломерных судов, спасательных шлюпок;

мачты и надстройки, резервуары, обтекатели, буи и другое оборудование.

Продукция из стеклопластика отвечает международным отраслевым стандартам и требованиям:

– высокое соотношение прочностных характеристик к массе;

– долговечность и стойкость стеклопластиковых изделий к водной среде;

– относительная простота эксплуатации и ремонта;

– низкая (по сравнению с металлами) теплопроводность стекло пластика, – низкий тепловой коэффициент линейного расширения, – широкий диапазон рабочих температур, – хорошие электроизоляционные свойства.

Список литературы 1. Арзамасов, Б. Н. Материаловедение [Текст] : / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин. – М. : МГТУ им. Баумана, 2004. – 648 с.

2. Интернет-ресурс. Путь доступа : http://kompozit-sib.ru/tehsteklo.html.

УДК 629.12.03–8(075.8) А. В. Семенюк, С. А. Гармаш ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ СУДОВ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА Сжиженный природный газ (СПГ) – один из значимых продуктов международной торговли. Сжиженный газ в последние десятилетия стал находить все большее применение во многих отраслях хозяйства (особенно в электроэнергетике и коммунально-бытовом секторе).

Технология сжижения газа и его транспортирования и хранения уже вполне освоена [1].

Главными причинами, по которым нередко транспортировка осу ществляется с помощью специализированных судов-газовозов, явля ются территориальный разрыв между районами добычи и потребле ния природного газа, а также межконтинентальный характер маршру тов транспортировки газа, при котором невозможно использовать трубопроводы [2].

Конструкция современного газовоза определяется перевозимым грузом. Перевозимые морем газы разделяют на природные (в основ ном метан) и нефтяные (в основном бутан). Природный газ перево дится в сжиженное состояние при температуре –162 С, и перевозка должна осуществляться в условиях глубокого охлаждения. Суда для перевозки сжиженного природного газа называют газовозами СПГ (или LNG – Liquefied Natural Gas).

Нефтяные газы переводятся в сжиженное состояние повышением давления примерно до 0,17 МПа при нормальной температуре или их охлаждением до –52 С при атмосферном давлении, либо комбинаци ей этих двух способов. Их называют газовозами СНГ (LPG), либо «бутановозами».

На метановозах, где газ перевозится при низких температурах (около –162 С), ежесуточно испаряется около 0,1…0,25 % метана, в связи с чем требуются повышенные скорости (20…25 узлов) и ис пользование испаряющегося газа в качестве топлива. Это связано с тем, что организация систем реконденсации и возвращения испаряю щегося груза в танк имеет некоторые принципиальные технические трудности [3]. Количество испаряющегося газа зависит от условий по грузки, окружающей температуры, температуры и давления в танках.

4 октября 2007 года на японской верфи «Мицубиси» в Нагасаки состоялась официальная церемония наименования танкеров-газовозов «Гранд Елена» и «Гранд Анива», построенных по заказу российско японского консорциума судоходных компаний ОАО «Совкомфлот» и «NYK». Суда предназначены для транспортировки СПГ в рамках пер вого в России проекта по производству СПГ «Сахалин-2» и в течение 20 лет будут обеспечивать доставку газа с Сахалина в Японию, Ко рею и США [4].

Проект «Сахалин-2» является крупнейшим в мире комплексным нефтегазовым проектом, реализуемым в суровых климатических ус ловиях острова Сахалин на Дальнем Востоке России. Впервые в исто рии страны применяется метод сжижения природного газа, причем технология сжижения разработана специально для этого проекта.

Проект создавался «с нуля» и включает освоение двух нефтегазовых месторождений на северо-восточном шельфе острова Сахалин (Пиль тун-Астохское и Лунское), добычу нефти и производство сжиженного природного газа, и их экспорт. Впервые в истории российской нефте газовой отрасли в удаленном регионе с ограниченной инфраструкту рой и сложными природно-климатическими условиями одновременно были реализованы шесть крупномасштабных проектов [5]. После вы хода на полную мощность сахалинский завод сможет обеспечить до 5 % мировых поставок СПГ.

4 марта 2009 г компания «Сахалин Энерджи» подписала с япон ской компанией «Осака Гэс» полномасштабный договор купли продажи сжиженного природного газа (СПГ). Условиями договора предусматривается поставка около 0,2 млн тонн СПГ в год в течение более 20 лет. Это последний договор о продаже СПГ, подписанный компанией «Сахалин Энерджи» в рамках маркетинга продукции двух технологических линий завода СПГ.

29 марта 2009 г первая плановая партия российского сжиженного природного газа (СПГ), произведенного в рамках проекта «Сахалин-2», успешно отгружена с завода СПГ на специализированное судно газовоз «Энерджи Фронтиер». Эта партия предназначена для двух ос новных покупателей сахалинского газа – компаний «Токио Гэс» и «Токио Электрик».

От завода в море на 805 метров уходит причал для отгрузки СПГ.

В конце причала расположена отгрузочная платформа, которая явля ется последним звеном во всей цепочке производства СПГ проекта «Сахалин-2». К платформе пришвартовываются танкеры-газовозы – обычно они имеют огромные размеры, которые не позволяют им по дойти ближе к берегу. Для их свободного подхода в этом месте дно было углублено почти до 14 метров. Причал может принимать танке ры вместимостью от 18 до 145 тыс м. Цикл портового обслуживания каждого судна не более 24 часов.

При выходе «Сахалина-2» на проектную мощность порт будет принимать около 160 газовозов и 100 нефтеналивных танкеров в год.

Специально для транспортировки СПГ, который будет произво диться в рамках проекта «Сахалин-2», на верфях в Японии построены три газовоза (со сферическими танками) – «Гранд Анива», «Гранд Елена» и «Гранд Мерея».

Каждое из этих судов способно принять на борт 145 тыс. м СПГ.

Их владельцами являются два российско-японских консорциума, в со став которых входят российские судоходные компании «Приморское морское пароходство» и «Совкомфлот». Эти же компании предостав ляют для работы на судах российские экипажи.

Перевозки СПГ – это совершенно новый сегмент на российском судоходном рынке. Российские судовладельцы нарабатывают ценный опыт, необходимый для будущих проектов СПГ в России.

В перспективе «Сахалинская энергия» планирует контролировать флот из 5 газовозов и 4 нефтетанкеров класса «Афрамакс», которые будут осуществлять поставки в страны Азии и Северную Америку.

Все газовозы оснащаются паротурбинными установками (ПТУ).

Другой крупный проект по реализации добычи и транспортировке газа в азиатском регионе – «Тангу».

«Тангу» – это завод по сжижению газа, расположенный в заливе Бинтуни на западе Папуа в Индонезии. Бритиш Петролеум, имея долю в проекте 37 %, управляет проектом совместно с CNOOC, Nippon Oil, MIB, Talisman, LNG Japan and Kanematsu [6].

Проект «Тангу» включает две морские платформы по добыче газа, соединённые двадцати двух километровыми трубопроводами с двумя береговыми заводами по сжижению газа, подземные газовые храни лища, загрузочные терминалы, комбинированный док и другое обору дование. Проект рассчитан на производство 7,6 миллиона тонн сжи женного газа в год. Поставки газа будут осуществляться в основном по четырём долгосрочным контрактам потребителям в Китае, Корее и Мексике. Проект способен обслуживать по два СНГ газовоза в неделю и два СПГ газовоза в месяц или, в общем, около 128 судов ежегодно.

Проект Тангу оперирует и контролирует 7 танкеров-газовозов, из ко торых только два, построенные по заказу «Совкомфлота», оборудова ны ПТУ, а на остальных пяти установлены поршневые двигатели.

Таким образом, несмотря на то, что последние 40 лет паровая тур бина доминировала на судах-газовозах в качестве пропульсивной ус тановки, Dual Fuel Diesel Electric engine (DFDE), дизель-электрическая установка с использованием двух видов топлив, газа и мазута – замет но потеснила позиции паровой турбины и в последние годы становит ся нормой для судов-газовозов. Если ещё в 2007 году доля турбин на газовом флоте составляла около 85 %, то уже к 2010 году она снизи лась до 25 %. Первые два судна Provalys и Газ де Франс Энерджи с двухтопливными дизельными двигателями были спущены на воду в 2006 году, а к 2010 году их стало уже более 30 [7].

Около десяти лет назад фирма Вяртсиля и другие компании изу чали применение газо-дизельных двигателей совместно с электродви гателем. Но расход энергии на сжатие испарившегося груза для по следующего его сжижения оказался слишком велик. В настоящее время ведутся разработки по внедрению двухтактных газо-дизельных двигателей совместно с двумя компрессорными установками.

Газовые двигатели искрового зажигания могут работать только на газе, поэтому они не могут обеспечить требуемой топливной гибко сти, из-за чего их применение на газовозном флоте ограничено. Из-за доступных размеров данные двигатели могут применяться только на судах грузовместимостью до 10000 м3.

Пока что только двухтактные дизельные двигатели в комбинации с установкой для повторного сжижения испарившегося груза и двига тели с применением двух видов топлива уверенно вошли на рынок су дов-газовозов.

Наиболее перспективным, по мнению многих зарубежных авто ров, является применение двухтактных газодизельных двигателей в качестве приводов генераторов, приводящих в движение главные электродвигатели, которые, в свою очередь, через редуктор приводят в движение гребной винт (см. рисунок). Последнее время данная сис тема приобретает всё большую популярность. Наличие в системе че тырёх-пяти двигателей делает её весьма гибкой в использовании раз личных видов топлива, надёжной в плане взаимозаменяемости при возможном выходе из строя одного из двигателей, а также обеспечи вается удобство обслуживания и ремонта.

Дизель-электрическая энергетическая установка СПГ (LNG) газовоза Сравнение двигателей разных типов [7] показало, что эффектив ность двух дизельных двигателей с бортовой установкой повторного сжижения с учётом всех потерь составляет 48 %, газо-дизель-элект рической установки – 43 %, а паротурбинной – всего 29 %.

Эффективность выработки электроэнергии системы с двумя двига телями составляет около 43 %, системы с газо-дизель-электрической ус тановкой – в пределах до 47 %, паротурбинной установки не выше 25 %.

Несмотря на более высокий КПД дизельной установки, по отно шению к газодизельной, значительная часть энергии расходуется на питание агрегатов повторного сжижения газа, поэтому общая эффек тивность газодизельной установки выше, чем дизельной. Паротур бинная установка без промежуточного перегрева пара потребляет го раздо больше энергии, чем альтернативные, однако незначительные затраты для переоборудования на газообразное топливо, высокая на дежность и долговечность главных турбозубчатых агрегатов (ГТЗА), непрерывность рабочего процесса и, как следствие, отсутствие цикли ческих термических напряжений, более низкие затраты на строитель ство, техническое обслуживание и ремонт обеспечивают достаточно низкие фрахтовые ставки и способствуют дальнейшему поступлению заказов на постройку газовозов с ПТУ. Кроме того, перспективными являются ПТУ с промежуточным перегревом пара, КПД которых дос тигает 35…37 %, которые в комплексе энергосберегающими меро приятиями по выработке электроэнергии легко могут конкурировать с альтернативными поршневыми двигателями.

Список литературы 1. Трофимов, А. В. Перспективы развития отечественного судо строения глазами маркетолога [Электронный ресурс]. – Путь доступа :

http: //www. Nicshkiper. Ru. /08/02/02. htm.

2. Семенюк, А. В. Специфика судов для транспортировки метана / А. В. Семенюк, С. А. Гармаш // Материалы 8-й международной научно практической конференции : Проблемы транспорта Дальнего Востока.

– Владивосток : МГУ, 2009. – С. 100–103.

3. Придатько, А. А. Современные морские газовозы. Проблемы и некоторые решения / А. А. Придатько // Двигателестроение. – 2005. – № 1. – С. 39–41.

4. Новые суда «Совкомфлота» // Судостроение. – 2007. – № 6. – С. 26–29.

5. «Газпром Сахалин Холдингз Би.Ви.» [Электронный ресурс]. – Путь доступа : http://www.gazprom-sh.nl/ru/© 2003–2009.

6. A balancing act as seven ships arrive [Электронный ресурс] // TradeWinds 17 October 2008. – Путь доступа : www.tradewinds.no.

7. Thijssen, B. Dual-Fuel-Electric LNG carriers. Proc. of the 28th An nual Event “The MotorShip Propulsion Conference”. – Copenhagen, April 2006.

УДК 620. А. В. Семенюк, В. В. Княжев, С. А. Гармаш ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СУДОРЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Береговые портовые и судостроительные предприятия испытыва ют потребности в электроэнергии. Обеспечивает их традиционная энергетика, развитие которой сопровождается негативными эффекта ми: тепловое, химическое, радиоактивное загрязнение окружающей среды в сочетании с быстрым уменьшением легкодоступных запасов топлива, особенно нефти, газа, высококачественного угля. Это опре деляет неослабевающее внимание исследователей к нетрадиционным источникам энергии, одним из которых является энергия градиентов солености (ЭГС) двух растворов, разделенных ионообменными мем бранами. В качестве таких растворов для электрогенерирующих уста новок объектов, расположенных в устьях рек, могут использоваться практически неисчерпаемые запасы энергетических потенциалов гра диентов соленостей морской и речной воды. Принцип преобразования ЭГС с помощью реверсирования электродиализного (РЭД) процесса получения дистиллята в опреснительных установках без изменения агрегатного состояния воды, хотя еще не нашел широкого примене ния, представляется достаточно перспективным.

Использовать обратный электродиализ для производства электро энергии предложили в 50-х годах ХХ века Г. Манекке [1] и Р. Патл [2]. Г. Манекке провел эксперименты с пакетом из 3-х ионообменных мембран и запатентовал батарею на их основе. Р. Паттл создал бата рею на основе 47 катионо- и 47 анионообменных мембран, каждая площадью 8 см2, с промежутками между мембранами 1 мм. Макси мальная ЭДС батареи достигала 3,1 В, внутреннее сопротивление 250 Ом при 10 С, максимальная мощность 0,015 Вт (при 39 С). Ма тематическая модель подобных батарей и экспериментальная провер ка, выполненная в [3, 4], дает возможность достаточно точно оценить эффективность устройств по преобразованию энергии градиентов со лености методом обратного электродиализа.

Основные идеи этого метода проанализированы в работе [2] в со ответствии со схемой диалитической батареи (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема преобразования энергии градиентов солености Отсеки, через которые проходят растворы различных концентра ций, разделены чередующимися селективными анионо- и катионооб менными мембранами. Первые пропускают только отрицательные (например, Cl–, вторые – только положительные ионы Na+). Возникает направленное движение ионов из концентрированного раствора в сла бый раствор.

Металлические электроды крайних отсеков соединены в электри ческую цепь через внешнюю нагрузку. Диффузионные потоки катио нов через катионообменные мембраны и анионов через анионообмен ные мембраны генерируют электрический ток между электродами.

Как известно, далеко не каждая электрохимическая система может быть реализована в виде законченного инженерного сооружения, спо собного снабжать потребителя достаточно дешевой электроэнергией.

Это зависит от многих научно-технических и технико-экономических предпосылок, а также от технологических возможностей и практиче ской целесообразности. Утилитарная значимость электрогенераторов, производящих непосредственное преобразование энергии градиентов солености, в значительной степени определяется совокупностью кон структивных, электрических и эксплуатационных признаков, которы ми они обладают. От сочетания этих и других параметров зависит конкурентоспособность конкретного образца, его конъюнктурные по казатели, в конечном итоге – широта сферы и уровень массовости практического применения, а значит, и масштабы промышленного производства.

Фундаментальные исследования работы РЭД установок провел Лэйси [5]. Он доказал, что для достижения экономической эффектив ности таких аппаратов внутреннее сопротивление ячеек должно быть минимизировано, а удельная мощность нетто может быть максималь но повышена. Для этого следует стремиться к возможно большему отношению соленостей двух растворов, минимальному расстоянию между мембранами ячеек с пресной водой, уменьшению толщины диффузионного пограничного слоя, выбору высокоселективных низ коомных мембран и совершенствованию технологии их производства.

Он также проанализировал уравнения, предложенные различными исследователями для определения параметров электродиализных аг регатов. Основные формулы касаются вольт-амперных характеристик и сопротивления элемента, который является базовой повторяющейся частью батареи. Элемент состоит из анионообменной мембраны, ка тионообменной мембраны, камеры с концентрированным раствором и камеры с разбавленным раствором. Лэйси вывел собственное выраже ние для вычисления выходного напряжения элемента (ячейки) бата реи. Затем он произвел расчеты зависимостей производимой мощно сти от различных конструктивных и режимных факторов. Он нашел, что наилучшие результаты могут быть получены при экстремально близких расстояниях между мембранами равных 0,1 мм. Например, было получено, что пиковая эффективная мощность может достигать 10,0 Вт/м2 (1,45 М концентрированный раствор;

толщина рассольного отсека – 1 мм;

толщина пресноводного отсека – 0,1 мм;

скорость рас сола 0,5 м/с;

скорость разбавленного раствора 10 см/с). Однако экспе риментальные подтверждения этих расчетов отсутствуют, в связи, с чем авторы [6] выразили сомнения в реальной возможности получить подобную высокую эффективность электрогенератора. Главный аргу мент недоверия заключается в предположении значительных потерь энергии на транспортировку раствора с высокой скоростью, особенно для пресноводного отсека, которые могут сравниться или даже превы сить уровень получаемой мощности.

Целью данной работы является дальнейшее экспериментальное исследование РЭД установок.

Экспериментальная установка для определения некоторых факто ров, влияющих на эффективность прямого преобразования ЭГС в на турных условиях, создана на базе электродиализного аппарата “Род ник-3М” водоопреснителя ЭОУ – НИИПМ-25М, предназначенного для опреснения минерализованных вод [4].

Электродиализная батарея экспериментального стенда состоит из 22 гетерогенных анионообменных мембран МА-40 и 21 гетерогенной катионообменной мембраны МК-40. Площадь каждой мембраны 0,165 м2. Мембраны разделяются полипропиленовыми рамками, тол щиной 2 мм, внутри рамок находится турбулизатор, представляющий перфорированный лист винипласта волнообразного профиля.

Конструкция экспериментального стенда позволяет создавать раз личные комбинации направления потоков растворов через рабочие камеры, образованные парой мембран и рамкой. Одна из них реализу ется сборкой четырех пакетов мембран по 10 рабочих камер, соеди ненных последовательно по потокам растворов. В каждом пакете ка меры обтекаются параллельно, движение морской и пресной воды в соседних камерах осуществляется в одном направлении, т. е. прямо точно (параллельно-последовательная схема). Во втором случае все камеры соединены последовательно.

Элемент обратного электродиализа можно охарактеризовать как химический источник тока (ХИТ), в котором активные вещества по ступают к электродам извне по мере их расходования при непрерыв ном отводе продуктов разряда. Скорость поступления веществ, как и скорость отвода продуктов токообразующих ионообменных процес сов, пропорциональна токовой нагрузке на элемент I.

Одним из важнейших электрических параметров ХИТ является напряжение. Различают напряжение (электродвижущую силу) элек трохимической системы (ЭДС) Е0, напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) Uрц, разрядное U и номинальное напряжение Uн [7]. Е0 характе ризует не столько реальный химический источник, сколько именно электрохимическую систему, лежащую в его основе и представляет собой разность стандартных потенциалов электродных реакций, про текающих при разряде, определяемую уравнением Гиббса–Гельм гольца. Расчет ЭДС для нестандартных условий Ер производят по уравнению Нернста. НРЦ – это разность бестоковых электродных по тенциалов источника тока, измеренная при разомкнутой внешней це пи. Как правило, Uрц Ер, что объясняется причинами, связанными с отличием реального источника тока от условной ячейки, моделирую щей его электрохимическую систему:

1) состав электролита отличается от теоретического наличием примесей, добавок, продуктов основных и побочных реакций;

2) бестоковый потенциал может не быть равновесным, в этом слу чае реализуется стационарный потенциал, менее электроположитель ный для положительного электрода и менее электроотрицательный для отрицательного электрода и др.

Как известно, напряжение при работе химического источника тока зависит от величины разрядного тока. Графическая зависимость U – I называется вольтамперной характеристикой. Эту зависимость можно представить в виде U = Uрц – IRвн, где Rвн – внутреннее сопротивление источника тока, равное сум ме поляризационного сопротивления Rпол = (+ + –)/I, и омического сопротивления всех компонентов внутрен ней электрической цепи Rом = IRi.

В этих формулах – и + – поляризация электродов. Следователь но, вольт-амперная характеристика должна графически выражаться прямой линией, пересекающей ось ординат в точке Uрц. Но величина Rвн не остается постоянной: растет поляризация электродов, повыша ется электрическое сопротивление электродов и мембран за счет фа зовых и структурных превращений, образования отложений посто ронних субстанций, содержащихся в природной воде;

изменяется проводимость растворов, т. к. вместе с ионами солей через мембраны проникает и некоторое количество воды.

На рис. 2 представлены вольт-амперные характеристики батареи, работающей по последовательной схеме, для различных уровней кон центрации соли S в пресной воде. Соленость морской воды при этом составляла 33 ‰.

Как видно из графиков, действительные зависимости U – I в ши роком диапазоне токовой нагрузки отличаются от прямолинейных.

Наибольшее отклонение наблюдается в областях малых и больших токов. Отсюда можно предположить, что существует оптимальная зо на нагрузки, соответствующая гидродинамическому режиму течения жидкости в каналах гальванических элементов: при малых нагрузках не все ионы, проникшие через мембраны, участвуют в токообразую щих процессах на электродах, что вызывает их концентрационную поляризацию (кривая поворачивает вверх). Если же ток нагрузки очень велик, то ионообменные процессы не успевают обеспечивать ионами электроды и напряжение уменьшается более интенсивно.

В самом деле, влияние гидродинамики на интенсивность переноса ионов подтверждается получением вольт-амперной характеристики для другой схемы подключения элементов батареи – параллельно последовательной (рис. 3). В этом случае число Рейнольдса в каналах в несколько раз ниже и, соответственно, уменьшается рабочее напря жение при тех же перепадах солености на мембранах.

4, %о %о S=0,14 S=0, 3, Напряжение батареи, В 2, %о %о S=2,55 S=0, 1, 0, 0 50 100 150 200 Сила тока батареи, мА Рис. 2. Вольт-амперные характеристики батареи обратного электродиализа последовательной схемы 2, S=0,27%о S=0,18%о S=1,85%о S=0,63%о Напряжение, В 1, 0, 0 20 40 60 80 100 Сила тока, мА Рис. 3. Вольт-амперные характеристики батареи обратного электродиализа параллельно-последовательной схемы (соленость морской воды Sм = 33,7 ‰) Представляет определенный интерес сравнение полученных ха рактеристик с экспериментальными данными авторов работы [6], в которой изучалось влияние гидродинамики на эффективность обрат ного электродиализа.

Исследовалась батарея, собранная из пяти катионо-обменных и четырех анионо-обменных мембран типа CMX и AMX Neosepta (To kuyama). Электрическое сопротивление мембран не превышало 2…3,5 Ом/см2, а расстояние между ними 0,19 мм. Рабочая длина каж дой мембраны – 3 см, рабочая площадь – 4 см2. Скорость течения жидкости в элементах аппарата изменялась от 0,13 см/с до 1,20 см/с. В качестве концентрированного электролита (рассола) использовался раствор NaCl содержанием 35,4 г/л, а для моделирования пресной во ды применялся тот же раствор более низкой солености: 0,56;

1,05 и 2,05 г/л. Камеры платинированных титановых электродов промыва лись раствором сульфата натрия с концентрацией 5 г/л. Нагрузкой служил выпрямитель. Сравнительные характеристики приведены на рис. 4.

90 [75] Скорость 0,13 cm/s Напряжение элемента, мВ [75] Скорость 0,25 cm/s [75] Скорость 0,54 cm/s [75] Скорость 1,2 cm/s Последовательная схема, скорость 6,25 cm/s (U/2;

10I) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Плотность тока, А/м Рис. 4. Сравнение вольт-амперных характеристик S = 0,82 ‰ с зависимостями работы [6] (пунктирные линии), S = 1,05 ‰ На этом рисунке значения напряжения уменьшены вдвое, а плот ность тока увеличена в 10 раз для удобства размещения различных данных. Такой прием обусловлен тем, что использование в [6] высо коэффективных мембран с малым удельным сопротивлением, а также очень близкое их расположение, способствовало снижению удельного внутреннего сопротивления по сравнению с элементами нашего стен да. Как следствие, плотность тока в наших экспериментах получена существенно меньше. В то же время, больший градиент концентраций в смежных ячейках и более высокая скорость потока обеспечила пре вышение напряжения элементов почти в два раза.

Следует отметить однозначное увеличение электрических пара метров с ростом градиентов солености для обеих реверс-электродиа лизных (РЭД) установок (рис. 5).

0, Напряжение разомкнутой цепи пары ячеек, В 0, Данные работы [75] Параллельно-последовательная схема 0, Последовательная схема 0, 0, 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3, Соленость пресной воды,%о Рис. 5. Влияние градиентов концентрации солей в морской и пресной воде на напряжение элемента батареи обратного электродиализа Как видно из графиков (рис. 6) расчетное значение ЭДС значи тельно выше экспериментального, особенно для параллельно-после довательной схемы. Возможно это следствие неравновесности реаль ного ионообменного процесса, т. к. теоретически речная вода должна использоваться до тех пор, пока концентрация соли в ней не сравняет ся с концентрацией соли в морской воде. Кроме того, относительно высокая скорость жидкости при последовательном подключении яче ек (Re = 92) может привести к турбулизации потока, который для по следовательно-параллельной схемы является ламинарным (Re = 27).

4,5 Эдс батареи (параллельно последовательная схема) Uб 3, ЭДС батареи, В Эдс батареи (последовательная 2, схема) Uб 1, Эдс батареи 1 (расчет) Uбр 0, 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3, Соленость раствора, Рис. 6. Зависимость ЭДС РЭД установки от солености пресной воды Необходимо оговорить, что гидродинамика потоков в плоско параллельных каналах малого проходного сечения, особенно при на личии искусственных турбулизаторов, изучено недостаточно. В связи с этим, довольно трудно получить представление о режиме течения в электродиализной ячейке. Например, в [8] показано, что если для гладкой трубы критическое число Рейнольдса, при котором режим становится турбулентным, Reкр = 2400, то для трубы диаметра D c на каткой диаметра d при d/D 0,98 Reкр = 2200, для d/D = 0,91 Reкр = = 1900 и для d/D = 0,875 Reкр = 1580. Следовательно, в электродиализ ной камере, где отношение величины зазора между турбулизатором и мембраной существенно меньше, будет меньше и критическое число Рейнольдса. Более того, увеличение степени загромождения проход ного сечения турбулизаторами приближает режим движения воды по своим характеристикам к гидродинамике зернистых слоев.

Обобщенные экспериментальные данные [9] свидетельствуют, что для зернистых слоев 0,5 Reкр 12, причем для гетерогенного по тока Reкр меньше, чем для гомогенного, так как взвешенные частицы являются турбулизаторами, дестабилизирующими устойчивость ла минарного течения. Это приводит к тому, что за счет дополнительно го перемешивания жидкости на гранулах коэффициент эффективной диффузии оказывается выше молекулярного значения.

Следует отметить, что наряду с продолжающимися эксперимен тальными и теоретическими исследованиями элементов РЭД устано вок предпринимаются и попытки использовать их в практических це лях. Так в Нидерландах разработан проект промышленной РЭД элек тростанции, состоящей из отдельных, легко соединяемых модулей [10]. Каждый модуль представляет морской контейнер, емкостью око ло 1 м3, наполненный ионообменными мембранами (более 1000 пар), образующими электродиализную батарею. Суммарное напряжение сборки составляет примерно 80 В (0,078 В – напряжение одного эле мента). В зависимости от исполнения мембран электрическая мощ ность контейнера оценивается значением 50…150 кВт. Срок эксплуа тации мембран назначен в пять лет, по истечении которых контейне ры подлежат замене. Для электростанции большой мощности, порядка 200 МВт, предвидится производство десятков квадратных километров мембран, что приведет к их удешевлению.

С целью интеграции в существующие энергосистемы постоянный ток, вырабатываемый на RED-электростанциях, необходимо преобра зовать в переменный. Это предполагается выполнять с помощью элек тронных конвертеров, являющихся неотъемлемой частью электро станции. Энергоблоки и конвертеры будут также содержать системы управления и аварийной защиты, интегрированные в общую систему.

Список литературы 1. Manecke, G. Source of Current // U.S. Patent № 2700063. U.S. Cl.

136/93.

2. Pattle, R. E. Production of Electric Power by Mixing Fresh and Salt Wa ter in the Hidroelectric Pile / R. E. Pattle // Nature. – 1954. – V. 174. – 660 p.

3. Weinstein, J. N. Electric Power from Differences in Salinity: The Dialitic Battery / J. N. Weinstein, F. B. Leitz // Science. – 1976. – V. 191.

P. 557–559.

4. Семенюк, А. В. Экспериментальные исследования энергетиче ской установки на основе обратного электродиализа / А. В. Семенюк, В. В. Княжев // Материалы 8-й международной научно-практической конференции : Проблемы транспорта Дальнего Востока. – Владиво сток : МГУ, 2009. – С. 113–115.

5. Lacey, R. E. Energy by reverse electrodialysis / R. E. Lacey. – Ocean Eng. – 1980. – № 7. – P. 1–47.

6. Turek, M., Bandura, B. Renewable energy by reverse elektrodialysis / M. Turek, B. Bandura, // Desalination. – 2007. – № 205. – P. 67–74.

7. Варыпаев, В. Н. Химические источники тока / В. Н. Варыпаев, М. А. Дасоян, В. А. Никольский. – М. : Высшая школа, 1990. – 240 с.

8. Калинин, Э. К. Интенсификация теплообмена в каналах / Э. К. Калинин, Г. А. Дрейцер, С. А. Ярхо. – М. : Машиностроение, 1990. – 208 с.

9. Красовицкий, Ю. В. Обеспыливание газов зернистыми слоями / Ю. В. Красовицкий, В. В. Дуров. – М. : Химия, 1991. – 192 с.

10. Kees van den Ende, Frederik Groeman. Blue Energy. Kema Con salting, October, 2007.

УДК 621.892.096.1. Г. П. Кича, Г. А. Гаук ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ УГАРА МОТОРНОГО МАСЛА В СУДОВОМ ФОРСИРОВАННОМ ТРОНКОВОМ ДИЗЕЛЕ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ СТАРЕНИЯ СМАЗОЧНОГО МАТЕРИАЛА И СОСТОЯНИЕ ДВИГАТЕЛЯ Влияние угара моторного масла (ММ) в тронковом дизеле на его состояние, основные направления и интенсивность старения продукта, циркулирующего в смазочной системе ДВС, исследовано не доста точно полно. Имеются данные [1, 2], показывающие рост скорости старения ММ при увеличении угара масла. Однако специфика старе ния ММ при разном его угаре не рассмотрена. Влияние угара на со стояние ДВС исследовано, в основном, в малоразмерном дизеле без наддува [2].

В данной статье осуществлена попытка проанализировать дейст вия угара масла на его старение и состояние форсированного дизеля.

Угар масла существенно влияет на основные направления и интен сивность его старения, так как связан с формированием масляной пленки на зеркале цилиндра, тепловым и химическим воздействием на нее продуктов сгорания топлива. В свою очередь величина угара и, следовательно, маслообмен в цилиндре ДВС влияет на циркуляцию присадок и продуктов старения масла через зону трения, что сказыва ется на состоянии дизеля, прежде всего на изнашивании деталей ци линдро-поршневой группы (ЦПГ), нагаро- и лакообразовании на поршнях.

Угар ММ довольно сложный процесс, теплофизическая и химмо тологическая сторона которого еще недостаточно изучена. Можно от метить, что он сопровождается испарением масляной пленки с зеркала цилиндра, забросом ММ в камеру сжатия ДВС и его сгоранием. Под воздействием теплового потока в масляной пленке происходят окис лительные процессы углеводородов и разложение присадок. Срабаты ванию присадок способствует также диффузия в масляную пленку продуктов неполного сгорания топлива (сажи), сернистых соедине ний. Часть пленки может полностью выгорать и сдуваться газовым потоком в выхлопной тракт.

Можно констатировать, что при угаре ММ в цилиндре тронкового дизеля происходят сложные обменные и термоокислительные процес сы, которые влияют на баланс продуктов старения масла, срабатыва ние и поступление в зону трения присадок при доливе свежего ММ для восполнения угоревшего нефтепродукта. Поэтому весьма некор ректным следует считать пренебрежение расходом присадок и удале нием нерастворимых продуктов из циркулирующего в дизеле масла при его сгорании в цилиндре или утечках [3]. В тоже время принятие расходования этих продуктов пропорционально угару масла также не оправдано [1], так как часть нефтепродукта с зеркала цилиндра испа ряется. Энергия последнего недостаточна для переноса нераствори мых примесей в газовый поток и в выхлопную систему двигателя.

Маслообмен в цилиндре ДВС, обусловленный угаром ММ, приво дит к разной интенсивности основных направлений его старения в за висимости от форсировки дизеля, качества применяемых горюче смазочных материалов и срока службы масла. Задачей поставленного исследования было выявить влияние угара и качества масла, форси ровки дизеля на основные направления его старения, изнашивание, нагаро- и лакообразование дизеля.

Основной эксперимент проводили на дизеле ДД108 (6ЧСПН18/22) (Ре = 220 кВт, n = 750 мин–1, рme = 1,05 МПа). Режимы нагружения со ответствовали рекомендациям [1]. Моторные испытания вели соглас но требованиям ЦНИДИ (ОСТ 24.060.09–89). Оценку изнашивания цилиндровых втулок дизеля осуществляли методом искусственных баз (прибор УПОИ-6), поршневых колец и вкладышей мотылевых подшипников – взвешиванием на аналитических весах ВЛА-200. Кон троль изнашивания дублировали эмиссионным спектральным анали зом основных продуктов (металлов), содержащихся в масле, с исполь зованием прибора МФС-7. Нагаро- лакообразование на поршнях оце нивали применяя бальную систему [1].

Испытания вели на дизельном топливе Л-0,2-62 (ГОСТ 305–82). В качестве ММ использовали М-10Г2(цс) (ГОСТ 123371–84). Очистку ММ осуществляли полнопоточным фильтром ФМП-2 с использовани ем фильтрующих элементов ЭМФ 145/55.363. Масса масла в системе смазки составляла 200 кг. Взятие проб масла на анализ и его долив для компенсации угара осуществляли через 25 ч работы дизеля. Про должительность этапа испытаний, при котором сохранялся постоян ный угар масла, составляла 500 ч. Регулирование угара осуществляли увеличением маслосъемного действия поршневых колец, изменением конструкции и величины рабочих зазоров деталей в ЦПГ. Угар масла контролировали весовым методом.

Состояние ММ оценивали по концентрации нерастворимых про дуктов (НРП), содержание которых в масле определяли методом цен трифугирования (ГОСТ 20684–75). Кислотно-основные свойства (К) и щёлочность (Щ) контролировали по ГОСТ 11362–76. Степень (глуби ну) окисления масла (СО) определяли через отношение интегральной интенсивности поглощения карбонилсодержащих соединений –С=0 к группе –С=С– ароматических ядер. Содержание смол См находили методом диализа и хроммотографии. Срабатывание присадок контро лировали сопоставлением щелочности фугата и диализата свежего и работающего масел.

Оценку скорости старения ai ММ по выбранному показателю осуществляли при cio=ciд по изменению содержания рассматриваемого компонента в масле за этап испытаний при заданном угаре:

n cij cio j ai K yQy, (1) K yQy Qф ф i n 1 exp j G j 1 где cij – содержание i-го компонента в масле за период j его ра боты, отн. ед. или мгКОН/г;

KyQy – интенсивность удаления рассматриваемого продукта при угаре масла, кг/ч;

(Qфф)i – интенсивность отфильтровывания i-го продукта из мас ла, кг/ч;

G0 – вместимость смазочной системы, кг.

В основу зависимости (1) положены экспоненциональные уравне ния старения ММ при допущении постоянства скорости накопления НРП, срабатывания присадок, смолообразования и окисления за этап испытаний. По результатам эксперимента рассчитаны также предель ные значения показателей старения сi при достижении их стабилиза ции, которые получены с использованием известных формул [1].

Характер зависимости сi(gy) указывает на наличие экстремума у большинства кривых (рис. 1). Самые благоприятные условия, влияю щие на старение масла наблюдали при угаре 1,5…2,5 г/(кВтч). Пока затели старения сi ММ по Щ, содержанию присадок (П), К и НРП в Щ, мгKOH/г См, СО, % Щ См СО К, мгKOH/г П, НРП, % 4, П 3, 2, И, Н, % К 1,75 НРП 1,00 И Н gу, г/(кВт·ч) 0,5 1,5 2,5 3, Рис. 1. Влияние угара масла на его старение и состояние дизеля ЧН18/ этом диапазоне угара были экстремальны. Резкое падение содержания присадок (П), щелочности (Щ) и увеличение кислотности (К), концен трации НРП при снижении gy с 2 до 0,5 г/(кВтч) объясняется сокра щением маслообмена. Последний по мере снижения угара уменьшал ся интенсивней чем падала скорость старения масла по рассматривае мым показателям. На этом участке gy и пополнение системы смазки свежим маслом по мере сокращения угара падало интенсивней уменьшения ai, поэтому наблюдалось снижение щелочности с 5,7 до 1,5 мгКОН/г и концентрации присадок в масле – с 3,40 до 0,87 %. При этом содержание НРП и кислотность соответственно возрастали с 1,45 % и 2,05 мгКОН/г до 2,73 % и 4,23 мгКОН/г.

На участке gy = 2…4,5 г/(кВтч) также создавались неблагоприят ные условия для старения ММ по показателям Щ, П, К и НРП. Здесь рост угара масла и увеличенный маслообмен не способствовали со хранению его состояния на выгодном уровне. При увеличении угара масла с 2,5 до 4,5 г/(кВтч) щелочность Щ упала с 6 до 3 мгКОН/г, а содержание присадки П снизилось с 3,17 до 2 %.

В диапазоне gy = 2,5…4,5 г/(кВтч) по мере увеличения угара ки слотность К возросла с 2,25 до 3,32 мгКОН/г, а содержание НРП с до 2,93 %. Уменьшение Щ и П, рост К и НРП в рассматриваемых гра ницах gy указывает на то, что при угаре более 2,5 г/(кВтч) рост ai опе режает увеличение маслообмена.

Анализ зависимостей См, СО(gy) показывает благоприятное воз действие увеличения угара на эти показатели. В диапазоне gy = 2,5…4 г/(кВтч) снижение этих параметров сгорания ММ по мере рос та угара незначительно – с 2,8 до 2 % по содержанию смол и с 2,5 до 1,2 % по продуктам глубокого окисления. При снижении угара с 2 до 0,5 г/(кВтч) интенсивность смолообразования возрастала в 2,3 раза и достигла значений 7,1 %. Содержание продуктов окисления увеличи лось с 2,6 до 4,9 %.

Благоприятное для работы дизеля состояние масла М-10Г2(цс) в диапазоне угара 1,5…2,5 г/(кВтч) привело к наименьшему значению скоростей изнашивания И основных деталей дизеля, нагаро- и лако образованию Н на поршнях. Экстремальные (минимальные) значения этих показателей наблюдается при gy = 2…2,2 г/(кВтч). При этом функция И, Н(gy) на участке угара 1,4…3,2 г/(кВтч) довольно полога, что указывает на возможность достижения самых высоких ресурс ныхпоказателей дизеля при его эксплуатации в этом диапазоне gy.

Эксплуатация дизеля 6ЧСПН18/22 на масле М-10Г2(цс) при gy 0,7 г/(кВтч) приводит к задирам деталей ЦПГ. Масло М-10Г2(цс) в этом случае не может быть долгоработающим. Моющее-диспер гирующие свойства его при сроке службы 500 ч полностью исчерпы ваются, при этом дисперсная фаза нерастворимых загрязнений значи тельно укрупняется, что вызывает закоксовывание и потерю подвиж ности поршневых колец. Срок службы фильтрующих элементов тон кой очистки ММ при этом уменьшается в 2–3,5 раза и не превышает 250 ч. Работа дизеля с таким угаром масла приводит к интенсивному изнашиванию маслосъемных поршневых колец дизеля, что способст вует интенсивному росту расхода ММ по мере выработки двигателем ресурса.

Подводя итоги по результатам испытания дизеля 6ЧСПН18/22 с разным угаром можно отметить ухудшение состояния масла М-10Г2(цс) и двигателя при gy меньше 1,5 и больше 2,5 г/(кВтч).

Уменьшения угара ниже 2 г/(кВтч) изменяет направление старения ММ в сторону интенсификации смолообразования и глубины окисле ния. При низких угарах резко возрастает срабатывание присадок, уве личение кислотности и концентрации НРП (см. рис. 1).

Рост маслообмена при gy 2,5 г/(кВтч) не способен стабилизиро вать содержание присадки НРП, кислотность и щелочность масла. Эти показатели ухудшаются, но в меньшей мере, чем при уменьшении уга ра ниже 1,5 г/(кВтч). Наибольшее снижение дисперсности НРП на блюдали при угаре 0,5…1,0 г/(кВтч), что при повышенном содержа нии См и СО приводило к защемлению и частичной потере подвиж ности верхнего компрессионного поршневого кольца. При этом ка навки маслосъемных колец и дренажные маслоотводные отверстия поршня забивались шламом. Юбка поршней подвергалась интенсив ному лакообразованию и была покрыта смолами.

Эти же процессы характерны и для высокого (более 3 г/(кВтч)) угара масла. В этом случае интенсивное нагарообразование переме щается в верхнюю часть поршня над первым компрессионным коль цом и на донышко поршня. Потеря моющее-диспергирующих свойств масла проявляется в меньшей мере, чем при низких угарах. Юбка поршней загрязнена гораздо меньше, чем при низком угаре, хотя об щая оценка Н при gy = 0,7 и 4 г/(кВтч) довольно близка.

Увеличение скорости изнашивания деталей ЦПГ при gy 1,5 и gy 2,5 г/(кВтч) обусловлены ухудшением состояния ММ в этом диа пазоне его угара. Принципиальное отличие состоит в том, что в зоне gy = 0,5…2 г/(кВтч) наиболее интенсивно изнашиваются первые ком прессионные и маслосъемные поршневые кольца, а при gy = 3…4,5 г/(кВтч) – цилиндровые втулки. Влияние угара масла за изнашивание подшипников проявляется в меньшей мере. Интенсифи кацию этого процесса наблюдали только при gy 1 и gy 3 г/(кВтч).

Обобщая результаты моторных испытаний в дизеле 6ЧСПН18/ масла М-10Г2(цс) в широком диапазоне его угара можно отметить, что с технико-экономических позиций допустима его эксплуатация при gy = 1…3 г/(кВтч). Самые выгодные условия, обеспечивающие эко номичное ресурсосберегающее маслоиспользование, достигаются при угаре 1,5…2,5 г/(кВтч). В этом случае расходы на сменно-запасные части дизеля, моторное масло, фильтрующие элементы системы смаз ки самые низкие, а ресурс до первой переборки дизеля превышает 6 тыс. ч работы.

Для двигателя 6ЧСПН18/22 самым выгодным с позиций эконом ного расхода ММ и достижения заданного техническими условиями ресурса является применение маслосъемных колец коробчатого се чения с упругостью, обеспечивающей начальный угар масла 1,3 г/(кВтч). Эффективное использование таких колец возможно при работе с угаром 1,2…2,8 г/(кВтч). Наибольший срок службы масла М-10Г2(цс) наблюдался при работе дизеля с gy = 1,8…2,2 г/(кВтч).

При этом техническое состояния двигателя было самое высокое, на работка на отказ деталей ЦПГ составляла не менее 3,8 тыс. ч и пре восходила статистические значения этого показателя в 1,4…2,5 раза.

Обработка экспериментальных данных позволила определить за висимость интенсивности (скорости) старения масла М-10Г2(цс) по различным показателям от его угара. Зависимость безразмерной ско рости старения масла от gy имеет параболический вид по показателям НРП, П, Щ, К и экспоненциальный – по поступлению продуктов ста рения См, СО (рис. 2). Аппроксимация методом наименьших квадра тов зависимостей i(gy) полиномом второй степени позволила полу чить следующие уравнения, соответственно для кривых 1 и 2:

ai 0,573 0,206 g у 0,254 g у ;

(2) ai 0,281 0,415 g у 0,051g у. (3) На основании зависимостей (2) и (3), зная значение удельной ин тенсивности старения масла Аi при gy = 2,5 г/(кВтч), можно рассчиты вать скорость старения по любому показателю старения ММ для раз ных угаров. Переход от удельного показателя старения Аi к обобщен ному аi можно осуществить по формуле ai DSAi DSAiо аi, (4) где D – диаметр цилиндра, м;

S – ход поршня, м;

i – число цилиндров;

Аi удельный показатель (скорость) старения по i-му направ – лению, г/(м2ч), мгКОН/(м2ч);

i – относительная скорость старения масла по i-му направ лению, отн. ед.

ai 2, НРП, П, Щ, К См, СО 2, 1, 1, 0, gу, г/(кВт·ч) 0,5 1,5 2,5 3, Рис. 2. Влияние угара ММ на интенсивность его старения Удельная, приходящая на единицу поверхности цилиндровой втулки (масляной пленки), ометаемой поршнем, скорость старения ММ Aio в дизеле типа ЧН18/22 по i-му направлению при базовом угаре 2,5 г/(кВтч) может быть рассчитана по выражению Aio = b0 + b1pme + b2M + b12pmeM + b11 pme + b22M2, (5) где pme – среднее эффективное давление дизеля на основном ре жиме работы, МПа;


M – качество применяемого масла, ранг.

Зависимость (5) получена путем проведения и обработки данных химмотологических испытаний с планированием экспериментов по рекомендациям [1, 4].

В эксперименте использовали ортогональный план второго поряд ка. Уровни и интервалы варьирования факторов приведены в табл. 1.

Таблица Уровни и интервалы варьирования факторов Уровни Интервал Факторы верхний основной нижний варьирования +1 0 – x1 – форсировка дизеля, МПа 0,4 0,7 1 0, x2 – качество масла, ранг –1 0 +1 Рангом 0 закодировано моторное масло М-10Г2(цс). Маслам М-10В2С и М-10Д2(цл20) (ГОСТ 12337–84) присвоены соответственно ранги –1 и +1.

Матрица ортогонального планирования для двух факторов пред ставлена табл. 2. Ортогонезация экспериментальных данных достиг нута выбором «звездного» плана =1.

Таблица Матрица ортогонального композиционного плана второго порядка для двух факторов № опыта yij х 1х Содержание х х х х х плана П Щ К НРБ См СО 1 1 1 1 1 0,33 0,33 164 29 59 14,3 117 План 2 1 –1 1 –1 0,33 0,33 113 15 14 9,6 82 3 1 1 –1 –1 0,33 0,33 85 19 79 16 201 типа 4 1 –1 –1 1 0,33 0,33 49 7,6 63 6,8 130 5 1 1 0 0 0,33 –0,67 66 23 57 14 141 «Звездные»

6 1 –1 0 0 0,33 –0,67 42 16 29 3,3 104 точки с пла 7 1 0 1 0 –0,67 0,33 135 18 23 6,1 106 ном = 8 1 0 –1 0 –0,67 0,33 74 12 61 14 159 9 1 0 0 0 –0,67 –0,67 54 16 39 6,9 120 Нулевые точки 10 1 0 0 0 –0,67 –0,67 55 13 38 7,5 121 11 1 0 0 0 –0,67 –0,67 57 15 36 7,2 123 Благодаря ортогональности матрицы планирования коэффициенты регрессии определяли независимо друг от друга по формуле N xij yi j bi, N xij j где i – номер столбца матрицы;

j – номер опыта;

xij – элементы соответствующего столбца матрицы;

yi – значение параметра функции отклика в j-том опыте.

Реализация 9-ти опытов по матрице планирования с преобразован ной квадратичной переменной позволила построить промежуточную модель, переход от которой к закодированным значениям факторов и далее к их натуральным выражениям осуществляли по рекомендациям [4]. Дисперсию воспроизводимости рассчитывали по опытам 9…11.

Коэффициенты уравнения регрессии для различных направлений старения при натуральном выражении факторов приведены в табл. 3.

Они статистически значимы. Адекватность полученных моделей про верена по F-критерию.

Таблица Коэффициенты уравнения регрессии для оценки удельной скорости старения ММ Aio Коэффициенты Показатель, размерность b0 b1 b2 b12 b11 b 231 21,4 79,0 2,4 –0,9 26, Срабатывание присадок П, мг/(м ч) Снижение щелочности Щ, гКОН/(м2ч) 44,9 5,7 2,7 0,2 –0,5 1, 136 –7,1 17,0 4,1 13,2 2, Повышение кислотности К, гКОН/(м ч) 21,9 0,3 –2,3 0,8 0,6 0, Поступление НРП, мг/(м ч) 59,1 26 –14,3 –3,6 1,4 6, Смолообразование, мг/(м ч) –17,3 42,8 –25,3 6,3 3,2 7, Окисление СО, мг/(м ч) Анализ уравнения (5) по различным направлениям старения ММ показал наибольшее влияние на срабатывание присадки, глубину окисления и смолообразование фактора М. Фактор pme играет сущест венную роль при повышении кислотности и термоокислительной де струкции масла. Взаимодействие рассматриваемых факторов проявля ется в наибольшей мере при росте кислотности масла, смолообразова нии и в процессах окисления. Наименьшее влияние факторов pme и М на старение масла проявляется в процессе образования НРП.

Выводы 1. Моторная оценка влияния угара масла М-10Г2(цс) на его старение в дизеле 6ЧСПН18/22 позволила выявлять зону gy = 1,5…2,5 г/(кВтч), работа с которыми обусловливают лучшее состояние ММ и двигателя.

При этом угаре создаются самые благоприятные условия для перевода масла М-10Г2(цс) в разряд долгоработающего со сменой по браковоч ным показателям, наблюдается наименьший расход ММ и фильтрую щих элементов в смазочной системе, низкая скорость изнашивания и нагарообразования, обеспечивающая ресурс работы рассматриваемого дизеля между переборками 6…8 тыс.ч.

2. Эксперимент показал, что при угаре 2 г/(кВтч) создаются самые выгодные условия для использования ММ, при этом изнашивание и нагаро- и лакообразование дизеля происходит с наименьшей скоро стью. Увеличение угара масла более 2,5 г/(кВтч) приводит к ухудше нию его состояния по большинству показателей. При этом возрас тающий маслообмен не компенсирует прирост скорости старения.

Уменьшение угара ниже 2 г/(кВтч) способствует такому же явлению, потому что падение маслообмена в этом случае опережает снижение скорости старения масла.

3. Получены модели, по которым можно рассчитать скорость ста рения ММ по основным направлениям с учетом форсировки дизеля и качества применяемого масла. Идентифицировано влияние угара мас ла на скорость его старения. При этом выявлено две закономерности ai (gу) по отношению к базовому значению скорости старения при уга ре 2,5 г/(кВтч). Экспоненциальная зависимость характерна для смо лообразования и окисления, параболическая – интенсивности падения щелочности, срабатывания присадок, роста кислотности масла и по ступления в него (образования) НРП.

4. Снижение угара масла интенсифицирует такие направления ста рения масла как смолообразование и глубина окисления (термоокис лительная деструкция углеводородов). При угаре ниже 0,7 г/(кВтч) присадки МАСК и ПМС теряют свои моющие-диспер гирующие свойства, масло М-10Г2(цс) не способно длительно удер живать дисперсную фазу нерастворимых загрязнений на уровне, обеспечивающем требуемый срок службы ММ и масляных фильт рующих элементов, ресурсные показатели дизеля. Как установил экс перимент, эксплуатация дизеля 6ЧСПН18/22 наиболее выгодна с уга ром масла 1,3…2,5 г/(кВтч).

Список литературы 1. Перминов, Б. Н. Научно-технические основы эффективного маслоиспользования в судовых тронковых дизелях : монография / Б. Н. Перминов. – Владивосток : Мор. гос. ун-т, 2005. – 378 с.

2. Гаук, Г. А. Влияние угара на интенсивность старения моторного масла и состояния малоразмерного дизеля / Г. А. Гаук, Б. Н. Перминов // Актуальные проблемы развития поршневых ДВС : мат. науч.-техн.

конф. – СПб. : ГМТУ, 2008. – С. 92–96.

3. Венцель, С. В. Применение смазочных материалов в двигателях внутреннего сгорания / С. В. Венцель. – М. : Химия, 1979. – 240 с.

4. Спиридонов, А. А. Планирование эксперимента при исследова нии технологических процессов / А. А. Спиридонов. – М. : Машино строение, 1981. – 184 с.

УДК 621. В. В. Тарасов ЭКОНОМИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОМОЩИ РЕГЕНЕРАЦИИ И ПУТИ ИХ ПОВТОРНОГО ПРИМЕНЕНИЯ Морской транспорт – одна из наиболее энергоемких отраслей на родного хозяйства России, в которой экономное использование неф тепродуктов является признаком умелого хозяйствования. В странах с развитой инфраструктурой морского флота и обслуживающих его предприятий судостроительной и судоремонтной промышленности используются энергосберегающие технологии, рациональное приме нение горюче-смазочных материалов, умелое маневрирование техни ческими ресурсами в процессе эксплуатации флота и его ремонта.

Энергетические средства отличаются высокой производительностью и топливной экономичностью благодаря улучшенной конструкции ДВС, различных деталей и узлов, наличию электронных средств ав томатического регулирования работой судовых силовых установок.

При распространении интенсивных технологий в условиях энерге тического кризиса значительно возрастает потребление энергии, что приводит к резкому истощению природных топливных ресурсов. В этой связи в мировой практике усилились поиски новых конструкций, технологических решений, альтернативных видов топлив, смазочных материалов и т. д., то есть важность проблемы экономии топливно энергетических ресурсов (ТЭР) остается неизменной.

Основные направления воздействия на энергетическую ситуацию и снижение расхода топлива и смазочных материалов (ТСМ) на пред приятиях судостроительной и судоремонтной отраслей являются:

– регулирование цен на отдельные виды энергоносителей;

– применение налогов и кредитов;

– приоритетное финансирование научных исследований, направ ленных на экономию нефтепродуктов;

– сбор и распространение информации о способах экономного по требления энергии, пропаганда результатов научных исследований.

Основные затраты энергетических ресурсов в судоремонтной промышленности приходятся на энергопотребление, поэтому эконо мия нефтепродуктов в этой отрасли является важнейшим резервом повышения эффективности работы предприятий морского флота.

Общие тенденции развития мировой энергетики и значительный опыт развитых стран по рациональному использованию ТЭР дают возможность определить основные направления рационального по требления нефтепродуктов в различных отраслях промышленности:

– повышение топливной экономичности судовой техники;

– совершенствование организации хранения и учета нефтепродуктов;

– внедрение энергосберегающих технологий;

– использование альтернативных видов топлива и возобновляемых источников энергии.

Вышеперечисленные направления экономии нефтепродуктов воз можно осуществить, реализуя конструктивные, химмотологические, эксплуатационные и утилизационные мероприятия (см. рисунок).

Причём, экономия смазочных масел осуществляется как при создании техники, масел, присадок, так и при эксплуатации техники и исполь зовании смазочных материалов, а также их регенерации.

В настоящее время при разработке судовых энергетических уста новок учитывается фактор экономии энергоносителей. Совершенство вание судовой техники ведется в двух направлениях:

1. Разработка конструкций энергетических установок с повышен ной топливной экономичностью.

2. Создание судовых машин и механизмов, потребляющих меньше энергии при эксплуатации.

При совершенствовании судовых энергетических установок акту альным остается вопрос создания экономичных двигателей и меха низмов передачи энергии на движетели.


Посредством реализации конструктивных мероприятий эконо мия СМ осуществляется на стадии совершенствования конструкции двигателей, машин и агрегатов;

при разработке новых видов испыта ний двигателей и других агрегатов;

путём сокращения времени при работки и обкатки;

также за счёт создания необходимого (оптималь ного) теплового режима при пуске и в условиях эксплуатации [1].

Внедрение конструктивных мероприятий даёт экономию смазоч ных масел от 6 до 15 %.

Химмотологические мероприятия, направленные на экономию смазочных материалов.

Пути экономии смазочных масел Правильное решение вопросов рационального и экономного ис пользования моторных масел непосредственно связано с характером и глубиной изменения первоначальных свойств масла при работе двига теля. Изменения физико-химических и эксплуатационных показателей моторных масел в дизелях показывают, что характер изменений прин ципиально одинаков, однако глубина различна. Это объясняется мно гими причинами: условиями работы, свойствами применяемого масла, различной тепловой напряженности двигателей, неодинаковой вме стимостью смазочной системы, кратностью циркуляции масла и т. д.

Основным фактором является тепловая и динамическая напряжён ность деталей ЦПГ двигателя. Зная закономерности поведения и из менения свойств масла в двигателях, можно более объективно обос новывать требования по повышению качества выпускаемых и разра ботке новых унифицированных сортов моторных масел и композиций присадок к ним [2]. Кроме того, можно прогнозировать поведение масла, изменять его в нужном направлении и даже управлять им. Вы явление этих закономерностей позволяет находить пути сокращения расхода масла [3].

В условиях преимущественного использования высококачествен ных масел с высокоэффективными композициями присадок большое значение в их совершенствовании приобретает проблема унификации моторных и других видов смазочных масел [4, 5]. Наличие широкого ассортимента смазочных масел создает значительные трудности не только при производстве, транспортировании и хранении, но главным образом при их применении, особенно в тех случаях, когда на судах применяются СДВС различных типов.. Перспективной в этой области является работа по сокращению ассортимента и унификации смазоч ных масел [5], заменив низшие группы моторных масел высшими и существенно повысить качество циркуляционных, цилиндровых, ин дустриальных, трансмиссионных и гидравлических масел. Также осуществляется более широкое использование маловязких всесезон ных и универсальных масел, а также продуктов с рабочими консерва ционными свойствами, что позволит также сократить ассортимент ис пользуемых масел. Увеличено промышленное производство низкоза стывающих моторных масел (ММ) для высокофорсированных двига телей, всесезонного универсального долгоработающего моторного масла [6]. В судоходных компаниях на судах со среднеоборотными дизелями наметился переход на высокоэффективные энергосбере гающие масло. Основная концепция создания и совершенствования энергосберегающих моторных масел для СДВС – масло должно спо собствовать экономии топлива в течение всего срока его службы.

Для обеспечения нормальной работы современных высокофорси рованных двигателей необходимо высококачественное смазочное масло, качество которого определяется вводимыми в масла присадка ми [7]. Постоянно возрастающие требования к качеству моторных ма сел привели к необходимости создания композиций многофункцио нальных присадок, которые при введении в масло повышают многие его свойства [7]. При составлении композиций присадки химически взаимодействуют, в результате чего усиливаются старые или прояв ляются новые качества. Присадки делятся на улучшающие свойства базовых масел, получаемых в результате технологического процесса, и придающие смазочным маслам свойства, которых они не имеют [5].

При оценке качества смазочных масел используются многочис ленные физико-химические показатели. Однако в результате добавле ния к смазочным маслам присадок значения одних показателей изме нились, а другие практически утратили свой смысл. Выяснено [5], что добавление присадок к маслу ухудшает ряд физико-химических пока зателей, однако эксплуатационные свойства этих масел оказываются очень высокими. Отсюда следует, что некоторые физико-химические показатели современного масла отражают не его эксплуатационные качества, а сырье, из которого оно изготавливается, и технологию производства. Для более объективной и правильной оценки качества масел с присадками следует применять другие показатели, которые характеризуют эксплуатационные свойства масла: антиокислитель ные, противокоррозионные, противонагарные и др. Для решения этого вопроса разработаны методы определения показателей качества масел [8], созданы специальные лабораторные приборы, имитирующие ра боту масла в реальных условиях [8, 9], действующие модельные уста новки, одноцилиндровые и полноразмерные двигатели.

Важным новым направлением в экономии смазочных масел явля ется разработка и использование альтернативных видов смазочных масел, обладающих высокими эксплуатационными качествами, по вышающими срок их службы в 3,0...3,5 раза [10]. Современные двига тели часто эксплуатируются в экстремальных условиях, создавая про блемы смазки, которые не могут быть решены только с помощью уг леводородных масел. Дефицит низкозастывающих масел различного назначения и повышенные требования, предъявляемые к качеству смазочных масел, побудили промышленность к разработке синтетиче ских смазочных масел [11]. Для синтетических масел характерна уни версальность и сложное сочетание взаимоисключающих свойств. В сочетании со специально подобранными присадками их можно при менять не только в бензиновых двигателях и дизелях, но и в гидрав лических системах и гидромеханических трансмиссиях. Применение синтетических смазочных масел позволит повысить надёжность рабо ты машин и механизмов и продолжить унификацию масел, что значи тельно упростит эксплуатацию двигателей. Синтетические масла не всегда обеспечивают идеальное решение всех проблем, поэтому не редко приходится искать компромиссные решения. Вместе с тем дос таточно широкое применение находят нетоксичные, полностью био разлагаемые синтетические продукты, легко подвергающиеся утили зации после отработки. Важным моментом, который необходимо учи тывать, является более высокая стоимость синтетических масел по сравнению с минеральными.

В качестве альтернативных видов смазочных материалов исполь зуются масла органического происхождения – растительные и живот ные жиры, как более дешёвое, экологически безопасное и возобнов ляемое сырьё. Наиболее широко в технике применяются касторовое, горчичное, рапсовое и сурепное масла. Органические масла по срав нению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свой ствами, но более низкой термической устойчивостью. В этой связи их чаще используют в смеси с нефтяными маслами.

При проведении химмотологических мероприятий экономия сма зочных масел составляет от 3 до 40 %.

Значительной экономии СМ можно добиться, проводя эксплуа тационные мероприятия. Важным фактором экономии является раз работка и внедрение организационно-технологических мероприятий по совершенствованию хранения и учёта нефтепродуктов и оптимиза ция процессов применения смазочных масел в судовых условиях.

Большие резервы экономии ТЭР, в частности СМ, скрыты в сфере экс плуатации СДВС. При эксплуатации судовой техники с использова нием энергосберегающих технологий многое зависит от своевремен ного и качественного проведения технического обслуживания. Увели чение срока работы масел в двигателе – это наиболее эффективный вариант сокращения его потребления. Многие исследователи доказы вают возможность значительного увеличения сроков работы мотор ных масел [12]. На практике это действительно происходит, хотя сравнительно медленно [13].

При эксплуатации судовых двигателей возникают многочислен ные проблемы, связанные с рациональным сроком работы моторных масел (ММ) [13]. Отсутствие оптимальных браковочных показателей качества масел при работе в двигателях приводит к необоснованному уменьшению сроков службы масел (перерасход), или к использова нию ММ с неудовлетворительными функциональными свойствами [13]. В этой связи исследуются возможности подержания работоспо собности СМ в двигателях и механизмах в процессе эксплуатации [3].

За счёт реализации эксплуатационных мероприятий возможно по лучить экономию 7…25 % смазочных масел.

В качестве перспективного направления в комплексе мероприя тий, связанных с экономией СМ, являются утилизационные меро приятия. Утилизационные мероприятия предполагают сбор и повтор ное использование ОСМ после соответствующей обработки [14]. При этом повторное использование возможно по прямому назначению, по косвенному назначению и не по назначению. В таблице приведены пути рационального использования отработанных смазочных масел:

1. Очистка (до 50 % от общего сбора) – П, К.

2. Регенерация (до 80% от общего сбора) – П, К.

– повторное применение в качестве циркуляционного сма-зочного масла в судовых дизелях;

3. Вторичная переработка (до 60 % от общего сбора) – П.

4. Промышленное использование (до 10 % от общего сбора) – К, Н/Н:

приготовление пластичных смазок;

– консервация оборудования, пропитка изделий, антикоррозион ная обработка;

– смазка грубых узлов трения (ходовой части землеройной техни ки, бульдозеров, шарнирных соединений экскаваторов, бурового само ходного оборудования, тихоходных редукторов, ленточных и цепных конвейеров и иного оборудования;

– использование для холодной прокатки металлов;

– добавка в сырьевую смесь при коксовании угля;

– использование при флотационной очистке руды на обогатитель ной фабрике;

– использование при закалке металлоизделий;

– использование в качестве масляной основы смазочно-ох лаждающих и технологических составов;

– приготовление асфальта и битумов;

– отверждение ОСМ, получение покрытий, наполнителей, изо ляционных материалов, отвердителей;

– получение твердых топлив (отверждение и брикетирование) – использование в качестве пылесвязывающего средства при строительстве дорог;

– использование в производстве масляных препаратов химиче ских средств защиты растений в агросекторе.

5. Сжигание в качестве топлива для получения тепловой энергии (до 20 % от общего сбора) – Н/Н Примечание: Н – применение по прямому назначению, К– применение по косвенному назначению, Н/Н – применение не по назначению ОСМ обрабатываются путём очистки, регенерации и вторичной переработки [15]. Очистка предполагает удаление из ОСМ одного из загрязнителей, например механических примесей или воды. Методов очистки разработано достаточно большое количество, причём эти ме тоды проработаны конструктивно и аппаратно. Вторичная переработ ка предполагает глубокую переработку преимущественно смесей ОСМ с получением масляных дистиллятов и использует при этом промышленные методы [16]. Такая переработка возможна только при централизованном сборе ОСМ, очистка и регенерация которых на местах потребления нереальна или нецелесообразна. При этом возни кает проблема ликвидации неутилизируемых отходов, зачастую более экологически опасных, чем сами ОСМ.

Вторичная переработка находит применение в промышленных районах с высокой концентрацией производств – потребителей сма зочных материалов. Регенерация предполагает переработку ОСМ с получением товарных продуктов определенного назначения [17]. В современных экономических условиях пути рационального использо вания ОСМ имеют эколого-экономический антагонизм. С одной сто роны, очистка, регенерация, вторичная переработка являются затрат ными мероприятиями, включающими сбор, хранение, переработку ОСМ со всеми вытекающими энергетическими и прочими затратами.

На первый взгляд эти мероприятия экономически не выгодны. Однако с другой стороны, промышленное использование или сжигание ОСМ вроде бы менее затратно, но зато более экологически вредно. В таких случаях исходят из целесообразности. С экономической и практиче ской точек зрения регенерация более интересна, чем утилизация, так как в этом случае из ОСМ получаются компоненты базовых масел, цена которых получается в 2…3 раза ниже цены свежих базовых ми неральных масел получаемых из нефти при ее перегонке на нефтепе рабатывающих заводах [18].

Процессы регенерации позволяют экономить ценное нефтяное сырьё и снижают загрязнение окружающей среды. При проведении регенерации возможно использование как известных методов и их комбинаций, так и разработка и применение более современных и эф фективных технологий. Регенерация позволяет осуществлять перера ботку небольших объёмов ОСМ, собранных по сортам и маркам непо средственно у потребителей с использованием малогабаритных, ста ционарных, передвижных или мобильных установок.

Промышленное использование ОСМ для получения тепловой энергии сжиганием является вынужденной мерой утилизации. С од ной стороны, получают дешёвые продукты применения, которые по зволяют экономить аналогичные продукты из свежего нефтяного сы рья. С другой стороны, подобное использование требует первичной очистки ОСМ и добавление присадок и ингредиентов, позволяющих применять продукт по целевому назначению. Кроме того, некоторые процессы промышленного использования сопровождаются выделени ем канцерогенных газов. При сжигании ОСМ являются котельным то пливом. Преимущество этого вида утилизации заключается в высокой теплотворной способности и низкой температуре застывания. Однако, ОСМ содержат большое количество топлива, воды, тяжёлых металлов (особенно свинца), хлора и других вредных примесей. При их сжига нии выделяется большое количество трудно удаляемых золы и агрес сивных дымовых газов. Самым неэффективным и экологически опас ным является сжигание ОСМ в качестве топлива.

Анализ путей экономии ОСМ показал, что наиболее эффективны ми являются утилизационные мероприятия. Среди утилизационных мероприятий – регенерация является одним из лучших способов ути лизации, так как регенерация снижает объём конечных отходов, свя зывает и нейтрализует их экологически вредные компоненты, вместе с тем обеспечивает возможность многократного использования сырья, что приводит к увеличению местных ресурсов получения смазочных материалов. Использование регенерированных масел даёт большой экономический эффект, обеспечивает экономию нефтепродуктов, уменьшает количество отходов, загрязняющих окружающую среду.

При правильной организации сбора, хранения и регенерации ОСМ повторно можно использовать до 75 % от их первоначального количе ства. В современных экономических условиях наиболее целесообраз на малотоннажная регенерация ОСМ. Однако на сегодня на предпри ятиях морского транспорта и судоремонтной промышленности не ре шаются вопросы реализации утилизационных мероприятий посредст вом регенерации, несмотря на то, что этот аспект экономии нефте продуктов чрезвычайно важен и позволяет решать как экономиче ские, так и экологические проблемы, возникающие от антропогенной деятельности человечества.

Список литературы 1. Григорьев, М. А. Качество моторного масла и надежность дви гателей / М. А. Григорьев, Б. М. Бунаков, В. А. Долецкий. – М. : Изд во стандартов, 1981. – 232 с.

2. Меджибовский, А. С. Новое поколение отечественных присадок / А. С. Меджибовский, С. Б. Борщевский, И. С. Левитина и др. // Мир нефтепродуктов. – 2000. – № 2. – С. 6–8.

3. Кича, Г. П. Научное и практическое решение проблемы высоко эффективной очистки моторного масла в судовых дизелях : дис. докт.

тех. наук : 05.08.05 / Кича Геннадий Петрович. – М., 1991. – 512 с.

4. Данилов, А. М. Присадки и добавки : справочник / А. М. Дани лов. – М. : Химия, 2000. – 230 с.

5. Школьников, В. М. Унификация ассортимента и оптимизация эксплуатационных свойств моторных масел / В. М. Школьников, Н. А. Кузнецов, В. Д. Резников // Cб. науч. трудов. – 1986. – № 204. – С. 128–139.

6. Соболев, Б. А. Производство смазочных масел предприятиями России / Б. А. Соболев // Мир нефтепродуктов. – 2000. – № 2. – С. 1–2.

7. Остриков, В. В. Повышение эффективности использования сма зочных масел путем разработки и совершенствования методов, техно логий и технических средств : Автореф. дис. д-ра. тех. наук. – Сара стов, 2000. – 49 с.

8. Павлов, А. Г. Новые требования к моторным маслам за рубежом / А. Г. Павлов, В. Д. Резников // Химия и технология топлив и масел. – 1994. – № 7. – С. 33–37.

9. Зеркалов, Д. В. Экономия нефтепродуктов : справочник. – М. :

Недра, 1990. – 191 с.

10. Школьников, В. М. Исследование вязкостно-температурных свойств синтетических масел с применением математического моде лирования / В. М. Школьников, Г. А. Трофимов и др. // Нефтепера ботка и нефтехимия. – 1985. – С. 10–11.

11. Беляев, Ю. Н. Способ создания постоянно действующего три бомеханического режима в смазочных системах механизмов / Ю. Н. Беляев, В. А. Чкалов, А. А. Рыженков // Cб. научн. тр. СПГАУ – Спб, 2000. – С. 176–186.

12. Арабян, С. Г. Смена моторных масел по их фактическому со стоянию – важнейший резерв экономии нефтепродуктов и увеличения ресурса двигателя / С. Г. Арабян, Е. Г. Минин // Двигателестроение. – 1986. – № 1. – С.60.

13. Азаркин, Н. Н. Отработанным нефтепродуктам – вторую жизнь / Н. Н. Азаркин // Механизация и электрификация сельского хозяйства – 1987. – № 12. – С. 64.

14. Ленивцев, Г. А. Обоснование режимов регенерации моторных масел с целью их повторного использования / Г. А. Ленивцев, В. Р. Глазков, В. Е. Мартьянов // Химмотология. – 1990. – С. 85–88.

15. Шашкин, П. И. Регенерация отработанных масел / П. И. Шашкин, И. В. Брай. – М. : Химия, 1970. – 304 с.

16. Пиковская, Е. В. Регенерация отработанных масел в США / Е. В. Пиковская, С. А. Сурин // Мир нефтепродуктов. – 2000. – № 4. – С. 23–25.

17. Фукс, И. Г. Экологические проблемы рационального исполь зования смазочных материалов / И. Г. Фукс, А. Ю. Евдокимов, Ш. М. Са мойхмедов. – М. : Изд–во « Нефть и газ», 1993. – 16 с.

УДК 621. В. В. Тарасов НАПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СРЕДСТВА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ Концепцией оптимальной утилизации отработанных смазочных материалов и масел (ОСМ) является регенерация, которая произво диться по следующим двум основным направлениям [1] – централи зованная регенерация и децентрализованная регенерация ОСМ.

Централизованная промышленная регенерация (ЦР) осуществля ется на крупных специализированных регенерационных станциях, це хах или заводах. В отношении контроля качества регенерированных материалов, подбора квалифицированных кадров, совершенства спо собов регенерации, модернизации производства, централизованная система на крупных промышленных установках имеет явные пре имущества перед децентрализованной. Централизованный пункт ре генерации снабжается отработанными маслами, поступающими как непосредственно от предприятий и организаций, так и с нефтебаз. По сле централизованной регенерации получают масляные дистилляты удовлетворительного качества для последующей доводки до уровня товарного масла. ЦР основана на глубоком крекинге и нейтрализации посторонних примесей природными сорбентами. Промышленные ре генерационные заводы являются крупными потребителями энергоре сурсов. Суммарное потребление энергии составляет 8...8,2 % от объё ма перерабатываемых ОСМ [2]. Затраты энергии разных видов рас пределяются следующим образом: топлива – 55...57 %;

тепловой 32...35 %;

электрической – 10...17 %. Характерными особенностями энергообеспечения при этом являются: зависимость от ТЭЦ, устанав ливающих непрогнозируемые ограничения на количество отпускае мой тепловой и электрической энергии;



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.