Какой марки дизельное топливо и масло используется на судах

Обновлено: 19.04.2024

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Топлива и масла для двигателей Сорта топлива и масел для судовых дизелей

Качественное дизельное топливо должно обеспечивать экономичную работу, легкий и быстрый запуск двигателя, полное сгорание и бездымный выпуск; отсутствие повышенных нагарообразований, малый период задержки самовоспламенения и плавное нарастание давления при сгорании, максимально возможную пожаробезопасность.

Дизельное топливо подразделяется на две группы:

1. Дистиллятное маловязкое дизельное топливо (ГОСТ 4749—49; ГОСТ 305—62; ГОСТ 10489—63) и соляровое масло (ГОСТ 1666—51)—дистиллятное топливо средней вязкости. Эта группа топлива предназначена для работы быстроходных дизелей.

2. Смеси из мазутов и керосино-газойлевых фракций типа моторного топлива (ГОСТ 1667—51). Эта группа топлива предназначается для работы тихоходных дизелей. В настоящее время наблюдается повышенный интерес к применению сжиженных природных газов в качестве топлива судовых дизелей. Примерный состав смеси сжиженных газов (в процентах по объему) следующий: метан 1,5; этап 3,5; пропан 57; Н — бутан 26,5; И — бутан 11,5.

Работа дизеля на некачественном топливе приводит не только к неэкономичной работе и усиленному износу деталей, но и нарушению рабочего процесса.

Для повышения качества топлива применяют специальные присадки. Смазочные масла должны быть химически стойкими и нейтральными, в них должны отсутствовать минеральные кислоты, щелочи, смолистые примеси, вода, зола и другие механические примеси. Для смазки двигателей применяют минеральные масла, добываемые прямой перегонкой из мазута.

К основным требованиям, предъявляемым к смазочным маслам, относятся:

— значительная смазывающая способность, определяемая вязкостью масла. Вязкость дизельных масел должна быть такой, чтобы обеспечивать смазку как при низких, так и при высоких температурах деталей двигателя;

— термоокислительная стабильность, обеспечивающая высокие качества смазки при повышенных температурах. Накапливающиеся в масле продукты окисления ухудшают его качество;

— достаточная липкость, обеспечивающая образование стойкого слоя смазки на трущихся поверхностях;

— низкая температура застывания, обеспечивающая сопротивляемость масел лаконагарообразованию и коксованию. Смазочные масла должны защищать детали от коррозии.

С целью улучшения качества в смазочные масла часто вводят специальные присадки (противопенные, моющие, вязкостные, антиокислительные, антикоррозийные, депрессорные и др.). На судах применяют масла с комбинированными присадками — ВНИИНП-360, ВНИИНП-370; ПИАТИМ-339; АзНИИ-ЦИАТИМ и др. Смазочные масла для дизелей условно подразделяют на авиационные, специальные дизельные, автотракторные и моторные. В соответствующих ГОСТ приводятся физико-химические свойства масел: авиационных (ГОСТ 1013—49), специальных (ГОСТ 6360—58), автотракторных (автолы) — (ГОСТ 1862—57), моторных (ГОСТ 1519—42).

По условиям работы двигателя смазочные масла классифицируются на следующие: А — для обычных условий; Б — для тяжелых условий при работе на топливе с ограниченным содержанием серы; В — то же при работе на сернистом топливе (S до 1%); Г — для особо тяжелых условий; Д — для сверхтяжелых условий; Е — для смазки цилиндров мощных тихоходных дизелей, работающих на тяжелом топливе.

Основным видом топлива, применяемого для работы судовых дизелей, является жидкое топливо. Топлива, применяемые в судовых дизельных установках, должны отвечать следующим требованиям: они должны иметь высокую теплоту сгорания, низкую стоимость, высокую температуру вспышки и способность к самовоспламенению, обеспечивать высокую экономичность двигателя на всех эксплуатационных режимах и легкий и надежный его запуск, полностью сгорать, исключая возможность образования нагаров и отложений на деталях камеры сгорания и интенсивный износ деталей цилиндро-поршневой группы.

В судовых ДЭУ (дизельная энергетическая установка) используются следующие группы топлив: дистиллятные (дизельные и газотурбинные), моторные и мазуты.

Для ВОД (высокооборотный двигатель) применяются легкие дистиллятные сорта топлив: дизельные топлива по ГОСТ 305-82 марок Л – летнее, З – зимнее, А – арктическое.

По содержанию серы дизельные топлива делят на два вида:

с массовой долей серы не более 0,2 %;
с массовой долей серы не более 0,5 %.

Для СОД и МОД применяются:

дизельные топлива по ГОСТ 4749-73 марок ДС и ДЛ;
моторные топлива по ГОСТ 1667-68 марок ДТ – обычной и высшей категории качества; и ДМ – только высшей категории качества;
газотурбинные топлива по ГОСТ 10433-75 марок ТГ – обычной категории качества и ТГВК – высшей категории качества.

Удельная низшая теплота сгорания применяемых топлив для судовых дизельных установок составляет:

Смазочные материалы, применяемые в ДЭУ (дизельная энергетическая установка), должны обладать следующим комплексом свойств:

антифрикционными свойствами, определяющими способность смазочных масел снижать затраты энергии на трение, возможность подачи по каналам систем смазки и трубопроводам;
противоизносными свойствами, характеризующими способность предупреждать изнашивание или снижать его скорость;
антинагарными свойствами, способностью противостоять изменению состава и свойств, не образовывать низкотемпературных и высокотемпературных отложений и нагаров;
защитными (антикоррозионными) и консервирующими свойствами.

В настоящее время все моторные масла согласно ГОСТ 17479-72 разделяются по своим эксплуатационным свойствам на шесть групп: А, Б, В, Г, Д и Е. Каждая марка масла имеет свое обозначение.

Масла группы «А» применяют в нефорсированных карбюраторных и дизельных двигателях. Каждая последующая группа масел используется в двигателях с большей степенью форсировки. В каждой группе, в свою очередь, масла разделяются по вязкости.

Для улучшения химических показателей масел в базовые масла вводятся различного рода присадки:

вязкостные , повышающие вязкость масел и улучшающие их вязкостно-температурные свойства;
депрессорные , понижающие температуру застывания масел;
моющие , не допускающие образования на деталях двигателей нагаров, лаковых отложений и осадков;
антиокислительные , повышающие стабильность масел при контакте с кислородом, содержащемся в воздухе;
противоизносные и противозадирные , улучшающие смазочные свойства масел и предохраняющие трущиеся детали от задиров;
противокоррозионные , снижающие агрессивность масел по отношению к металлам;
противопенные , предотвращающие вспенивание масла при циркуляции в системе;
антимикробные , предотвращающие размножение в маслах микроорганизмов: бактерий, дрожжевых и плесневых грибков;
многофункциональные , сочетающие в себе свойства нескольких типов присадок, и др.

Литература

Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]

Ежегодно судоходная отрасль потребляет около 400 миллионов тонн нефтепродуктов. Для плавучих транспортных средств в основном используют 2 типа топлива: дистиллятное вязкостью 2,5—14,0 мм2/с и остаточное вязкостью 40—800 мм2/с. Соответственно различают легкие и тяжелые виды горючего.

Судовое маловязкое топливо

Судовое маловязкое топливо – светлый нефтепродукт, некоторый аналог «сухопутного дизеля», также называемый «флотским соляром». Изготавливается путём смешения дизельных фракций с газойлями. Используется для заправки газотурбинных и дизельных средне- и высокооборотистых двигательных установок морского и речного транспорта. По ряду характеристик СМТ отличается от автомобильного дизеля, поэтому не рекомендуется его использовать для заправки автомобиля.

Дистиллятное топливо обладает хорошей воспламеняемостью, высокой скоростью сгорания, низкой нагарообразующей способностью.

В зависимости от температурных условий работы дизеля топливо делят на:

Летнее (Л) – для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше.
Зимнее (З) – для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35°С) и минус 30°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45°С).
Арктическое (А) – для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50°С и выше.

Классификация судовых дизелей по качеству основана на различии их физико-химических и эксплуатационных характеристик. Ключевые параметры судового топлива: цетановый индекс, кинематическая вязкость, содержание примесей.

Международная классификация: MDO, DMX/A/Z/B (DM - обозначение дистиллятов, последняя буква, а также цифровое значение - вязкость топлива при 50ºС).

Российская классификация: СМТ, вид I/II/III.

Флотский мазут

Флотский мазут получают смешивая полученные после извлечения из нефти светлых фракций остаточные нефтепродукты с дизельными фракциями. Такие мазуты используют в судовых котельных, для питания силовых установок на судах.

Тяжелые средне- и высоковязкие топлива по качеству хуже дистиллятных, но их использование экономически выгодно ввиду более низкой стоимости.

Важнейшая характеристика флотского мазута – вязкость. С ней связаны также плотность, коксуемость, зольность и другие показатели.

Международная классификация: IFO, RMA/B/D/E/G/K (RM - обозначение остаточных топлив, третья буква, а также цифровое значение - вязкость топлива при 50ºС).

Российская классификация: флотский мазут Ф-5, Ф-12; топочный мазут М-100, М-40.

Сжиженный газ

Сжиженный газ — более выгодный с экономической и экологической точек зрения аналог флотского мазута. Сжигание газа производит до 90% меньше вредных выбросов. Но далеко не весь морской и речной транспорт можно переоборудовать для использования сжиженного газа в качестве основного топлива.

Судовой газойль

Судовой газойль — лёгкое топливо. Доступная, но дорогая альтернатива для перевода судов с мазута. Ключевое преимущество газойля — пониженное содержание сернистых компонентов. Это основной вид топлива, которым заправляют суда для прохода через зоны контроля выбросов — зоны, где действуют особые правила и ограничения на выбросы отходов от сгорания судового топлива (например, Балтийское и Северное моря).

Топливные добавки

Ключевым фактором, влияющим на характеристики топлива, является качество нефтяного сырья, из которого его производят. Для сокращения производственных расходов и стандартизации свойств производители добавляют в топливо различные химические реагенты и синтетические присадки, влияющие на его параметры. Чаще других в составе топлива для судов встречаются следующие добавки:

Депрессорные присадки
Отвечают за повышение температуры застывания, улучшая прокачиваемость топлива при низких температурах.
Депрессорно-диспергирующие присадки
Служат для снижения температур текучести и застывания маловязких судовых топлив.
Деэмульгаторы
Усиливают плотность нефтепродукта, улучшая процесс расслоения нефтепродукта с водой.
Поглотители сероводорода
Необходимы для богатых сероводородными компонентами тяжелых мазутов.
Активаторы горения
Поднимают эффективность и КПД судового топлива.

Характеристики судового топлива

Совокупность параметров определяет качество горючего и эффективность его использования. Основными характеристиками судового топлива являются:

Вязкость топлива
Характеризует внутреннее трение, влияет на сгорание топлива и бесперебойную работу топливной системы. При подогреве вязкость топлива снижается.
Содержание серы
Влияет на смазывающие свойства топлива. Превышение количества серы в топливе вызывает коррозию деталей топливной системы, повышает токсичность отработавших газов.
Плотность
Плотность характеризует фракционный состав, испаряемость и химические свойства топлива.
Коксуемость
Показатель коксуемости - твердый остаток от сжигания топлива, величина которого говорит о проценте неполного сгорания топлива.
Зольность
Содержание золы обусловлено наличием несгораемых примесей. Часто это естественные элементы добытой нефти, но еще чаще они появляются в процессе перегонки, при длительном хранении и перевозке топлива.

Полный перечень подлежащих контролю величин прописан в российских и международных стандартизирующих документах.

Экологические требования к судовому топливу

Согласно требованиям Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (MARPOL), максимальное содержание серы в судовом топливе для судов, осуществляющих судоходство под эгидой Международной морской организации ООН (IMО), не должно превышать 0.5%.
Для соответствия этим требованиям, которые были ужесточены с 1 января 2020 г., многие судовладельцы перевели свои суда на новые типы топлива или установили системы фильтрации сернистых соединений в выхлопном газе (скрубберы).

В ближайшие годы из-за ужесточения экологического законодательства многим судовладельцам предстоит сделать важный выбор в части энергоустановок своих судов. Вариантов снизить выбросы вредных веществ не так уж и много. Можно перейти малосернистое топливо, но его стоимость намного выше обычного судового топлива. Можно установить устройство очистки выхлопных газов от серы (скруббер), но для этого потребуется дополнительное место. Наконец, можно перейти на газовое топливо, получаемое на борту из сжиженного природного газа (СПГ).

Помимо полностью газовых, многие производители предлагают двухтопливные двигатели (как правило, имеют в обозначении буквы DF – dual fuel). О том, что представляет из себя такой двигатель, и как он работает, в сегодняшнем рассказе ТГД.

Принцип работы

На газовое топливо без особых конструктивных изменений легко перевести автомобильные бензиновые двигатели внутреннего сгорания, где воздушно-топливная смесь воспламеняется от свечи зажигания. Однако на судах используются дизельные двигатели, где воспламенение топлива происходит от сжатия.

Для решения этой проблемы используется так называемое запальное или пилотное топливо. Обычно это дизельное топливо, которое подаётся в цилиндр в небольшом количестве (1-3% от общего объёма) вместе с газом. Таким образом двухтопливный двигатель работает в режиме газодизеля.

Для работы с традиционным жидким топливом (тяжёлый мазут (HFO), судовое дизельное топливо (MDO), судовой газойль (MGO)) двухтопливный двигатель переводится в обычный режим дизеля, во время которого в цилиндр подаётся один вид топлива.

Сложности и решения

Очевидно, что возможность использования режимов дизеля и газодизеля в одном двигателе влечёт за собой ряд задач, требующих решения. Например, значительно повышаются требования к топливной аппаратуре.

Разные производители по-разному решают эти задачи. Например, в двухтопливном двигателе MAN 35/44 DF для режима газодизеля используется отдельная система впрыска.

Японский производитель Yanmar в двухтопливном двигателе 6EY26DF применил технологию высокоточного воздушного потока, которая позволяет оптимизировать условия сгорания. В результате производитель заявляет возможность переключения между режимами даже при полной нагрузке двигателя.

Заказы топлива производятся в соответствии со Стандартами ISO. Эти стандарты используются также и в программах проверки качественных характеристик топлива (табл. 16.1).

При выборе марки используемого на судне топлива необходимо учитывать следующее.

Нельзя назначать марки остаточных топлив, основываясь только на значениях их вязкости. Перед определением марки топлива, необходимо произвести тщательный анализ возможностей и требований конкретного судна и соотнести с действующим Стандартом. Предварительно должны быть определены возможности судна в выработке требуемого количества тепла необходимого для подогрева топлива в цистернах хранения, системах перекачки, подготовки и подачи топлива к потребителям. В результате, должны быть установлены предельные значения вязкости и температуры застывания топлива.

При выборе предельных значений вязкости определяющим фактором является возможность подогрева топлива до требуемых температур во всех элементах топливной системы при его хранении и перемещениях (транспортировки).

Следует учитывать, что чем выше вязкость топлива, тем меньше в нем содержится остатков катализаторов и они обладают более высокой стабильностью по сравнению с топливами, имеющими более низкое значение вязкости. Кроме того, при использовании низковязких сортов топлив, могут возникнуть проблемы с качеством самовоспламенения, стабильностью и температурой застывания.

Предельные значения плотности должны устанавливаться с учетом двух ос¬новных факторов: во первых - возможностях обработки топлива в центробеж¬ных сепараторах; во вторых - ограничений двигателестроителей относительно предельных значений CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index). Значения CCAI могут корректироваться исходя из соотношений плотности и вязкости (высокая плотность и/или низкая вязкость).

Иногда дизелестроители устанавливают ограничения относительно других качественных характеристик топлива, в целях оптимизации процессов его воспламенения и сгорания.

Следует учитывать, что в каждом конкретном случае, судовладельцы устанав¬ливают предельные значения для следующих показателей: вода, сера, углерод (остаточный) и ванадий. Иногда дизелестроители могут рекомендовать судовладельцам интервал значений содержания в топливе Na и Va (Sodium и Vanadium) или их отношения (процентного содержания). Очень часто топливо со значением вязкости 180 сСт не является предпочтительней топлива с вязкостью 380 сСт при 50°С, хотя последнее обстоятельство обуславливает их более низкую цену.

На некоторых судах вспомогательные двигатели приспособлены к использованию остаточных топлив, на которых работают главные двигатели.

И в этом случае судовладелец должен быть уверен, что покупая топливо он приобретает требуемый сорт топлива в полном соответствии с требованиями Стандарта ISO.

Не смотря на то, что некоторые двигатели приспособлены для работы на остаточных сортах топлива, должны быть предприняты определенные меры предосторожности, исключающие длительную работу вспомогательных двигателей на режимах сниженных нагрузок. Это может привести к возникновению проблем связанных с воспламенением и сгоранием топлива, что приводит к значительным загрязнениям двигателей и последующим ростом затрат на техническое обслуживание.

Топливные системы некоторых вспомогательных двигателей оборудуются смесителями, которые позволяют обслуживающему персоналу производить смешивание остаточных и дистиллатных топлив на борту судна.

Так как качественные характеристики смешиваемых остаточных и дистиллатных топлив изменяются при каждой бункеровке, оптимальное соотношение смешиваемых компонентов должны, в каждом конкретном случае, рассчитываться и уточняться.

Морские сорта дизельных топлив используются, в основном, во вспомогательных дизелях. Хотя дистиллатные топлива имеют более высокую цену, чем остаточные, они не нуждаются в подогреве и требуют меньше затрат на их обработку и подготовку к использованию. Однако, некоторые их сорта могут содержать небольшие количества, до 10 %, остаточных компонентов.

Стандарт ISO, рекомендует четыре сорта дистиллатных топлив - DMX, DMA, DMB и DMC.

DMX - является чистым дистиллатным топливом, однако, в следствии низкой температуры вспышки оно должно храниться и использоваться вне пределов машинного отделения. Это топливо используется в аварийных установках, например: аварийных дизельгенераторах, двигателях спасательных шлюпок и приводных двигателях аварийных пожарных насосов и др.

DMA -также является чистым дистиллатным топливом и по виду должно быть светлым и прозрачным. Это топливо может иногда носить название «Газойль» (Marine Gasoil).

Маркировка и физико-химические показатели топлив в соответствии с Международным Стандартом ISO 8217 2005(E)

Продолжение табл. 16.1

DMB - по своим характеристикам, подобно DMA, однако может содержать небольшие количества (следы) остаточных компонентов, которое придает ему темный цвет.

DMC - включает в себя большее количество остаточных компонентов чем DMB, что отражается в высоком уровне содержания в нем тяжелых углеводородов (асфальтенов), кроме того в нем допускается присутствие определенных количеств механических примесей, алюминия и кремния, а также ванадия.

В соответствии с существующими требованиями и правилами использования топлив на судах, топливо DMX рекомендовано к применению только в аварийных установках: аварийные дизельгенераторы, двигатели спасательных шлюпок и приводные двигатели аварийных пожарных насосов.

Если судовладелец желает чтобы во вспомогательных дизелях использовался морской газойль, он должен заказывать топливо DMA.

Выбор между DMB и DMC должен быть произведен на основе анализа рекомендаций двигателестроителей.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: