Dimensionarea, Exploatarea și Automatizarea Pompelor de Ungere a Motorului Principal

UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANȚA

FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator științific

Conf. Dr. Ing. Ion Omocea

[anonimizat]

CONSTANȚA, 2015

UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANȚA

FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ

Dimensionarea,

exploatarea și automatizarea pompelor de ungere a motorului principal

Coordonator științific

Conf. Dr. Ing. Ion Omocea

[anonimizat]

Constanța,2015

Declarație

Prin prezenta declar că Proiectul de diplomă/Lucrarea de disertatie cu titlul “Dimensionarea,exploatarea și automatizarea pompelor de ungere a motorului principal” este scrisă de mine și nu a mai fost prezentat niciodată la o altă facultate sau instituție de învățământ superior din țară sau străinătate. De asemenea, declar că toate sursele utilizate, inclusive cele de pe Internet, sunt indicate în lucrare, cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului:

toate fragmentele de text reproduse exact, chiar și în traducere proprie din altă limbă, sunt scrise între ghilimele și dețin referința precisă a sursei;

reformularea în cuvinte proprii a textelor scrise de către alți autori deține referința precisă;

rezumarea ideilor altor autori deține referința precisă la textul original.

Constanța, Ianuarie 2015

Absolvent Stoica Bogdan-Marian

_________________________

(semnătura în original)

CUPRINS

Introducere………………………………………………………………………………7

Capitolul 1. Instalația de ungere

1.1 Generalități.Rol și scheme funcționale……………………………………………………..8

1.2 Sistemul de ungere al motoarelor principale……………………………………..9

1.3 Elementele componente ale instalației de ungere navală……………………….11

1.3.1Circuitul de ungere cilindri…………………………………………………….14

1.3.2 Subsistemul de ungere al agregatelor de turbosupraalimentare…………….15

1.3.3 Subsistemul de răcire pistoane………………………………………………..16

1.4 Subsistemul de separare………………………………………………………..17

1.4.1 Elementele componente ale separatorului de tip MAPX……………………18

1.5 Structura sistemului de ungere………………………………………………..19

1.5.1 Pompele de circulație………………………………………………………..19

1.5.2 Pompele de ungere cilindri…………………………………………………….20

1.5.3 Separatoare centrifugale…………………………………………………….21

1.5.3.1 Elementele componente ale separatorului centrifugal…………………….28

1.5.4 Filtrele……………………………………………………………………….29

1.5.5 Răcitoarele de ulei…………………………………………………………..31

1.5.6 Tancurile de ulei……………………………………………………………32

1.5.6.1 Tancul pentru separarea uleiului…………………………………………33

1.5.6.2 Tancul de ulei de rezervă…………………………………………………33

Capitolul 2. Exploatarea si automatizarea pompelor de ungere

2.1 Subsistemul de ungere în circuit deschis…………………………………….35

2.2 Subsistemul de ungere în circuit închis……………………………………….35

2.3 Pregătirea sistemului de ungere………………………………………………36

2.4 Supravegherea motorului în funcționare……………………………………..37

2.5 Automatizarea sitemului de ungere cilindri………………………………….38

2.6 Inspecția periodică a pompelor……………………………………………….40

2.7 Alarme în sisteme de ungere…………………………………………………41

Capitolul 3. Dimensionarea instalației de ungere

3.1 Calculul pompei de transfer…………………………………………………..42

3.2. Calculul pompei de circulație…………………………………………………42

3.3 Calculul separatoarelor………………………………………………………..43

3.4 Calculul schimbătoarelor de căldură………………………………………….44

3.5 Calculul tancurilor de ulei………………………………………………………44

3.5.1 Calculul tancului de circulație………………………………………………45

3.5.2 Calculul tancului de ulei de rezervă………………………………………..45

Capitolul 4. Alegerea motoarelor electrice

4.1 Alegerea motoarelor electrice pentru pompele de circulație………………….46

Concluzii………………………………………………………………………………..49

Bibliografie………………………………………………………………………………50

LISTA FIGURILOR

Figura 1.1 Schema instalației de ungere…………………………………………………….13

Figura 1.2 Secțiune motor principal………………………………………………………..10

Figura 1.3 Subsistem ungere pistoane……………………………………………………..10

Figura 1.4 Circuit ungere cilindrii…………………………………………………………14

Figura 1.5 Tubulatură ungere de înaltă presiune………………………………………….14

Figura 1.6 Subsistemul de ungere al agregatului de turbosupraalimentare……………..16

Figura 1.7 Subsistemul de separare…………………………………………………….17

Figura 1.8 Separatorul de tip MAPX…………………………………………………..19

Figura 1.9 Pompă cu roți dințate………………………………………………………..20

Figura 1.10 Pompă cu angrenaje melcate (șurub)………………………………………20

Figura 1.11 Separator purificator……………………………………………………….22

Figura 1.12 Separator clarificator………………………………………………………22

Figura 1.13 Elementele componente ale discurilor oalei………………………………….24

Figura 1.14 Elementele componente ale capacului și corpului separatorului centrifugal………………………………………………………………………………28

Figura 1.15 Filtre grosiere…………………………………………………………………30

Figura 1.16 Filtre cu lamele metalice și autocurățire…………………………………..30

Figura 1.17 Filtre combinate de tip MICOM……………………………………………30

Figura 1.18 Filtre cu lamele si canal de descărcare a impurităților……………………..30

Figura 1.19 Răcitoare cu țevi…………………………………………………………….31

Figura 1.20 Răcitoare cu plăci…………………………………………………………..31

Figura 2.1 Schema de funcționare a sistemului Alpha Lubrificator System……………..39

Figura 2.2 Actuator…………………………………………………………………………………………….40

INTRODUCERE

Un rol important în alegerea acestei teme a fost determinată de importanța acestei instalații la bordul unei nave.Instalația prezentată în proiect este calculată pentru un portcontainer cu o putere a motorului de 39422,73 kW.Consider că este o bună oportunitate pentru a înțelege cum funcționează o instalație de ungere a unui motor naval.

Începând cu primul capitol este descrisă funcționarea instalației,sunt enumerate principalele componente ale unei asemenea instalații și rolul lor.În cel de-al doilea capitol se prezintă exploatarea și automatizarea pompelor unei instalații de ungere.Dimensionarea instalației de ungere este redata in capitolul trei.

În final,în capitolul 4 a fost realizată alegerea motoarelor electrice de acționare a pompelor instalației.

CAPITOLUL 1

INSTALAȚIA DE UNGERE

1. 1 Generalițăti.Rol și scheme funcționale

Are rolul de a filtra, răci și introduce uleiul de ungere sub presiune în zonele solicitate, în scopul reducerii frecării, a evacuării căldurii și protecției suprafețelor aflate în contact.

Sistemele de ungere întâlnite la nave se clasifică după:

modul de introducere a uleiului în zona de lucru:

sub presiune:

joasă, la ungerea lagărelor greu solicitate ale motorului;

înaltă, la ungerea cilindrilor motoarelor lente;

gravitațional, variantă ce înlocuiește ungerea de joasă presiune la sisteme mai puțin solicitate, presiunea fiind creată de o coloană de ulei;

prin barbotare, la motoarele cu carter umed;

prin stropire, la ungerea mecanismelor cu roți dințate;

ceață de ulei, la ungerea mecanismelor complexe ușor solicitate și/sau care lucrează la turații ridicate;

mixt;

natura circuitului realizat:

circuit deschis, prezent doar la motoarele lente care utilizează combustibil greu;

circuit închis;

modul de antrenare al pompelor de ulei:

independent;

articulate pe motor;

mixt;

ansamblul deservit:

cilindri, circuit deschis la motoarele lente;

cap de cruce, paliere și bielă;

mecanisme de distribuție;

agregate de turbosupraalimentare;

linia axială;

compresor;

reductor;

În funcție de sistemul de ungere folosit, motoarele navale se clasifică în:

motoare cu carter umed, uzual la motoarele auxiliare;

motoare cu carter uscat, la motoarele principale.

Sistemele de ungere navale sunt compuse din mai multe componente majore cum ar fi:

subsistemul de ambarcare și transfer uleiuri, care face parte din instalațiile generale ale navei, neintrând în sfera de interes al acestei lucrări, nefiind deci prezentat; acesta are rolul de a depozita și vehicula uleiurile existente la navă asigurând alimentarea cu uleiurile corespunzătoare celorlalte subsisteme și evacuarea celor uzate;

subsistemul de separare care realizează regenerarea uleiului lucrat prin eliminarea corpurilor străine și a apei;

subsistemul de ungere al motorului principal, care are rolul de a unge și răci mecanismele motorului principal și care, la rândul său, cuprinde o serie de subsisteme;

subsistemul de ungere al motoarelor auxiliare;

subsistemul de ungere al reductoarelor și lagărelor liniei axiale, care de asemenea nu va fi prezentat.

1.2 Sistemul de ungere al motoarelor principale

Sistemul de ungere al motoarelor principale lente este deosebit de complex și se caracterizează prin existența tuturor tipurilor de ungere. Componentele cele mai importante sunt :

subsistemul de ungere de joasă și medie presiune, realizat în circuit închis, care deservește toate mecanismele motorului și realizează chiar și răcirea pistonului la unele motoare;

subsistemul de ungere al agregatului de supraalimentare;

subsistemul de înaltă presiune, de ungere cilindri în circuit deschis.

Sistemul de ungere de joasă presiune al motoarelor lente este prezentat în figura 1.1; este de tipul cu carter uscat, tancul de circulație ulei aflându-se sub motorul principal în dublul fund, sub formă de tanc structural și prevăzut cu serpentină de încălzire cu abur. Din acest tanc, după ce a trecut prin filtrele magnetice FM, uleiul este aspirat de pompele de circulație ulei PU, care sunt în marea majoritate a cazurilor acționate electric și mai rar articulate pe motor. Acestea, ca de altfel toate componentele de importanță vitală de la bordul navelor, sunt dublate, una fiind mereu pe stand-by. Uleiul refulat la o presiune 610 bar este trecut prin răcitoarele de ulei RU, unde, sub controlul valvulei termoregulatoare VTR, comandată pneumatic de un dispozitiv de automatizare în funcție de temperatura de intrare a uleiului în motor, este răcit până la valoarea optimă stabilită de constructor, care pentru motoarele lente este în jurul valorii de 40oC. De la răcitoare, uleiul trece prin filtrul principal FP, care, la navele moderne, poate fi automat cu autocurățire, montat în paralel cu un filtru manual și prin filtrul indicator fin FF, după care intră în magistrala de ungere, de unde se distribuie la toate mecanismele motorului, prin ramificații separate (figura 1.2) pentru ungerea:

capului de cruce și a lagărelor maneton, în unele cazuri și pentru răcirea pistonului, așa cum este prezentat în figura 1.3, acest sistem fiind considerat de medie presiune, legat de magistrala de ungere printr-un sistem de tubulaturi articulate sau telescopice;

lagărelor palier și a celui de împingere, arborele cotit naval nefiind prevăzut cu canale de ungere în brațe și fusuri, numit sistem de joasă presiune, care este alimentat tot din magistrala principală, dar printr-un reductor de presiune;

lagărelor axului cu came și a pompelor de injecție;

mecanismului de distribuție și echilibrare (lanțul de antrenare sau roți dințate);

a altor mecanisme funcție de tipul de motor utilizat.

Figura 1.2 Figura 1.3

1.3 Elementele componente ale instalației de ungere navală.

1 – motor principal;

2 – pompe circulație ulei ungere;

3 – răcitoare ulei;

4 – valvulă termoregulatoare cu trei căi;

5 – filtru automat;

– filtru indicator;

7 – filtru pentru ungere turbină;

8 – pompă de ungere cilibndrii (pompă Bosch)

9 – tanc de circulație ulei;

10 – filtru magnetic;

11 – servomotor (element de execuție);

12 – electrovalvulă pentru comanda aerului de lucru;

13 – tablou de automatizare;

14 – tanc ulei de ungere turbină;

15 – tanc de rezervă, ulei ungere cilindrii pentru funcționarea pe combustibil greu;

16 – tanc de rezervă, ulei ungere cilindrii pentru funcționarea pe combustibil ușor;

17 – tanc de serviciu ulei ungere cilindrii;

18 – pompă de transfer ulei ungere cilindrii;

19 – pompă manuală (BKF);

20 – filtru;

21 – separator ulei;

22 – încălzitor ulei;

23 – oală de condens;

24 – pompa separatorului;

25 – pompă de circulație ulei ungere în circuit închis;

26 – preâncălzitorul ulei;

27 – oală de condens;

28 – indicator de măsurare a nivelului;

29 – semnalizare nivel maxim;

30 – semnalizare nivel minim;

31 – manometre;

32 – presostat diferențial;

33 – supapă de siguranță;

34 – presostat;

35 – dispozitiv de alarmă și trecere pe pompa de rezervă când pesiunea realizată de pompa care funcționează este mai mică decât valoarea prescrisă;

36 – vașvulă unisens;

37 – motor electric;

38 – bec de semnalizare functionare motor electric;

39 – termometru pe intrarea apei de mare;

40 – termometru pe ieșirea apei de mare;

41 – termometru pe intrarea uleiului de ungere;

42 – termometru pe ieșirea uleiului de ungere;

43 – aerisire răcitoare;

44 – anozi de sacrificiu;

45 – valvulă de golire;

46 – vizor;

47 – traductor de temperatură;

48 – termostat montat pe intrarea uleiului de ungere;

49 – dispozitiv de alarmă temperatură ridicată;

50 – dispozitiv de alarmă temperatura ridicată și stp motor principal;

51 – presostat;

52 – dispozitiv de alarmă presiune scăzută;

53 – dispozitiv de alarmă presiune scăzută și stop MP;

54 – aerisiri;

55 – guri de ambarcare ulei;

56 – valvule de drenare (golire);

Figura 1.1

1.3.1 Circuitul de ungere cilindri prezentat în figura 1.4 este un circuit deschis, separat de circuitul principal de ungere.

Uleiul folosit este de alt tip, diferit de cel folosit la ungerea mecanismelor motorului, și are proprietăți specifice. Sistemul este alimentat gravitațional dintr-un tanc până la pompele de ungere de înaltă presiune, care sunt pompe cu pistoane de o construcție specială, prevăzute cu sticle pentru urmărirea ratei de ungere. Tubulatura de ungere de înaltă presiune de diametru redus leagă pompele de ungători (figura 1.5), dispuși uniform pe toată circumferința cămășii și prevăzuți cu supape de siguranța pentru a preveni suprasolicitarea pistonașelor pompei pe durata arderii și destinderii, când presiunea în cilindru crește foarte mult.

Figura 1.4

Figura 1.5

Poziționarea ungătorilor și a orificiilor de ungere se poate face

uni-level (pe un singur rând):

high-level, la partea superioară a cămășii, ungere utilizată la motoarele mai vechi;

low-level,la distantă mai mare de partea superioară decât modelul consacrat high-level;

multi-level (pe mai multe nivele): ungere utilizată la motoarele moderne și care conferă flexibilitatea necesară prevenirii uzurii corozive în partea superioară a cămășii și a celei adezive în partea inferioară, printr-o dozare corespunzătoare a lubrifiantului între cele două rânduri de canalizații de ungere (superior/inferior), care poate fi 50/50% la începutul funcționării, pentru ca ulterior sã se modifice spre 70/30%.

Uleiul de ungere distribuit de ungători este parțial dispersat într-o peliculă foarte fină de către segmenți pe oglinda cămășii, iar o parte este consumat în procesul de ardere.

Din aceste motive, se impune ca uleiul de ungere cilindri să aibă calități superiore de aderență la suprafața cămășii, proprietăți detergente și anticorozive, pentru a preveni efectele acțiunii produșilor rezultați din arderea combustibililor navali grei cu conținut ridicat de sulf și cenușă.

1.3.2 Subsistemul de ungere al agregatelor de turbosupraalimentare, poate fi, la motoarele lente de propulsie:

independent de sistemul de ungere de joasă presiune al motorului; în aceste condiții el dispune de un tanc separat de alimentare, iar uleiul este diferit de cel pentru ungerea motorului;

ramificație a sistemului de ungere de joasă presiune a motorului.

Indiferent de tipul de cuplare, subsistemul de ungere al agregatului de turbosupraalimentare are o schemă asemănătoare cu cea din figura 1.6. Alimentarea sistemului se face la o presiune în jurul valorii de 910 bar, prin tubulatura 1, filtrul grosier 2, al cărui grad de îmbâcsire este controlat de manometrul diferențial 3, valvula regulatoare 4 și tubulatura 5 la tancul tampon 6, situat la aproximativ 8 m înălțime față de axul agregatului de supraalimentare și care are rolul de a asigura alimentarea agregatului cu ulei în caz de avarie pentru o scurtă perioadă de timp. Tancul este prevăzut cu tubulatură de preaplin 20, dotată cu vizor 16 și aerisire 19, precum și cu semnalizator de nivel 7, care este cuplat la sistemul de alarmă vizuală și sonoră a instalației și temporizat prin valvula comandată electromagnetic 8 la sistemul 9 de protecție al motorului, care întrerupe alimentarea cu combustibil. Valvula 8 este poziționată pe tubulatura 10 de la apa de răcire pistoane a dispozitivului de protecție 9. Din tancul tampon, prin tubulatura 13 și filtrele fine 14, uleiul ajunge la cele două agregate ale sistemului de supraalimentare 15. Presiunea de ungere este controlată de manometrele 18, care sunt cuplate și la sistemul de alarmă al instalației. Uleiul lucrat este drenat prin tubulatura 17, prevăzută cu două vizoare pentru supravegherea locală a instalației.

Figura 1.6

1.3.3 Subsistemul de răcire pistoane (figura. 1.3) este prezent la motoarele moderne, care, în loc de circuitul de răcire clasic cu apă tehnică, folosesc pentru răcirea pistoanelor ulei din circuitul de ungere de joasă presiune al motorului principal. Astfel, din circuitul de alimentare al capului de cruce, de regulă prin interiorul tijei pistonului, uleiul este adus pe suprafața interioară a capului pistonului, pe care îl răcește. Există și la acest sistem mai multe variante de răcire prin spălarea suprafețelor fierbinți (figura 1.3);

prin stropire cu jet de ulei;

mixt.

Uleiul lucrat este evacuat din zona de lucru, fie direct în carterul motorului, fie pe un traseu exterior celui de alimentare, prin tija pistonului la colectorul de evacuare și de acolo în tancul de circulație. Acest sistem prezintă avantajul simplificării sistemului de răcire al pistonului și evitarea contaminării cu apă a uleiului de ungere, dar, în schimb, mărește cantitatea de ulei din circuitul de ungere, acesta având căldură specifică mai mică decât apa și preț de cost mult mai ridicat.

1.4 Subsistemul de separare

Prezentat în figura 1.7, realizează separarea centrifugală a uleiului din tancul de circulație. Separatorul de ulei având o construcție asemănătoare celui de combustibil de tip clarificator, preia uleiul din tancul de circulație cu pompa proprie, după care îl încălzește la o temperatură optimă, de regulă 6087oC în preîncălzitor și apoi îl separă centrifugal și îl refulează tot în tancul de circulație. Separarea centrifugală asigură îndepărtarea apei și a particulelor solide cu dimensiuni mai mari de 0.02 mm. Debitul separatorului este astfel ales încât să poată realiza separarea întregii cantități de ulei din circuitul de ungere în 24 ore de funcționare continuă.

Figura 1.7

1.4.1 Elementele componente ale separatorului de tip MAPX

1.Roata de mână;

2.Vizor;

3.Alimentare cu apă pentru etanșarea hidraulică;

4.Intrare ulei pentru separare;

5.Ieșire ulei separare;

6.Valvula de verificare;

7.Oală turnată;

8.Valvulă de control;

9.Distribuitorul;

10.Drenarea slamului;

11.Ambreiaj cu fricțiune;

12.Tubulatură de intrare;

13.Tubulatură de alimentare;

14.Pompă de evacuare;

15.Capacul separatorului;

16.Colector;

17.Șurub de strângere;

18.Calotă inelară;

19.Vizor luminat electric;

20. Axul oalei;

21.Lagărul superior (rulment cu bile );

22.Tahometru;

23.Indicator de viteză;

24.Bușon umplere pentru ulei ungere;

25.Frănă;

26. Roată melcată;

27.Sticlă de nivel ulei;

28. Dop de drenare.

Figura 1.8

1.5 Structura sistemului de ungere

Sistemele de ungere navale sunt instalații deosebit de complexe și au un număr considerabil de elemente componente. Dintre acestea, în continuare vor fi prezentate succint doar cele mai reprezentative:

pompele de circulație;

pompele de ungere cilindri;

tancurile de circulație;

separatoarele de ulei;

schimbătoarele de căldură (răcitoarele);

filtrele.

1.5.1 Pompele de circulație, sunt folosite în circuitele închise de ungere si sunt:

cu roti dințate, utilizate frecvent la motoarele de puteri mici, când sunt antrenate direct de motor, putând fi cu angrenare:

exterioară,prezentată în figura 1.9, cel mai frecvent întâlnite;

interioară, au debite mai mari, dar sunt mai complicate constructiv de aceea sunt mai rar folosite;

Cele folosite în sistemele de ungere au randamente de 6075 %, presiuni de refulare până la 15 bar și debite cuprinse între 0.1350 m3/h, care variază puțin la modificarea rezistențelor pe refulare, dar sunt foarte sensibile la creșterea înălțimii de aspirație, oricum redusă; principalul lor dezavantaj este însă nivelul de zgomot foarte ridicat; ele sunt foarte răspândite datorită simplității constructive și prețului de cost foarte redus;

cu angrenaje melcate (șurub): au gabarite mai mari decât cele cu roți dințate, sunt construcții relativ simple, silențioase, cu grad de emulsionare redus și fiabilitate mare în exploatare (figura 1.10); cele utilizate în instalațiile de ungere au randamente de 6085%, debite 21250 m3/h și presiuni de refulare de până la 15 bar, care se mențin la modificarea rezistențelor pe traseul de refulare, dar scad rapid la creșterea înălțimii de aspirație; principalele lor avantaje, în comparație cu pompele cu roți dințate, cărora au început să le ia locul, sunt: debite și randamente mai mari, nivelul de zgomot și vibrații mult mai redus și gradul scăzut de emulsionare, ceea ce contribuie la creșterea eficienței procesului de separare, ele fiind recomandate de IMO.

Ambele tipuri de pompe sunt prevăzute cu regulatoare de presiune.

Figura 1.9 Figura 1.10

1.5.2 Pompele de ungere cilindri sunt folosite în circuit deschis și sunt de tipul cu pistoane acționate de came. Sunt uzual grupate mai multe pistonașe într-o singură pompă, deservind unul sau mai mulți cilindri. Mișcarea de rotație a camelor este obținută de la un mecanism cu clichet acționat prin intermediul unui braț reglabil în funcție de sarcină de la arborele de antrenare.

1.5.3 Separatoare centrifugale

Separarea centrifugală se aplică combustibilului și uleiului utilizate în motoarele navale pentru reducerea cantității de impurități și apă. Combustibilii, în mod deosebit cei grei, ca și lubrifianții utilizați în domeniul naval au un conținut ridicat de apă și impurități, densitatea lor fiind apropiată de cea a apei, motiv pentru care separarea gravitațională se face foarte lent, împiedicată fiind și de mișcările navei. Din acest motiv, pentru creșterea eficienței procesului de separare, pe lângă decantare (separarea gravitațională) se aplică obligatoriu și separarea centrifugală.

Funcționarea separatorului centrifugal se bazează pe separarea particulelor în funcție de masa lor specifică, într-un câmp centrifugal de forțe.

Purificarea este operația ce constă în separarea integrală a apei și grosieră a impurităților. Separatorul purificator (figura. 1.11), spre deosebire de cel clarificator, are un circuit separat de eliminare continuă a apei rezultate în urma procesului de separare. Pe acest circuit, pentru menținerea unei interfețe de separare corect poziționate în raport cu discurile, se dispune un disc gravitațional care joacă rolul unui diafragme regulatoare de debit, alegerea acestuia funcție de densitatea fluidului separat fiind o importantă problemă de exploatare.

Principiul de funcționare este vizibil în figură. Lichidul dintre discurile de separare este separat prin centrifugare și împărțit într-o componentă ușoară și o componentă grea. Componenta ușoară a lichidului (uleiul) curge în interior dea lungul suprafeței superioare a discurilor oalei în timp ce componenta grea (apă și reziduri) este amplasată în direcție opusă de-a lungul suprafeței inferioare a discurilor oalei în camera de decantare a rezidurilor. Oala purificatoare are două ieșiri. Una dintre ele servește la evacuarea lichidului greu (în primul rând apă și o parte din impuritățile solide) în timp ce cealaltă ieșire servește la evacuarea componentei ușoare a lichidului. Majoritatea impurităților solide se instalează în camera de decantare a rezidurilor în oala separatorului.

Figura 1.11

Clarificarea este operația de separare fină a impurităților și a urmelor de apă. Separatorul clarificator (figura 1.12) este identic constructiv cu cel purificator, cu deosebirea că circuitul de separare al apei este blocat de un disc montat în locul celui gravitațional, apa separată fiind eliminată odată cu impuritățile.

Principiul de funcționare a oalei utilizate ca, clarificator este vizibilă în figură. Procesul de clarificare are loc în spațiul dintre discurile oalei. Rezidurile și alte impurități solide sunt separate de ulei prin centrifugare împreună cu cantități mici de componente grele (apă). Uleiul este o componentă ușoară care curge către centrul oalei. Uleiul curățat curge de-a lungul axului superior al oalei și iese prin evacuarea oalei. Impuritățile sunt direcțonate radial pe suprafața inferioară a discului și trec în camera de descărcare a oalei unde sunt stocate pe marginea peretelui.

Figura 1.12

Stabilirea poziționării corecte a suprafeței de separație este o problemă esențială pentru funcționarea separatoarelor. Pentru o bună funcționare, aceasta trebuie să se găsească între muchile exterioare ale pachetului de discuri și a discului superior, astfel:

poziționarea acesteia în interiorul pachetului de discuri (figura 1.13) duce la reducerea eficienței separării prin reducerea lungimii de curgere și la creșterea cantității de apă în fluidul separat;

poziționarea acesteia în exteriorul discului superior duce la apariția fluidului separat în tubulatura de evacuare a apei la purificatoare.

Calitatea separării (poziția interfeței de separare) este influențată de o multitudine de factori, dintre care cei mai importanți sunt:

densitatea fluidului, care este și cel mai important, în funcție de acesta apărând și unele limitări;

prezența unui disc gravitațional adecvat la cele purificatoare, ales funcție de densitatea fluidului separat, contribuie la reducerea sensibilității poziției interfeței la acțiunea diverșilor factori perturbatori;

debitul de fluid, care cu cât este mai mare, reduce calitatea separării;

vâscozitatea fluidului, reglată prin temperatură, pentru un fluid dat, influențează regimul de curgere, creșterea acesteia reducând calitatea separării.

Reglarea interfeței de separare poate fi făcută cu ajutorul discului gravitațional astfel:

deplasarea spre interior se poate realiza micșorând diametrul discului gravitațional;

deplasarea interfeței spre exterior se realizează mărind diametrul discului.

O separare de calitate se poate realiza prin alegerea unui diametru corespunzător a discului gravitațional în funcție de caracteristicile combustibilului ce urmează a fi separat și de temperatura de separare, fiecare agregat de separare fiind livrat cu un set de discuri gravitaționale, având aceeași valoare a diametrului exterior și valori diferite ale diametrului interior, marcate prin ștanțare pe fiecare disc în parte. Determinarea valorii corecte a diametrului interior al discului gravitațional se poate face analitic, cu ajutorul tabelelor, utilizând diagrame sau prin încercări succesive.

Figura 1.13

Elementele componente ale discurilor oalei

A – capacul oalei;

B – coroană de fixare;

C – fundul mobil al oalei;

D – corpul oalei;

E – stivă de discuri.

Selectarea prin încercări succesive. Deoarece în practică, în condițiile de la bordul navei, nu se poate determina exact greutatea specifică a amestecului de apă, ulei sau combustibil, sedimente, necunoscând nici proporția componentelor din amestec și nici greutatea lor specifică, se recurge la metoda încercărilor succesive. Prin această metodă se fac teste de separare folosind dimensiuni din ce în ce mai mari ale discului gravitațional, până ce apare ulei sau combustibil în racordul de evacuare a reziduurilor. În acel moment, separarea se oprește și se revine la discul anterior. Evident, în cursul acestor teste toți ceilalți parametri care influențează procesul de separare (temperatura amestecului, temperatura apei de spălare, cantitatea apei de spălare) trebuie menținuți constanți, pentru a nu influența rezultatele. Această metodă pare a fi cea mai bună, deoarece reușește să țină seama de toți factorii aleatori care apar în procesul separării, dar este dificil de aplicat, fiind necesare montări și demontări repetate ale discului gravitațional.

Stabilirea temperaturii de separare, celălalt parametru important al procesului de separare, se face utilizând tabele furnizate de firma producătoare, care, în funcție de vâscozitatea de referință sau de alte caracteristici, furnizează valoarea temperaturii recomandate de separare, care de regulă se situează între 40 și 98°C, corespunzătoare vâscozităților extreme înregistrate pentru motorină și combustibili grei reziduali.

Frecvent, în exploatarea curentă se utilizează temperaturi de separare de:

85-90 °C pentru ulei;

95-98°C pentru combustibil greu.

Creșterea temperaturii de separare influențeazâă favorabil procesul de separare, dar depășirea anumitor valori poate duce la volatilizarea fracțiunilor ușoare existente în combustibil și evaporarea apei.

Clasificarea separatoarelor centrifugale se poate face în funcție de:

modul de eliminare al apei în:

separatoare purificatoare;

separatoare clarificatoare;

modul eliminare al impurităților colectate:

separatoare cu autodescărcare;

separatoare cu descărcare manuală,

În continuare, se va prezenta un separator Alfa Laval tip MAPX cu autodescărcare, care, în prezent, este unul dintre tipurile cele mai rãspândite.

Funcționarea ca purificator, presupune pornirea separatorului și aducerea lui la turația de regim, după care tamburul de separare este umplut cu apă.

Această cantitate de apă introdusă la începutul separării este necesară, deoarece funcționarea corectă a separatorului în procesul de purificare necesită existența unui lichid de etanșare în spațiul de reziduuri înainte de admiterea uleiului de tratat; dacă nu s-ar introduce apă în interiorul cupei, uleiul admis ar fi refulat în exterior, prin spațiile prevăzute pentru evacuarea apei murdare. După ce tamburul s-a umplut cu apă, preferabil de aceeași temperatură cu cea a combustibilului, se începe introducerea combustibilului pe la partea superioară a tamburului. Acesta dislocă o cantitate de apă din cupă, până când se stabilește un anumit nivel și o anumită zonă de separație între apă și combustibil. S-a arătat că această zonă este verticală, iar poziția ei față de axa de rotație este dată de raportul greutăților specifice al lichidelor prezentate în tambur. Este esențial pentru procesul de separare ca această zonă sã fie corect poziționată. Forța centrifugă divide amestecul într-o componentă ușoară, purificată, care se mișcă de-a lungul suprafețelor superioare ale discurilor spre centru și o componentă grea (apă și sedimente) care curge spre exterior, de-a lungul suprafeței inferioare a discurilor. Suprafața lor bine șlefuită permite reziduurilor solide să se miște ușor către spațiul de colectare a reziduurilor. Această mișcare produce simultan și o autocurățire a discurilor. Combustibilul purificat și apa separată sunt descărcate sub presiune datorită prezenței discurilor duble care acționează ca niște pompe, în mod continuu, în tancurile aferente. Reziduurile solide rămân în spațiul de reziduuri al cupei, sub forma unor depuneri pe pereții verticali ai acesteia. În procesul de purificare, este recomandat adaosul de apă curată, la aceeași temperatură cu cea a combustibilului. Prin adaosul de apă, particulele ușoare, precum și urmele acide foarte dăunătoare, sunt spălate și evacuate din separator, odată cu apa murdară. Acest mod de lucru, permite o mărire a intervalului de timp între două spălări, precum și reducerea riscului de coroziune.

Funcționarea separatorului drept clarificator se deosebește de cea anterioară prin faptul că majoritatea impurităților ce trebuiesc separate sunt solide. În acest scop se folosește același tambur și același set de discuri ca la purificare. Singura deosebire este aceea că la partea superioară a tamburului se montează un inel de închidere care închide orificiul de evacuare a apei; de asemenea, nu mai este necesară introducerea apei de etanșare a tamburului la începutul operațiunii de separare. În rest, procesul de clarificare decurge în mod identic cu cel de purificare, reziduurile solide fiind adunate în spațiul de reziduuri, iar combustibilul clarificat fiind refulat în exterior.

Descărcarea separatorului și repunerea sa în funcțiune este realizată de o unitate de comandă funcție de un program de timp prestabilit. Operațiunea se execută fără oprirea motorului electric de acționare și este posibilă datorită construcției speciale a tamburului care are cupa inferioară a camerei de separare mobilă. Menținerea ei în poziția închis se realizează cu ajutorul unei perne de apă menținută sub presiune de forța centrifugă.

Când se inițiază procesul de descărcare automatul de comandă execută următoarele operațiuni:

întrerupe alimentarea cu combustibil;

introduce o cantitate prestabilită de apă pentru a evacua combustibilul existent în cupă;

deschide circuitul apei de comandă care înlătură perna de apă, aceasta drenându-se și, sub acțiunea presiunii din interior create de forța centrifugă, cupa inferioară se deplasează în jos, deschide orificiile de golire și permite expulzarea reziduurilor și a apei;

închide apa de comandă, care permite refacerea pernei de apa sub cupa inferioară care se ridică și închide spațiul de separare;

introduce apă în tambur pentru refacerea etanșării (doar la purificare);

deschide circuitul de admisie a combustibilului în separator și procesul de separare se reia.

Buna funcționare a separatorului, așa cum s-a prezentat anterior, este condiționată de asigurarea unui debit de alimentare și a unei temperaturi de separare cât mai constante pe întreaga durată a procesului de separare. Pentru aceasta, separatorul se montează într-un circuit complex comandat de un sistem de automatizare, care trebuie să asigure o constanță a debitului reglat în limita a 1% și a temperaturii de separare de 2°C.

1.5.3.1 Elementele componente ale capacului și corpului separatorului centrifugal

Figura 1.14

B1 – capacul separatorului;

B2 – șurub pentru capac;

B3 – oring (inel de cauciuc) pentru capacul separatorului;

B4 – colector;

B5 – oring pentru colector;

B6 – șurub pentru colector;

B7 – dispozitiv de prindere (opritor) pentru șurubul colectorului;

B8 – pârghie de declanșare pentru opritor;

B9 – șurub de prindere a opritorului;

B10 – inel pentru corpul separatorului;

B11 – șurub pentru corpul separatorului;

B12 – capacul pentru lagărul superior;

B13 – oring;

B14 – șaibă de distanțare pentru debitmetru;

B15 – roată de mână pentru șuruburile de prindere;

B16 – dispozitiv de prindere pentru șuruburi;

B17 – șurub articulat pentru capac;

B18 – orificiu (taler) pentru reziduri;

B19 – cot de preaplin pentru valvula de control;

B20 – tubulatură de legare pentru corpul separatorului;

B21 – șurub pentru lagărul superior;

B22 – perete de ventilație;

B23 – bucșă pentru lagărul inferior;

B24 – etanșarea pentru bucșă;

B25 – piuliță cu șaibă pentru bucșă.

1.5.4 Filtrele, la fel ca cele de combustibil, pot fi:

grosiere, care se montează la prizele de introducere a uleiului în sistem, înainte de pompa de transfer și sunt de regulă cu curățire manuală (figura 1.15);

fine, care se montează în circuitul de ungere după răcitoarele de ulei; datorită debitelor mari ce trebuiesc vehiculate, pentru a nu mări exagerat dimensiunile; filtrele fine de ulei au finețea de doar 0.01 mm; acestea sunt uzual cu lamele metalice și autocurățire,prezentate în figurile 1.16 și 1.17 (de tip combinat MICOM) și 1.18 (cu lamele și canal de descărcare a impurităților).

Pentru curățirea impurităților mai mici de 0.01 mm se folosesc filtre magnetice volumice și filtre centrifugale,care rețin impurități cu dimensiuni mai mari de 0.0030.005 mm, dar sunt străbătute de doar 515% din cantitatea vehiculată de ulei. Curățirea unei baterii de filtre se realizează prin inversarea curgerii în elementul ce urmează a fi curățat. Filtrele fine de ultimă generație sunt cu autocurățire și automatizate.

Figura 1.15 Figura 1.16

Figura 1.17 Figura 1.18

1.5.5 Răcitoarele de ulei sunt schimbătoare de căldură de suprafață care pot fi de tipul:

cu țevi, prezentate în figura 1.19, la care apa trece prin țevi, iar uleiul printre țevi; pentru mărirea eficienței răcirii, spațiile de ulei sunt prevăzute cu șicane, care contribuie la intensificarea schimbului de căldură; răcitoarele cu țevi pot fi cu:

țevi drepte, preferate pentru că se curăță ușor, dar cu probleme de etanșare datorită dilatării;

țevi in formă de U;

Figura 1.19

cu plăci, prezentate în figura 1.20, care în ultima vreme sunt foarte răspândite.

Cea mai mare problemă legată de exploatarea acestora este pericolul contaminării cu apă a uleiului; din acest motiv, presiunea uleiului trebuie să fie mai mare decât a apei de răcire, iar la ieșirea apei din răcitor se prevede un indicator care poate semnala prezența uleiului în apă.

Pentru menținerea unei eficiențe ridicate a răcirii, spațiile de ulei care se îmbâcsesc relativ ușor sunt racordate la sisteme de curățire chimice.

Figura 1.20

1.5.6 Tancurile de ulei

Tancurile de ulei sunt de două feluri:

de circulație:

structurale, sub motor, cel mai frecvent întâlnite la motoarele mari;

deasupra paiolului, foarte rar întâlnite;

baia de ulei, la motoarele auxiliare, semirapide și rapide;

tancuri tampon, de tipul celui prezentat la ungerea agregatului de turbosupraalimentare;

de depozitare.

Tancurile de ulei se aseamănă cu cele de combustibil și sunt dotate asemănător cu:

tubulatură de aerisire scoasă pe punte, prevăzută cu guri de ventilație protejate la apă și flacără;

tubulatură de preaplin cu vizor;

structuri pentru limitarea suprafețelor libere;

autoclave pentru curățire și inspecție;

sorburi;

valvule de golire;

sticle de nivel;

sisteme de măsurare și semnalizare a nivelului de la distanță.

Dintre acestea, o construcție mai aparte o au tancurile structurale de circulație, situate sub motorul principal. Acestea sunt construite în dublul fund, sunt izolate de restul tancurilor cu coferdamuri, pentru a evita contaminarea și au o ușoară înclinație pupa spre zona unde se găsește sorbul de ulei al pompei de ungere. Drenajele din carter trebuie să fie suficient de lungi, astfel încât să rămână imersate în ulei în orice condiții, realizând în acest mod izolarea carterului de gazele din tanc.

În funție de tipul motorului, de schema instalației de ungere, poziția motorului și dimensiunile C.M., numărul rezervoarelor de ulei circulație, poate fi diferit.Pentru un anumit sistem de ungere cu cât numărul de circulație (raportul între debitul pompei de circulație și volumul uleiului din rezervorul de circulație și din sistemul de ungere ) va fi mai mare, cu atât va fi mai accelerată îmbătrânirea uleiului și deci reducerea duratei lui de serviciu.

La sistemele de ungere la care uleieul este folosit și ca fluid de răcire, pentru răcirea pistoanelor, durata de serviciu este mai redusă decât la sistemele la care uleiul e folosit numai pentru ungerea motorului.

Înlocuirea uleiului din sistemul de ungere este determinată de reducerea calităților de ungere, datorită reducerii vâscozității, coborârii temperaturii de aprindere, a creșterii cantității de reziduri mecanice și organice, a creșterii conținutului de apă in ulei.În condițiile de exploatare navale calitatea uleiului trebuie permanent controlată.Întrucât în rezervorul de circulație, din uleiul de ungere, se decantează impurități, iar la suprafața liberă se formează spumă, volumul rezervorului de circulație se prevede cu 1,4…1,5 ori mai mare decât volumul de ulei din sistemul de ungere.La motoarele principale instalate pe navele maritime, rezervorul de circulație se dispune la dublul fund, cu coferdamuri separate față de tancurile de combustibil, de tancurile de apă și de fundul navei, care în timpul exploatării poate fi deteriorat.

În unele cazuri se prevăd două rezervoare de circulație,având volume egale, ceea ce permite reducerea volumului rezervorului pentru uleiul de rezervă și nu se mai dispune un rezervor pentru separarea uleiului.Dacă se prevăd două rezervoare de circulație ele pot să nu mai fie izolate de fundul navei.Volumul de ulei in fiecare din aceste rezervoare de circulație trebuie să asigure funcționarea normală a motorului.Fundul rezervoarelor de circulație se execută înclinat spre pupa unde se aglomerează sedimentele și impuritățile, care periodic se elimină.

La navele la care nu există posibilitatea amplasării rezervoarelor de circulație în dublul fund, se prevede instalarea unui rezervor amplasat in C.M., astfel încât conductele de ulei să fie cât mai scurte.

1.5.6.1 Tancul pentru separarea uleiului

Se prevede la instalațiile la care această operațiune se face la intervale de timp.Volumul rezervorului pentru separarea uleiului trebuie să cuprindă volumul total de ulei din instalația de ungere a motorului respectiv.La motorul principal asemenea rezervoare nu se prevăd de obicei, deoarece separarea uleiului se face direct prin rezervoarele de circulație.Acest tip de rezervor se instalează în afara dublului fund.

1.5.6.2 Tancul de ulei de rezervă

Conform regulilor registrelor de clasificare, volumul de ulei de rezervă trebuie să asigure completarea sistemului de ungere pentru ca motorul să funcționeze în deplină siguranță.Volumul de ulei de rezervă, depinde de tipul instalației de ungere, numărul rezervoarelor de circulație și de zona de navigație a navei.În general rezerva de ulei trebuie să asigure pierderile, precum si minimum un schimb pentru uleiul de circulație.Această rezervă se justifică ținând seama că prin existența unui singur rezervor de circulație, există pericolul pierderii întregii cantități de ulei în urma unor avarii care se pot produce în decursul exploatării.La sistemele având un număr de circulație mare și voiaje de durată mare, pot fi prevăzute mai multe schimburi de ulei.La instalațiile de ungere prevăzute cu două rezervoare de circulație, completate fiecare conform cerințelor, în rezervorul de rezervă poate fi îmbarcat un volum de ulei care să acopere numai pierderile.

Rezervoarele de ulei de rezervă se construiesc pentru fiecare tip de ulei și se instalează în zona C.M.,în afara dublului fund.Uleiul uzat, care a lucrat în motorul principal,în motoarele auxiliare și în alte mecanisme se colectează în rezervoare separate, pe tipuri de uleiuri.Fiecare rezervor trebuie să aibă volum corespunzător pentru a cuprinde tot uleiul de un anumit tip din instalația respectivă.Toate rezervoarele se prevăd cu orificii de umplere și de golire, cu aerisiri și cu sisteme pentru citirea nivelului de ulei din rezervorul respectiv.

CAPITOLUL 2

EXPLOATAREA ȘI AUTOMATIZAREA POMPELOR DE UNGERE

2.1. Subsistemul de ungere în circuit deschis

Ungerea corespunzătoare a cilindrilor este absolut necesară bunei funcționari a motorului. În componența sistemului de ungere intră pompe speciale de înaltă presiune (pompe lubrificatoare ,tip Bosch), un tanc consum ungere cilindrii, un tanc bunker precum și tubulaturile și valvulele aferente.

Pentru evitarea uzurii premature la nivelul cămășii și al pistonului, înainte de pornirea motorului se face o ungere abundentă la nivelul cuplei piston cămașă. Această operație se execută manual, prin acționarea arborelui pompelor lubrificatoare.

Pompele lubrificatoare sunt montate pe motor și sunt acționate mecanic de către un arbore cu came legat cinematic de arborele cotit.Sunt pompe volumice cu piston. Alimentarea pompelor lubrificatoare se face gravitațional din tancul de consum ungere cilindrii.

Tancul de consum ungere cilindrii este așezat mai sus de nivelul motorului pentru asigurarea alimentării gravitaționale a pompelor lubrificatoare. De asemenea, este și tanc etalon, prin măsuraea nivelului la intervale regulate de timp putem calcula consumul de ulei, parametru important care ne dă indicii asupra stării motorului.

Tubulatura, precum și tancurile trebuie să fie curate și mai ales să nu prezinte urme de apă, în scopul acesta tancurile prezentând valvule de drenare.

2.2 Subsistemul ungere în circuit închis

Pentru buna comportare a componentelor instalației, pentru început se face un traseu prin deschiderea valvulelor de pe aspirația și refularea pompelor de circulatie ulei.

După realizarea traseului se pot acționa pompele, una pentru ungerea lagărelor fus palier și una pentru ungere capului de cruce. Manometrele și manovacuumetrele de pe pompe indică parametrii de funcționare ai pompelor.

Pentru pornirea motorului trebuie să avem pornit și circuitul de ungere cilindrii.

în funcționarea motorului, după încălzirea uleiului, valvula termoregulatoare comută automat, funcție de valoarea temperaturii la intrarea in motor, închiderea circuitului de ungere prin răcitor, cum de altfel, dacă temperatura scade, procesul are loc în sens invers.

În cazul în care o linie de pompe se defectează, linia paralelă este automat pusă în funcțiune. Acest lucru este necesar datorită faptului că motorul nu funcționează dacă manometrul de la intrarea uleiului în magistrala de ungere indică o valoare scăzută a presiunii.

Pentru a preveni uzura motorului, în cazul în care apar accidental rezistențe mari sau obturări ale tubulaturii circuitului de ungere, ele sunt oprite automat cand rezistențele sunt mari pe aspiraăie și se activează automat circuitul de by-pass al pompei la creșterea rezistenței pe refulare.

Toate cele de mai sus sunt valabile atât în cazul pompelor de ungere a lagarelor palier, cît și pentru pompele din circuitul de ungere a capului de cruce.

Cel puțin o dată la 500 de ore, tubulaturile și filtrele pentru ventilarea carterului se vor verifica și curăța; înfundarea tubulaturilor și a filtrelor de ventilație poate duce la concentrarea vaporilor în carterul motorului.

La motoarele care au capace de vizită pe carter, cel puțin odată pe lună se vor deschide și se va executa controlul pieselor motorului, se va verifica starea șplinturilor de siguranță și eventualele scurgeri de apă pe la garniturile cilindrilor. Se va roti arborele cotit, cu instalația de ungere pornită, urmărindu-se dacă uleiul pătrunde la cuzineți.

Garniturile de la capacele de vizită ale carterului se vor menține în stare bună, iar în cazul deteriorării se vor înlocui cu altele noi. Aceasta permite să se prevină eventualele scăpări de ulei din carter sau pătrunderea combustibilului în carter, ce duce la diluarea uleiului și la scăderea vâscozității acestuia.

Durata preungerii cu ulei a motorului pe timpul răcoros al anului, când temperatura uleiului în tancul de circulație sau baia de ulei este sub +15° C, trebuie să fie de minimum 5÷8 minute, iar când temperatura uleiului și a motorului este mai mare de +15°C, durata va fi de 3÷5 minute. În timpul preungerii motorului, trebuie să se verifice manometrele dacă indică existența presiunii de ulei. La motoarele care au prevăzută scoaterea uleiului din carter cu ajutorul pompei, se va controla dacă există ulei în carter sau inversor.

Se execută ungerea organelor motorului ce au prevăzută ungere manuală.

2.3. Pregătirea sistemului de ungere

Pentru punerea în funcțiune a sistemului de ungere se execută următoarele operații:

Se verifică cantitatea de ulei din tancul de circulație sau baia de ulei și se completează la nivelul stabilit.

În mod normal, tancul de circulație trebuie să fie la 3/4 din capacitate.

Se deschid cepurile și valvulele, se pregătește magistrala de ungere pentru amorsarea motorului cu agregatul de amorsare sau cu pompa manuală.

Pe timpul pregătirii pornirii unui motor după o staționare îndelungată, se va înlătura aerul din instalație, prin intermediul robinetelor de purjare.

În perioada rece a anului, se va pune în funcțiune instalația de încălzire a uleiului (dacă aceasta există) din tancul de circulație sau carter, în așa fel încât în momentul pornirii temperatura uleiului să fie de 3045°C.

Nu se admite pornirea motorului când temperatura uleiului este mai mică de 1518°C.

Încălzirea continuă cu rezistență electrică sau cu abur a uleiului în tancul de circulație sau carter nu este permisă, deoarece la funcționarea îndelungată a încălzitoarelor se va forma pe aceasta o crustă de cocs, a cărui grosime va crește continuu. Depunerea de cocs pe pereții încălzitoarelor duce la înrăutãțirea schimbului de căldură între încălzitor și ulei, la murdărirea uleiului și la scăderea calităților unguente.

2.4. Supravegherea motorului în funcționare

Periodic se va controla presiunea în carter. Presiunea nu trebuie să depășească valoarea indicată în instrucțiunile de exploatare pentru tipul respectiv de motor. Creșterea presiunii în carter indică starea anormală a grupului piston: arderea, griparea sau uzura segmenților, arderea pistonului, etc.

Se va urmări permanent temperatura și presiunea uleiului din instalația de ungere, reglând presiunea și temperatura în conformitate cu instrucțiunile de exploatare ale motorului respectiv.

În cazul micșorării presiunii uleiului din magistrală sub limita admisă de instrucțiuni, se va opri imediat motorul pentru depistarea și înlăturarea defecțiunii. Dacă se observă motorină în ulei, se va da uleiul la analiză și se va urmări periodic calitatea uleiului.

Nu se permite, în cazul unui motor încălzit, o diferență mare a presiunii înainte și după filtru. Dacă diferența de presiune înainte și după filtru este mai mare decât valorile indicate de instrucțiuni, se va schimba sau curăța filtrului imediat.

În timpul curățării filtrelor de ulei, se va urmări cu deosebită atenție dacă nu sunt particule metalice sau sclipiri. Existența particulelor metalice indică uzura suprafețelor de lucru a pinioanelor sau topirea unor cuzineți.

Micșorarea bruscă a diferenței de presiune la aceiași turație, indică defectarea uneia sau mai multor secții de filtru. Funcționarea motorului cu defecțiuni la filtrul de ulei este interzisă.

Înainte de pornire și în timpul funcționării, din oră în oră, se va verifica nivelul uleiului din tancul de circulație sau baia de ulei, nepermițând ca nivelul să scadă sub jumătate. Scăderea bruscă a nivelului uleiului din tancul de circulație indică scurgerea uleiului în santină sau în apa de răcire prin tubulaturile răcitorului de ulei. Consumul exagerat de ulei poate fi cauza uzării segmenților.

Creșterea nivelului de ulei în tancul de circulație sau baia de ulei indică pătrunderea apei sau motorinei în ulei. În aceste situații se va opri motorul, se va stabili cauza creșterii sau scăderii nivelului și se va înlătura în cal mai scurt timp posibil.

Funcționarea motorului cu un ulei în care a pătruns apa și îndeosebi apa de mare este interzisă. În cazul pătrunderii apei în ulei, este necesar să se spele cu ulei curat întreaga instalație de câteva ori. În același timp se virează arborele cotit.

Dacă sunt bănuieli privind pătrunderea combustibilului în ulei, se va efectua analiza uleiului. Micșorarea accentuată a vâscozității indică pătrunderea unei mari cantități de motorină în ulei. De fiecare dată când se constată micșorarea accentuată a vâscozității, se va depista cauza și se vor lua toate măsurile necesare de remediere.

Sistematic se va urmări vâscozitatea uleiului și periodic se va efectua analiza prin luarea de probe în termenele stabilite.

În cazul micșorării vâscozității sub limitele indicate, uleiul va fi înlocuit imediat și se va nota în registrul de exploatare numărul certificatului de analiză și valoarea vâscozității uleiului introdus în sistemul de ungere.

În cazul existenței separatorului centrifugal, periodic, se va executa separarea uleiului. După fiecare 3050 ore de funcționare a motorului, se va executa separarea uleiului din instalație și tancul de circulație.

2.5 Automatizarea sistemului de ungere cilindri

Cantitatea de ulei de ungere se dozează funcție de turație sau de presiunea medie efectivă dacă motorul este cuplat cu o elice cu pas reglabil și este puternic dependentă de cantitatea de sulf prezentă în combustibil.Momentul optim de injecție al uleiului este acela când segmentul de foc trece prin dreptul orificiului de ungere.Uleiul de ungere cilindrii,datorită caracterului său alcalin asigura și protecția anticorosivă.

Sistemele de ungere cilindrii sunt în marea lor majoritate sisteme mecanice, care utilizează sisteme complicate de reglare a cantității de ulei de ungere funcție de regimul de funcționare al motorului.În plus, datorită faptului că sistemul de acționare al pompelor de ungere este articulat pe motor, la pornirea motorului este necesară amorsarea manuală a acestora.

Dintre sistemele de ungere cilindrii,în continuare se va prezenta o metodă modernă,dezvoltată de firma MAN B&W cunoscută sub numele de Alpha Lubrificator System.Schema de funcționare este prezentată in figura 2.1 și se bazează pe controlul electronic a injecției de ulei (asemănător cu cel utilizat la pompele de injecție) in funcție de regimul de exploatare al motorului.

O stație de pompare (cu două pompe,una funcționează, iar cealaltă se află în stand-by) furnizează ulei la presiunea de 45 bar într-un sistem common rail pentru toate pompele de ungere cilindrii.

Pompele de ungere sunt prevăzute cu pistonașe pentru fiecare ungător al cilindrului,montate pe actuator acționat tot de ulei furnizat de stația de pompare (figura 2.2).Comanda de acționare se face cu ajutorul valvulei de comanda funcție de turația motorului și poziția pistonului astfel încât injecția de ulei să se facă atunci când segmentul de foc trece prin dreptul orificiului de ungere.

Debitul de ulei este reglat prin impulsuri de debite egale la 4,5,6 curse ale pistonului funție de regimul de funcționare.

Figura 2.1

Figura 2.2

Sistemul modern electronic, asigură o presiune de ungere mai mare optim poziționată, aceasta putând conduce la reducerea cantității de ulei utilizat.

2.6 Inspecția periodică a pompelor

Pentru a asigura a bună funcționare a instalației de ungere este necesar ca pompele sa funcționeze în parametrii normali.Pentru se vor face inspecții periodice după cum urmează:

La fiecare 3 luni se verifică:

starea cauciucurilor elastice la cuplări;

starea garniturilor;

temperaturile la carcasele rulmenților.

Anual sau la 8000 de ore de funcționare se verifică:

șuruburile de strângere;

garnirurile oringurilor.

La fiecare 4 ani sau 40000 de ore de funcționare:

se verifică uzura la suprafață a rulmenților;

se verifică rotorul de uzură sau coroziune;

se verifică jocul axului.

2.7 Alarme în sistemul de ungere

Temperatură intrare ulei,în sistemul de ungere 35/50-60/SLD;

Temperatură ulei răcite piston/cilindru/65-70SLD;

Debit ulei ieșire răcire piston/cilindru;

Presiune intrare ulei în sistemul răcire piston;

Presiune la intrare în sistemul lagărelor de pat și de împingere cu SHD;

Temperatură lagăr împingere cu SHD;

Temperatura intrare sistem came;

Presiune intrare sistem came cu SHD;

Temperatură ulei ieșire came/cilindrii;

Nivelul ulei ungere cilindrii în pompele de ungere (mecanice);

Debitul ulei ungere cilindrii în pompele de ungere (mecanice);

Temperatură ieșire ulei de la agregatul de turbosupraalimentare;

Ceață de ulei cu posibilitatea SLD și SHD;

Vibrații cu posibilitatea de SLD și SHD.

CAPITOLUL 3

DIMENSIONAREA INSTALAȚIEI DE UNGERE

3.1 Calculul pompei de transfer

Debitul pompei de transfer se determină prin durata de timp prevăzută pentru vehicularea unui anumit volum de ulei:

[m3/h],

unde:

V=volumul de ulei care urmează a fi vehiculat [m3/h];

τ =durata de timp pentru vehicularea uleiului [h] (0,5…1h);

C=coeficient de majorare a debitului, ținând cont de reducerea acestuia

în timp (1,15…1,20)

3.2 Calculul pompei de circulație

Se folosesc pompe cu roți dințate sau pompe cu șurub (pentru motoarele de putere mare). Pentru determinarea debitului pompei de ungere, se ține cont de faptul că uleiul preia o parte din fluxul de căldură degajat prin arderea combustibilului:

[m3],

unde :

Q=debit de căldură înmagazinat în uleiul de ungere [kJ/h];

C=coeficient de rezervă prin care se are în vedere reducerea debitului

pompei datorită uzurii (1,5…3,0);

ρ=densitatea uleiului de curgere (0,83…0,85*103 kg/m3);

Cu=căldura specific a uleiului (1,7…2,1 kJ/kg*grd);

T2,T1 [k]=temperatura inițială, respectivă finală a uleiului (t2-t1=150C).

Debitul de căldură înmagazinat în uleiul de ungere este:

[kJ/h],

unde:

Pe=puterea efectivă a motorului [kW];

ηm=randamentul mechanic al motorului (0,80…0.92);

apr=debitul efectiv de căldură preluat de ulei (0,4…0,45).

[kJ/h],

deci:

[m3/h].

Se vor alege două pompe de circulație cu debit de 1400 [m3/h].

Din:

rezultă:

[m3/h].

3.3 Calculul separatoarelor

Debitul separatoarelor se obține din condiția ca întreg volumul de ulei existent în instalație să poată fi curățat prin separație:

[m3/h],

unde:

Vu=volumul de ulei din instalație [m3];

τ=durata pentru separația uleiului (1…3 h);

is=numărul de separatoare (1 sau 2).

[m3/h].

Se vor alege două separatoare cu debitul de 90 [m3/h].

3.4 Calculul schimbătoarelor de căldură

Suprafața schimbătoarelor de căldură se determină pe baza debitului de căldură care trebuie preluat de uleiul de ungere:

[m2],

unde:

Cl=coeficient de sporire a debitului de căldură pentru a realize și regimuri de suprasarcină=(1,15…1,30);

k=coeficient global de transfer de căldură (250…1000 kJ/m2*h*grd);

ΔT=diferența de temperatură realizată prin suprafața schimbului de căldură [k];

Q=debit de căldură înmagazinat în fluidul de răcire (kJ/h).

[m2].

Se vor alege două schimbătoare de căldură cu suprafața de 10 [m2].

Suprafața specifică a răcitorului apă-ulei, când uleiul circulă prin afara țevilor, se află între 0,004…0,007 m2/kW la sistemele de ungere la care uleiul nu e folosit pentru răcirea pistoanelor și între 0,04…0,05 m2/kW la sistemele la care uleiul de ungere e folosit și ca fluid de răcire a pistoanelor.

3.5 Calculul tancurilor de ulei

Volumul de ulei din sistem se determină prin admiterea numărului de circulație (nc) care arată de câte ori, în decurs de o oră, întreaga cantitate de ulei va trce prin obiectul ungerii:

[h-1],

unde:

Qv=debitul pompei de circulație [m3/h];

Vu=volumul uleiului din rezervorul de circulație și din sistemul de ungere [m3].

3.5.1 Tancul de circulație

Volumul rezervorului de circulație poate fi calculate cu formula:

[m3],

unde:

Qv=debitul pompei de circulație [m3/h];

nc=numărul de circulație al uleiului [h-1];

C=coeficient de încărcare a rezervorului cu impurități=(1,05…1,07).

3.5.2 Tancul de ulei de rezervă

Volumul de ulei de rezervă, pe durata unui voiaj, trebuie să fie pentru fiecare motor:

[m3],

unde:

ns=numărul de schimburi de ulei in decursul unui voiaj (1 sau >1 pentru voiaje lungi);

cu=consum specific de ulei (motor lent-2,5…7*10-4;motor semirapid-4…14*10-4 kg/kWh);

τ=durata de funcționare a motorului pentru care se stabilește volumul de ulei de rezervă [h];

ρ=densitatea uleiului (830…850 kg/m3).

CAPITOLUL 4

ALEGEREA MOTOARELOR ELECTRICE

4.1 Alegerea motoarelor electrice pentru pompele de circulație

În urma calculelor în capitolul anterior, s-au ales două pompe de circulație cu un debit de 1400 m3/h.Cunoscând debitul unei pompe,vom calcula puterea motorului electric folosit pentru antrenarea pompei.Puterea motorului se calculează cu relația:

kW

unde:

η=ηv*ηm;

ηv=randamentul volumetric al pompei=0,8 pentru pompe de puteri mari;

ηm=randamentul mechanic al pompei=0,9;

H=înălțimea de refulare a uleiului (manometrică)=50 m;

γ=greutatea specific a uleiului;

γ=g*ρ;

ρ=densitatea uleiului;

ρ=(0,83…0,85*103 kg/m3);

Q=debitul pompei=1400 m3/h.

kW

kW

Deoarece turația de regim nominal al pompei este dată în catalog cu o precizie de 5%, în condiții nefavorabile (când turația motorului este mai mare cu 5% față de turația de regim nominal al pompei) puterea consumată de pompa centrifugă este cu 16% mai mare.Deoarece motorul pompei funcționează în regim permanent, suprasarcinile arătate pot produce o supraîncălzire neadmisă.Din această cauză motorul se va alege cu o putere mai mare cu 16% față de cea rezultată din calculul:

kW

=214(1+0,16)=248,24 kW

Alegem din catalog un motor tim M2CA 355MA:

Puterea nominală Pn=250 kW;

Turația de sincronism ni=1489 rot/min;

Tensiunea de alimentare Ui=440 V;

Frecvența tensiunii de alimentare fi=60 Hz;

Tipul rotorului scurtcircuit;

Număr de faze m=3;

Factorul de putere cos=0,86;

Randamentul η=95,8%

Cuplul nominal=1603 Nm;

Cuplul de pornire=3526,6 Nm;

Curentul nominal In=437 A;

Curentul de pornire Ip=3277,5 A.

Mașina asincronă trifazată,normal,închisă cu rotor în scurtcircuit.

Mașina este destinată să funcționeze în regim continuu la putere nominal în condiții de lucru normale,fără gaze sau vapori inflamabili sau explozivi:

Temperatura mediului ambiant:400C;

Umiditate relativă:80%;

Altitudine maximă:1000 m.

Puterea motorului electric pentru acționarea pompei,determinată cu formula indicată mai sus presupune o funcționare de lungă durată și nu necesită efectuarea unor calcule de verificare.

Pentru acționarea pompelor centrifuge se folosesc de obicei motoare electrice cu excitație în derivație sau cu excitație compound cu un număr de spire serie (10%), care uniformizează turația la variații mici ale tensiunii rețelei de bord.

În cazul curentului alternativ se folosesc de obicei motoare asincrone cu rotorul în scurtcircuit.

În vederea eliminării posibilității de supraîncărcare a motorului electric de acționare ca urmare a inexactității caracteristicii pompei și a caracteristicii rețelei, a unor pierderi suplimentare produse în etanșările arborelui pompei sau în mecanismul de transmisie sau a unor modificări a însușirilor fizice ale lichidului vehiculat etc., se recomandă creșterea puterii calculate cu relația prezentată mai sus.În acest scop, se aplică un coeficient de siguranță.

CONCLUZII

Instalația de ungere este una foarte important la bordul navei,deoarece asigură buna funcționare a motorului principal.De aceea este foarte important ca această instalație să fie bine întreținută,filtrele curățate periodic,separatoarele să asigure o bună separare,răcitoarele să mențină o temperatură optimă a uleiului de ungere.

Totodată,și pompele de circulație trebuie să fie în perfectă stare de funcționare,ca motoarele ce le antrenează să funcționeze în parametrii nominali.

În schema electrică de acționare sunt absolut necesare protecțiile pentru motoarele electrice care împiedică suprasolicitarea acestora.

BIBLIOGRAFIE

Instalații și sisteme navale funcționale-Constantin Roman;

Instalații navale de bord-Ioniță Ion;

Construcția motoarelor navale și a sistemelor auxiliare ale acestora-Nicolae Buzbuchi,Liviu-Constantin Stan;

Mașini electrice.Îndrumar de proiectare-Ion Cioc,Năstase Bichir,Nicolae Cristea;

Automatizarea sistemelor de propulsie navală-Adrian Sabău;

Exploatarea,repararea și întreținerea motoarelor navale-Adrian Sabău;

Manualul ofițerului mecanic maritim,volumul 2-Anastase Pruiu,Ion Dragomir,Dumitru Catană,Gheorghe Uzunov,Elena Dinu,Teodor Popa;

Documentație tehnică “MSC Mykonos”.