DIJAGNOSTIKA KVAROVA.pdf

Pomorski fakultet u Splitu

Dijagnostika kvarova POMORSKI FAKULTET U SPLITU

DIJAGNOSTIKA KVAROVA

Dr. Sc. Gojmir RADICA, dipl. inž. stroj.

SPLIT,2010

Pomorski fakultet Split

Dijagnostika kvarova

SADRŽAJ 1.0. DIJAGNOSTIKA KVAROVA – CILJ I SUŠTINA 2.0. OSNOVE TEHNIKE MJERENJA 2.1.GRIJEŠKE MJERENJA 2.2 OSNOVE TEHNIKE MJERENJA I KONTROLE OPĆENITO O MJERNIM UREĐAJIMA 2.3 MJERENJE VREMENA 2.4 MJERENJE TLAKA 2.5 MJERENJE TEMPERATURE 2.6 MJERENJE PROTOKA FLUIDA 2.6.1 Mjerenje potrošnje goriva 2.6.2 Mjerenje protoka rashladne vode 2.6.3 Mjerenje količine i brzine zraka 2.7 MJERENJE VIBRACIJA 2.8 MJERENJE BUKE 2.9. INDICIRANJE PRITISAKA U CILINDRU 2.9.1 Mehanički indikatori 2.9.2 Električni indikatori 2.9.2.1 Električni indikatori na stroboskopskom principu 2.9.2.2 Električni indikatori koji registriraju cijeli ciklus. 2.9.3 Mjerenje površine dijagrama (planimetriranje) 2.10 KONTROLE KVALITETE FLUIDA 2.10.1 Kontrola kvalitete ispušnih plinova 2.10.1.1 Određivanje dimnosti ispušnih plinova 2.10.1.2 Određivanje sastava ispušnih plinova 2.10.1.2.1 Kemijski analizatori plina 2.10.1.2.2 Fizički analizatori plina 2.10.2. Kontrola kvalitete vode 2.11. Određivanje efektivne snage motora na ispitnim stolovima 3.0. OCJENA BUKE NA BRODOVIMA 4.0. SADAŠNJE STANJE KOD SUSTAVA ZA KONTROLU I MJERENJE BRODSKIH DIESEL MOTORA 4.1. SUSTAVI KOJI SE KONTROLIRAJU KOD BRODSKOG DIESEL MOTORA 4.1.1. Sustav goriva 4.1.2. Sustav hlađenja 4.1.3. Szstav podmazivanja 4.1.4. Sustav podmazivanja motora 5.0. IDENTIFIKACIJA RELEVANTNIH ZNAČAJKI MOTORNOG SUSTAVA 5.1. ODABIR DIJAGNOSTIČKIH ZNAČAJKI NOTORNOG SUSTAVA 6.0.ODREĐIVANJE ULAZNO – IZLAZNIH ZNAČAJKI 7.0.PODJELA BRODSKOG POGONSKOG KOMPLEKSA 7.1. PODSUSTAV RASHLADNE VODE 7.1.1. Konvencionalni rashladni sustav s morskom vodom 7.1.2. Središnji rashladni podsustav rashladne vode 7.2. PODSUSTAV GORIVA 7.3. PODSUSTAV ULJA 7.4. PODSUSTAV UPUTNOG ZRAKA 8.0. UTJECAJ RELEVANTNIH ZNAČAJKI MOTORNOG SUSTAVA I RASPORED DIJAGNOSTIČKIH MJERNIH MJESTA 9.0. DIJAGNOSTIČKI EKSPERTNI SUSTAV

2



9.1.

OPĆI POJMOVI I DEFINICIJE

9.2.

OSNOVNE ZADAĆE DIJAGNOSTIKE TEHNIČKOG SUSTAVA

9.3.

PRIMJER DIJAGNOSTIČKOG EKSPERTNOG SUSTAVA GLAVNOG PORIVNOG

STROJA 9.3.1. Sustav Dijagnostike 9.3.1.1.

Izlist baze znanja dijagnostičkog ekspertnog sustava

9.3.2. Primjer dijagnostike pomoću programa EKSE 9.3.3. Primjer dijagnostičkog modela brodskog diesel motora za održavanje po stanju i administracija doknadnih djelova 10.0.

Zaključna razmatranja

Literatura Ispitna pitanja Prilog br. 1: Lista priključaka Prilog br. 2: Primjer ispitivanja motora Manouvering dijagram

3



1.0. DIJAGNOSTIKA KVAROVA - CILJ I SUŠTINA Dijagnostika kvarova je predmet proučavanja sustava uzajamno povezanih uređaja, koji su projektirani za zajedničku funkciju sa čovjekom, u cilju traženja neispravnosti i određivanja njihovih uzroka; prognoziranja njegove raspoloživosti i brzine njegova trošenja, te određivanja rokova potrebnih popravaka i remonta. Djelovanje sistema dijagnostike bazira se na prikupljanju informacija o tehničkom stanju postrojenja (uređaja) i uspoređujuči dobivene podatke sa projektiranim, odnosno “etalonskim” donose se odgovarajući zaključci. Razlika između dijagnostike i automatskog upravljanja je ta da se kod automatskog upravljanja mjeri i upravlja jedna fizička veličina, dok se dijagnostikom mjeri i upravlja čitav niz fizičkih veličina, te je zadatak dijagnostike utoliko složeniji. Za potpuno rješenje postavljenih zadataka sistem bi morao imati u svom sastavu računarsku opremu. U sustav dijagnosticiranja uključeni su: 1) Objekt dijagnosticiranja 2) Tehnička sredstva dijagnosticiranja 3) Čovjek operator Postoje dva principa ostvarenja dijagnosticiranja: TEST DIJAGNOSTIKA - kod koje se na objekt djeluje specijalnim test-varijabilnim veličinama i na temelju reakcije se izvodi zaključak o njegovoj ispravnosti; FUNKCIONALNA DIJAGNOSTIKA - kod koje se za zaključke o ponašanju objekta u radu koriste radne varijabilne veličine. Određivanje parametara dijagnostike je dosta slobodan, neformalan i složen proces, na osnovu procjene i eksperimenta specijalista. Sakupljanje, obrada i dostavljanje informacija o tehničkom stanju iziskuje određeno vrijeme, koje može uzrokovati kašnjenje upravljačkih rješenja i smanjene efikasnosti sistema dijagnosticiranja. Da bi se ovo izbjeglo, može se koristiti dva načina rješavanja problema: 1) Povećanje brzine informacija 2) Korištenje prognoziranja na bazi neophodnih dobivenih podataka. Prognoziranje se zasniva na bazi ostvarivanja slučajnih procesa promjene parametara kvalitete rada u određenom vremenskom periodu, treba predvidjeti vrijednost realizacije u nekom budućem momentu vremena. Kod dijagnosticiranja u složenim sustavima, treba uzeti u obzir: - različitu fizičku prirodu nastalih kvarova, - veći broj kontrolnih točaka i - brzo proticanje procesa širenja neispravnosti. U ovakvim sustavima najfunkcionalnija je metoda postupnih povezanih ispitivanja, kako sistema u cjelini, tako i njegovih dijelova odnosno zavisnih komponenata. Griješke u brodskim sistemima mogu dovesti, ne samo do skraćenja vremena u eksploataciji, nego i do ljudskih i materijalnih nesreća velikih razmjera; tako je čovjek-operator značajan činioc upravo u donošenju upravljačkih odluka. Visoki stupanj stručnosti u korištenju moderne tehnologije upravo je neophodnost na današnjm brodovima.

4



2.0. OSNOVE TEHNIČKIH MJERENJA KLASIFIKACIJA METODA MJERENJA - apsolutna metoda mjerenja - usporedna metoda mjerenja - direktna metoda mjerenja Na skali mjernog instrumenta određuje se njegova veličina ili njegovo odstupanje od uzroka ili granične mjere. Indirektna metoda mjerenja: - Tražena mjera određuje se na osnovu rezultata direktnih mjerenja (apsolutna ili usporedna) neke druge veličine vezane sa traženim određivanjem funkcionalne zavisnosti (npr. mjerenje srednjeg dijametra zavojnice pomoću tri žice). Kompleksna metoda mjerenja: - Primjenjuje se za kontrolu predmeta složenog geometrijskog oblika, kada smo prinuđeni da jednostavno nekoliko mjernih elemenata. Diferencijalna metoda mjerenja: - Metoda mjerenja koja se primjenjuje kada imamo predmet složene konfiguracije-mjerenje posebno svakog dijela nezavisno jedan od drugog. Metoda mjerenja sa dodirom: - Dodir predmeta kojeg mjerimo sa radnom (mjernom) površinom mjernog instrumenta. Metoda mjerenja bez dodira: - Nema dodira predmeta kojeg mjerimo sa radnom (mjernom) površinom mjernog instrumenta.

KLASIFIKACIJA SREDSTAVA ZA MJERENJE Prema konstrukciji mjerne instrumente i pribore djelimo na: 1) Mikrometarski mjerni instrumenti koji rade na principu kinematskog para (mikrometar) 2) Polužno-mehanički mjerni instrumenti (komparator, minimetar) 3) Polužno-optički mjerni instrumenti 4) Optičko-mehanički mjerni instrumenti (mikroskop) 5) Pneumatski mjerni instrumenti 6) Električni mjerni instrumenti OSNOVNE KARAKTERISTIKE MJERNIH INSTRUMENATA U karakteristike mjernih instrumenata spada: - Veličina podjele na skali instrumenta, tj. udaljenost između dviju susjednih linija - Vrijednost podjele na skali - Veličina mjerenja cijele skale instrumenta - područje mjerenja - Početna najmanja odnosno krajnja najveća veličina koja se na instrumentu može izmjeriti - Stupanj osjetljivosti mjernog instrumenta tj. koja je najmanja veličina koja može izvršiti primjetno očitavanje na mjernom instrumentu. Griješke pokazivanja mjernog instrumenta je razlika između očitane vrijednosti na skali mjernog instrumenta i stvarne izmjerene veličine. Potrebno je razlikovati dva pojma:

5



1) Griješku mjernog instrumenta 2) Griješku metode mjerenja koju činimo tim priborom 1) Griješka mjernog instrumenta potječe iz: a) nesavršenosti konstrukcije b) netočnosti montaže c) istrošenosti pojedinih dijelova instrumenta 2) Griješka metode mjerenja je sumarna griješka koja se sastoji od: a) griješke pokazivanja samog mjernog instrumenta b) griješke etalona ili uzroka pomoću kojeg je postavljen mjerni instrument c) griješke koje nastaju uslijed promjene temperature, atmosferskog tlaka i vlažnosti d) griješke koje nastaju uslijed sile mjerenja 2.1.GRIJEŠKE MJERENJA Svako mjerenje ma koliko bilo brižljivo vršeno, praćeno je griješkama, uslijed čega nikada ne dobijemo točne, već približne mjerne veličine. Uzroci griješaka su vrlo različiti. One mogu poticati od nesavršenosti mjernog instrumenta ili pribora, od uvjeta mjerenja, od individualnih sposobnosti osobe koja mjeri i dr. Rezultati mjerenja obično se izražavaju brojem. Da bi znali koliko su točni, neophodno je znati kakvi su ih uzroci izazvali i kako ih možemo odstraniti ili uzeti u obzir kod učitavanja. Griješke mjerenja, kao i griješke obrade mogu biti trojake: 1) Sistematske griješke 2) Osobne griješke 3) Slučajne griješke 1) Sistematske griješke su takve griješke koje imaju uvijek jednu te istu veličinu ili se odigravaju po jednom određenom zakonu. Sistematske griješke mogu se odstraniti uvođenjem odgovarajućih popravki, korekcija. Kad se proces mjerenja dovoljno izući, uzroci sistematskih griješaka mogu biti točno utvrđeni i njihov utjecaj se može predvidjeti i uzeti u obzir. 2) Osobne griješke mogu biti promjenljive pošto ovise od iskustva osobe koja vrši mjerenje. One se mogu smanjiti uvježbavanjem i višestrukim ponavljanjem mjerenja. 3) Slučajne griješke se nazivaju takve griješke koje nemaju stalnu veličinu, auzroci ne mogu biti točno utvrđeni. Ukoliko im se uzroci i karakteristike ne mogu utvrditi, znači da ih ne možemo odstraniti iz teorije mjerenja. Utjecaj slučajnih griješaka možemo uzeti u obzir samo pomoću teorije vjeroatnosti. One nemaju ni stalnu vrijednost, ni stalan znak. MATEMATIČKA STATISTIKA - na slučaju griješke mjerenja Matematička statistika je posebna grana Teorije vjeroatnosti, koja obrađuje podatke statistike na matematički način. Teorija vjeroatnosti dokazuje da je najtočniji rezultat mjerenja mjerne veličine aritmetička sredina svih mjerenja jedne te iste mjerne veličine sa mjernim instrumentom stalne točnosti. Pretpostavimo da smo izvršili “n” uzastopnih mjerenja neke mjerne veličine “x”. Označimo i rezultate tih mjerenja sa m1,m2,m3 ..... mn-1,mn biti će:

x= x=

m1  m2  m3 ..... mn-1  mn n

6



gdje je x - srednja aritmetička vrijednost rezultata svih mjerenja. Razlika između rezultata uzastopnih mjerenja i stvarne vrijednosti mjerne veličine naziva se slučajnom griješkom (). Razlika između rezultata posebnog mjerenja i srednje aritmetičke vrijednosti naziva se ostatak griješke mjerenja (V). Ako označimo slučajnu griješku uzastopnog (posebnog) mjerenja sa “”, a ostatak griješke mjerenja sa “V”, dobijemo: slučajna griješka

1=m1 - x

2=m2 - x ----------------n-1=mn-1 - x n=mn - x x - stvarna vrijednost mjerenja x - aritmetička vrijednost  - slučajna griješka mjerenja V - ostatak griješke mjerenja

ostatak griješke mjerenja

V1=m1 - x V2=m2 - x --------------Vn-1=mn-1 - x Vn=mn - x

Kako pri svakom mjerenju neizbježno činimo griješke, to stvarnu vrijednost mjerne veličine zapravo i neznamo, a osim toga nepoznata nam je i slučajna griješka mjerenja. Pomoću teorije vjeroatnosti možemo dokazati da pri dovoljno velikom broju mjerenja srednja aritmetička vrijednost tih mjerenja postaje ista stvarnoj vrijednosti mjerne veličine, a ostatak griješke mjerenja je jednak slučajnoj griješci mjerenja tj. x = x ; Vi = i Iz ovog slijedi da se pri većem broju mjerenja ostatak griješke može promatrati kao slučajna griješka, pa se na takve griješke može primjeniti zakoni kojima se potčinjavaju slučajne griješke. Pri mjerenju ma koje veličine obično se zahtijeva da se nađe koja je to veličina i predoči kakvu griješku mjerenja činimo. Griješku koju dopuštamo kod mjerenja karakterizira točnost mjerenja. Potrebno je razlikovati točnost pojedinačnog mjerenja i točnost završnog rezultata mjerenja tj. srednjeg aritmetičkog rezultata. Za ocjenu točnosti pojedinačnog mjerenja obično se izračunava srednja kvadratna griješka pojedinačnog mjerenja prema jednadžbi:

2 V2 + V 2 ...... V2 V 1 2 n i   n - 1 n - 1 Osim srednje kvadratne griješke pojedinačnog mjerenja, katkada se također određuje vjerojatnost griješke pojedinačnog mjerenja:

7



R = 0,675

V

2 i

2   n - 1 3

Najveća moguća griješka pojedinačnog mjerenja određuje se tzv. graničnom griješkom metode mjerenja. m = 3  Slučajne griješke koje su veće od granične griješke pripadaju grubim griješkama. 2.2 OPĆENITO O MJERNIM UREĐAJIMA Mjerenje se izvodi u sklopu takozvanog mjernog lanca, koji se sastoji od mjernog objekta, mjerne veličine i mjernog sistema. Kao mjerni objekt može poslužiti svako tijelo bez obzira na agregatno stanje. Mjerna veličina može biti svako geometrijsko, kemijsko ili fizikalno svojstvo tijela. U fizička svojstva spadaju njihove mehaničke, toplinske, električne optičke osobine. Mjernim sistemom vršimo mjerenje, a on se sastoji od: 1. 2. 3.

davača signala prenosnog sistema i pojačala pokazivača (mogu biti analogni i digitalni).

3.3

Mjerenja

Dijagnosticiranje stanja je osnova za optimalno vođenja pogona. Budući da dijagnosticiranje bez mjerenja nije moguće, to je poznavanje metoda mjerenja, mjernih osjetnika i tehnike dijagnosticiranja od vrlo velike važnosti za projektiranje i optimalno vođenje pogona termotehničkih postrojenja. U sustavima radnih medija brodskih diesel motora od bitne važnosti za regulaciju su slijedeće fizikalne veličine : temperatura, tlak, protok i razina.

3.3.1 Mjerenje temperature Za mjerenje temperature koriste se termometri. Rad termometara se zasniva na promjeni pojedinih svojstava krutih, tekućih i plinovitih tvari pri promjeni temperature. Pri tome se koriste promjene slijedećih svojstava tvari s promjenom temperature : - rastezanje krutih, tekućih i plinovitih tvari - promjena električnog otpora - promjena termonapona ( Seebeck – efekt ) - jakost svjetla i toplinsko zračenje Termometri punjeni tekućinom Stakleni termometri punjeni tekućinom često se zbog svoje jednostavnosti primjenjuju u brodskim sustavima. Primjenjuju se u mjernom području od – 200 do + 750 °C. Stakleni termometri se mogu puniti različitim tekućinama ovisno o željenom mjernom području : Tekućina

Temperaturno

8



mjerno područje Pentan - 200 ÷ + 20 °C Alkohol - 110 ÷ + 50 °C Toluol - 70 ÷ + 100 °C Živa bez plinskog mjerenja - 30 ÷ + 280 °C Živa s plinskim mjerenjem - 30 ÷ + 750 °C Slika 56. Tablica mjernih područja termometra ovisno o tekućini Rastezni opružni termometri Opružni termometri su također punjeni tekućinom. Tekućina se nalazi u tikvici osjetnika koja je pomoću kapilarne cjevčice spojena s opružnom cijevi. Rastezanjem tekućine u osjetniku, povećava tlak u opružnoj cijevi te se pomiče kazaljka instrumenta slika 2.1. Porast tlaka u sustavu ovisi o promjeni temperature po sasvim određenom fizikalnom zakonu. Mjerna stakla ovih instrumenata ne moraju biti neposredno uz mjerno mjesto već mogu biti i udaljena.

1. 2. 3. 4.

Opružna cijev Poluga Kapilarna cjevčica Tikvica osjetnika

Slika 57. Opružni termometar Bez kontaktni ručni mjerači temperature Često se danas koristi za provjeru temperature određenih teško pristupačnih strojnih elemenata pogona, kao i za hitro očitanje. Posebno je pogodan kod kontrole zagrijanosti temeljnih i letećih ležaja, svih vrsta prenosa, visokotlačnih pumpi, elektromotora, sustava rashlada i hlađenja, itd. Odziv je u brz, a za točnost očitanja imamo i IC zraku koja nam pomaže pri mjerenju odabrane pozicije. Podešavanjem možemo izabrati prikaz maksimalne ili minimalne temperature, prosječne temperature, te isto tako zadržati prikaz skokova temperature. Preciznost mjerenja ovisi o udaljenosti, a sama upotreba je jednostavna.

9



Slika 58. Bezkontaktni termometar

3.3.2 Mjerenje tlaka U tehnici je mjerenje razlike tlaka važnije od mjerenja apsolutnog tlaka. U tu se svrhu koriste različiti tipovi instrumenata. U – manometri U – manometar se sastoji od staklene cijevi U – oblika kao na slici 2.10. koja je dijelom ispunjena tekućinom. To su najjednostavniji instrumenti za mjerenje bilo podtlaka ili pretlaka. Pune se živom, alkoholom ili vodom. Mjerno područje je između 0 i 100 mm stupca tekućine. Za male tlakove koristi se U – cijev ( slika 2.10.b ) u kojoj se iznad specifično teže tekućine nalije specifično lakša tekućina npr. benzin ili alkohol. Svi manometri U – tipa se mogu upotrebljavati za mjerenje razlike tlaka pri čemu treba mjerne priključke spojiti na krakove U – cijevi. Pomoću U – cijevi se mogu mjeriti i apsolutni tlakovi. U tom slučaju je u jednom kraku približno vakuum. Kod U – manometra, mjeri se visina stupca između razina tekućine u oba kraka U – cijevi. Tlak se dobije tako da se očitana duljina pomnoži s gustoćom tekućine i konstantom gravitacije. p = · g · h

( Pa )

Slika 59. a) U - manometar b) U – manometar punjen s dvije različite tekučine

Deformacijski manometri

10



Svi opružni manometri funkcioniraju na bazi sile u opruzi različite izvedbe. Prikazana su dva različita tipa manometara.

a)

Metalni tlakomjer s Bourdonovom cijevi

b) Tlakomjer s membranom Slika 60. Opružni manometri a) cijevni b) s mijehom

a)

Cijevni opružni manometar ima oprugu u obliku cijevi ( Bourdonova cijev ). Na jednom kraju cijevi nalazi se kazaljka, a drugi kraj se spaja na mjerno mjesto tlaka. Projekcijska površina unutrašnje polovice cijevi manja je od projekcijske površine vanjske polovice, uslijed čega se javlja sila koja nastoji ispraviti cijevi.

b) Opužni manometar s mjehom ima znatno veću osjetljivost pomaka, pa je stoga prikladan za mjerenje manjih tlakova. To osjetilo tlaka sastoji se od limene cijevi s tankom stijenkom i plaštom u obliku nabora. Na jednom kraju je zatvorena, a na drugi kraj je ugrađen priključak na mjerni tlak. Materijal za izradu mijeha je isti kao i za izradu membrana. Kapacitivni davač tlaka Na slici 61 prikazan je kapacitivni davač tlaka koji u svom kućištu sadrži i elektroničku jedinicu – karticu za obradu i pretvorbu signala u izlazni napon. Ovdje se koristi ravna keramička opna za membranu kao osjetilo tlaka, čija se deformacija prenosi na jednu kapacitivnu elektrodu i time mijenja ukupni kapacitet prema referentnoj elektrodi.

1. 2.

11

3. 4. 5. 6. 7.

Glava za priključak Potenciometar za prilagođavanje Tijelo senzora Adapter Priključak Kabel Zračna ventilacija



Slika 61. Kapacitativni davač tlaka s elektroničkom jedinicom

2.9. Indiciranje tlaka u cilindru Indiciranje odnosno snimanje tlakova u cilindru motora u zavisnosti o hodu klipa (p-V dijagram), ili o kutu koljenastog vratila (p- dijagram) vrši se indikatorima. Indiciranje se vrši zbog određivanja indikatorske snage (p-V dijagram), proučavanja radnog procesa motora, dijagnosticiranja stanja motora (p- dijagram), i njime se dobija stvarni dijagram motora. Na osnovu snimljenog p-V dijagrama planimetriranjem se odredi srednji indikatorski tlak, a zatim indikatorska snaga. Po principu rada indikatori su: mehanički, optički i električni. Mehanički se uglavnom koriste kod sporohodnih motora. Optički indikatori su primjenjivi i kod srednjehodnih motora, dok su električni indikatori primjenjivi kod svih brzohodnosti motora 2.9.1. Mehanički indikatori Prilikom indiciranja treba najprije obilježiti atmosfersku crtu (pomoću ventila indikatora), a zatim vršiti snimanje. Treba paziti da uže za okretanje bubnja bude nategnuto, te imati na umu da zbog inertnosti mehanizma nije za brzohodne motore. Pri snimanju crta niskog pritiska postoji graničnik (označen sa H), koji na sebe preuzima sile većih pritisaka ciklusa. Mehaničke indikatore se periodično provjerava, kontrolira se: brtvljenje klipa, zazor u mehanizmu pisaljke, proporcionalnost prijenosa pisaljke i karakteristike opruge.

12



Slika 2.9.2.1. – 1. Izgled indikatorskih dijagrama . 1. Crta kompresije, 2. crta ekspanzije zraka, 3. crta izgaranja, 4. ispuh, 5. usis, 6. dijagram pritiska ubrizgavanja goriva.

Slika 2.9.2.1. – 2.a. Vanjski izgled i poprečni presjek mehaničkog indikatora Slika 2.9.2.1. – 2.b. (desno) Mehanički indikator s presjekom kroz cilindar i bubanj Slika 2.9.2.1. – 2. Mehanički indikator (dijelovi).

13



1.Specijalno tanko uže,

2. pisaljka,

3. bubanj indikatora,

4. opruga,

5. prirubnica,

6. tijelo indikatora,

7. prijenosna poluga,

8. cilindar indikatora,

9. klip, 10.konusni priključak na cilindar motora.

Slika 2.9.2.1. – 2. Mehanički indikator sa štapnom oprugom 3.3.2.2. SENZOR ZA MJERENJA TLAKA U CILNDRU Za mjerenje tlaka u cilindru motor koristi se senzor tlaka (Slika 3.9.) od poznate tvrtke za prizvodnju senzora «Kistler Instrument Corporation» koji radi na piezo – električnom principu. Kao senzorski element koristi se kvarc. U svrhu priključivanja senzora za mjerenje tlaka u clindru, motor mora posjedovati Thompson – ov priključak (standardni indikatorski pipac).

Slika 3.9. Senzor za mjerenje tlaka u cilindru sa Thompson – ovom spojnicom [10]

14



Slika 2.9.2.2. – 2. Skica kapacitivnog (kondenzatorskog) davača. 2.9.3. Mjerenje površine dijagrama (planimetriranje) Sa mjerenjem površina susrećemo se pri određivanju srednjeg indikatorskog pritiska grafičkim putem, na osnovu indikatorskog dijagrama, pri određivanju srednje tangencijalne sile i viška rada za proračun zamašnjaka.

Slika 2.9.3. – 1. Polarni planimetar. 1. Upravljačka poluga, 2. vodeća poluga, 3. igla, 4. uteg, 5. zglobni spoj, 6. igla, 7. mjerni kolut,

15



8. nepomični bubanj, 9. baždareni kolut, 10. nosač, 11. indikatorski dijagram, 12. početna točka. Pomicanjem igle 6 po dijagramu na baždarenom kolutu očitavamo površinu u cm2. Možemo i podesiti razmjer mjerenja pomoću poluge 2, naime razmjer je proporcionalan sa duljinom L.

Slika 3.13. Prikaz otvorenog i zatvorenog indikatorskog dijagrama te dijagrama stope promjene tlaka u cilindru – kut okreta koljeničaste osovine [11]

3.3.4.. MJERENJE PROTOKA FLUIDA Fluidi koji se koriste u propulzijskom sustavu brodova su: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

slatka voda, slana voda, gorivo (diesel i teško), ulja za hlađenje i podmazivanje, zrak, ispušni plinovi, vodena para.

16



Za pravilan rad propulzijskog sustava potrebno je točno definirati i dozirati količinu određenog medija. Sukladno tome treba izvršiti mjerenja protoka. Mjerenje protoka najčešće se vrši težinskom ili zapreminskom metodom, ali i protokomjerima i raznim prigušnim sredstvima. Prigušna sredstva i različiti plinski satovi se koriste za mjerenje, ali se može koristiti i metoda izračunavanja na osnovu mjerenja brzine fluida.

Turbinski davač protoka Turbinski se pretvarač protoka koristi u vrlo širokom mjernom području protoka od 1.6x10 -7 do 0.67 m3/s pa i više. Tlak tekućine može biti i do 350 MPa. Primjenjuje se u cjevovodima promjera 1 cm do nekoliko desetina cm. Na prikazan je princip mjerenja protoka turbinskim davačem protoka. Vijak s lopaticama ( turbina ) postavlja se u cijev kroz koju protječe tekućina. Brzina vrtnje vijka ''n'' ovisi o volumnom protoku tekućine ''V'' ( n = kd·V, gdje ''kd'' predstavlja koeficijent koji obuhvaća utjecaj svih parametara što utječu na ovisnost brzine vrtnje turbine o protoku ). Vijak treba biti u cijevi iz nemagnetskog materijala, da bi se brzina vrtnje mogla mjeriti brojanjem prolaza lopatica kraj induktivnog osjetila.

1. Prirubnica 2. Tijelo mjerača 3. Pick-up s magnetom 4. Permanentni magnet 5. Zavojnica 6. Rotorska lopatica Slika 64. Turbinski davač protoka

12.

7. Glavčina rotora 8. Ležaj osovine rotora 9. Rotorska osovina 10. Nosač difuzora 11. Difuzor i usmjerivač fluida Usmjerivačka ploča fluida

Elektromagnetski davač protoka Elektromagnetni pretvarač se koristi za mjerenje protoka tekućine koje su električki vodljive (slatka ili morska voda). Sastoji se iz para elektromagneta smještenih izvan cijevi iz nemagnetskog materijala i para elektroda koje su u dodiru s tekućinom koja protječe kroz cijev. Ovaj pretvarač djeluje na principu Faraday-evog zakona elektromagnetske indukcije. Elektromotorna sila inducirana u vodiču koji se giba kroz homogeno magnetsko polje proporcionalna je brzini gibanja vodiča kroz to polje. Elektromagnetsko polje koje je generirano elektromagnetima okomito je na smjer protjecanja tekućine, a elektrode su smještene okomito na polje i smjer protjecanja. Tako se na elektrodama javlja elektromagnetna sila ( EMS ) koja je proporcionalna brzini protjecanja tekućine, a time i protoku : E = B·d·v

17



gdje je B d v

-

gustoća magnetskog toka ( T ) razmak između elektroda ( unutrašnji promjer cijevi ) ( m ) brzina protjecanja tekućine ( m/s )

Za točnost mjerenja ovih pretvarača važno je da cijev bude potpuno ispunjena mjernom tekućinom i da su elektrode čiste.Pogreška mjerenja je reda ± 1 % izlaza.

1. 2. 3. 4. 5.

Cijev od nemagnetskog materijala Izolacijska brtva Namot Mjerna elektroda Meko željezo

Slika 65. Elektromagnetski davač protoka

2.6.1 Mjerenje potrošnje goriva Potrošnja goriva je važan pokazatelj ekonomičnosti motora. Svakom opterećenju odgovara točno određena potrošnja goriva, dok su svi sustavi motora u ispravnom stanju. To znači da na osnovu potrošnje goriva možemo doći do nekih kontrolnih parametara. Potrošnja goriva daje se kao satna ili kao specifična efektivna odnosno indikatorska potrošnja. Određivanje satne potrošnje svodi se na mjerenje vremena za koje se potroši određena količina goriva. Težinska metoda se bazira na upotrebi vage sa skalom. Štoperica se uključuje i nakon određenog utroška (npr. 100g) isključuje. Gorivo dolazi iz rezervoara slobodnim padom preko cijevi 5 do ventila 4, koji u poz. I preko cijevi 3 puni posudu 2 na vagi 1 i opskrbljuje motor preko cijevi 6. U poziciji II motor troši gorivo iz rezervoara. Pozicija III je za mjerenje. Gorivo se troši iz posude na vagi, te se kazaljka pomiče ulijevo. U trenutku prolaska kroz ravnotežni položaj uključuje se Štoperica 15, pomoću kontaktne sipke 9, žive 10, elektromagneta 11 i sipke 12. Tada se sa lijevog tasa skida uteg i pri ponovnom prolasku kazaljke kroz ravnotežni položaj Štoperica se zaustavlja. Iz očitanog vremena T (s), za koje je proteklo gorivo mase utega g (gr) nalazimo satnu potrošnju:

18



Gh 

 T

 3.6

Slika 2.6.1. - 1b. Shema instalacije za određivanje potrošnje goriva težinskom metodom. Opisane metode daju srednje vrijednosti potrošnje za vremenski interval. Protokomjeri daju trenutne vrijednosti protoka goriva, tj. satne potrošnje. Mjerenje pomoću protokomjera ne daje pouzdane rezultate, te se oni koriste za orijentacijsku kontrolu potrošnje u fazi podešavanja opterećenja motora. 2.6.2 Mjerenje protoka rashladne vode Kod velikih brodskih motora protok vode se ne određuje težinskom ili zapreninskom metodom već prigušnim sredstvima, te protokomjerima sa okretnim klipovima. Najčešće se primjenjuju blenda i sapnica, dok se venturi cijev primjenjuje rjeđe. Dimenzioni odnosi ovih uređaja su normirani (slika 2.6.2 - 1). Do izraza za protok dolazimo na osnovu slijedećih izraza. 1=2=.

možemo pisati



Primjenom Bernoulijeve jednadžbe dobijemo: Za A1 i A2 važi jednadžba kontinuiteta tj.

A1 A2  v1 v 2 A0 d 2  A1 D 2

19

v 2 2  v 21  p1  p2 2



v1 m v2 p1  p2



 v22

2 v2 

1  m2 2

p1  p2

 1  m2

uslijed trenja je brzina protjecanja manja tj.; v2”=v2 -koeficijent gubitka brzine uslijed trenja. Sa A2 (mm2) i v2” (m/s) je sekundni protok: V(m3/s)=

A0    v 2 1000000

a satni protok: M(m3/h)=3600

A0    v 2 =0,004d2 1000000

p1  p2



 je koeficijent protoka, ustanovljen eksperimentalnim putem, po DIN 1952.

Slika 2.6.2 - 1 Normalna sapnica.

20



Pri strujanju fluida doći će do pada tlaka i povećanja brzine. Teoretski pad tlaka je prikazan crtkanom crtom, a u stvari se mijenja po punoj crti.

Slika 2.6.2 – 2 Strujanje kroz prigušni uređaj. 2.6.3 Mjerenje količine i brzine zraka Plinski satovi sa okretnim klipovima koriste se za veće protoke (do 30000 m3/h), ali i za srednje protoke. Specijalno profilirani klipovi 2 okreću se u kućištu 1. Sinkronizacija njihovog okretanja postiže se vanjskim zupčanicima 3. Broj okretaja klipova razmjeran je protoku plina ili pare, pa mjerilo pokazuje protok u m3. Mjerenjem vremena možemo odrediti satni protok. Kod svih plinskih satova mjeri se tlak i temperatura plina kako bi se rezultati mogli svesti na normalne uvjete okoline. Protok kroz cijevi može se odrediti i na osnovu brzina i rasporeda brzina. Brzina plina ili pare se određuje na osnovu dinamičkog tlaka, koji predstavlja razliku ukupnog i statičkog tlaka:

pd 

  v2 2

 pu  pt

21



a odatle: v=

2 pd



gdje je : v (m/s) ; pd (Pa) dinamički tlak;  (kg/m3) specifična masa (gustoća) plina ili pare.

Slika 2.6.3. - 1. Određivanje brzina protoka fluida: a) mjerenje statičkog tlaka, b) mjerenje ukupnog tlaka (Pitova cijev), c) Pito-statički manometar za mjerenje dinamičkog tlaka, d) Prandtlova cijev . 1) slika rasporeda brzina (profil brzina). Obično se za ova mjerenja koristi Prandtlova cijev , pomoću koje se može odrediti statički, ukupni i dinamički tlak. Postavljanjem ovog instrumenta na raznim mjestima u cijevi može se ustanoviti raspored brzina i odrediti srednja brzina strujanja. Protok se definira količinom tekućine koja protječe u jedinici vremena. Može se definirati volumni i maseni protok. Ako se mjeri ukupna količina tekućine koja protječe u određenom vremenskom intervalu tada imamo volumni protok. U osnovi se mjerenje protoka svodi na mjerenje razlike tlaka na zapornici ili brzine vrtnje turbine. Mjerač protoka s promijenjivim padom tlaka na prigušnici U cjevovod kojim protječe tekućina smješta se prikladno prigušenje na kojem nastaje pad tlaka u ovisnosti o protoku. Taj pad tlaka se mjeri pretvaračem razlike tlakova i predstavlja mjeru protoka tekućine. Najjednostavniji oblik prigušenja je zaslon, a koriste se i drugi kao što je mlaznica, Venturijeva cijev, kapilarna itd. Kompletni mjerni uređaji protoka su prikazani.

22


Slika 63. Mjerenje količine protoka


a) b) c) d)

u- manometar manometar s plovkom pločasti manometar prstenasta vaga

Osnovni izraz koji se koristi za proračun protoka kroz bilo koju vrstu prigušnice je :

Q  A

2  p 

gdje je Q   A p = p1 – p2 

volumni protok ( m3/s ) koeficijent protoka koeficijent ekspanzije površina otvora prigušnice ili sapnice ( m2 ) djelujući tlak ( Pa ) gustoća medija ispred prigušnice ( kg/m3 )

Davači ovog tipa pogodni su za široko područje protoka od 25 do 6500 kg / h. Radi malih dimenzija i odsustva pokretnih dijelova vrlo su pogodni za primjenu na brodovima, a nedostatak im je što se njihova točnost naglo umanjuje ako su protoci manji od 15 do 20 % nominalnog protoka.

3.3.4 Mjerenje razine Koriste se razne izvedbe ovih pretvarača, a upotrebljavaju se za kontinuirano mjerenje razine ili pak dojavu za određene razine ( sklopke ). Mjerač razine tlaka preko hidrostatskog tlaka Na 66 prikazan je način mjerenja razine goriva pomoću hidrostatskog tlaka i s pomoću diferencijalnog manometra. Otpor zraka koji se potiskuje kroz cijev u tanku proporcionalan je razini tekućine u tanku, a taj tlak se koristi za mjerenje razine s pomoću diferencijalnog manometra.

23



 



Slika 66. Mjerenje razine hidrostatskim tlakom

Ultrazvučni ili radarski mjerači razine Za mjerenje razine visoko viskoznih goriva na brodu je pogodnija upotreba pretvarača koji ne dolaze u direktni kontakt s gorivom, već razinu mjere posredno. Princip mjerenja razine pomoću mikrovalnih pretvarača prikazan je. Kao što se iz slike vidi, potrebno je raspolagati s predajnikom i prijemnikom mikrovalnog signala, a razina se određuje na način da se mjeri vrijeme trajanja mikorvalnog vala od davača do primača.

Slika 67. Radarski mjerači razine

24



2.3 MJERENJE VREMENA I BRZINE VRTNJE Za mjerenje vremena prilikom ispitivanja uglavnom se koristi štoperica. Podjele na štoperici omogućavaju očitavanje desetinki, pa i stotinki sekunde. Štoperica se aktivira i zaustavlja ručno ili elektromagnetski. Štopericu je potrebno navijati približno svaka dva sata rada, da se izbjegne utjecaj zategnutosti opruge na točnost mjerenja. Vrijeme početka i završetka mjerenja redovito se bilježe uz datum u izvještaju o kontroli. Kod mjerenja koja imaju ispis na papir, papir mora na sebi imati vremensku podjelu, ali se ipak bilježi i vremenski signal radi izbjegavanja pogreške. 1.3.1.

DAVAČI BRZINE VRTNJE

Za ispravan rad motora potreban je signal sa zamašnjaka u svrhu određivanja brzine vrtnje. Signal se također koristi i za određivanje trenutne pozicije kuta okreta. Pick – up davači brzine vrtnje koljeničastog vratila dolaze u dvije izvedbe: - induktivni pick – up davači brzine vrtnje; - optički pick – up davači brzine vrtnje. Obadvije vrste davača mogu raditi u dva načina rada: - način rada za mjerenjem položaja gornje mrtve točke; - način rada sa mjerenjem položaja gornje mrtve točke i mjerenje položaja zubaca zamašnjaka. Način rada sa mjerenjem položaja gornje mrtve točke i mjerenje položaja zubaca zamašnjaka se koristi za dobivanje veće točnosti kod dvotaktnih sporohodnih motora kod kojih postoji mala varijacija brzine vrtnje tijekom okreta. INDUKTIVNI PICK – UP DAVAČI BRZINE VRTNJE Induktivni pick – up davači brzine vrtnje (Slika 3.10.) su otporni na ulje i nečistoću te se koriste za mjerenja kroz duže vremensko razdoblje. Oni osjećaju prisutnost metala te se standardno koristi vijčana matica kao referentna točka u način rada za mjerenjem položaja gornje mrtve točke dok se kod način rada sa mjerenjem položaja gornje mrtve točke i mjerenje položaja zubaca zamašnjaka (Slika 3.11.) koristi vijčana matica za mjerenje položaja gornje mrtve točke, a zupci zamašnjaka se koriste kao dodatne referentne točke. Trajno fiksiranje ovakvih davača osigurava nepromijenjivu referentnu točku za poziconiranje zamašnjaka.

25



Slika 3.10. Induktivni pick – up davač brzine vrtnje [10]

Slika 3.11. Induktivni pick – up davač brzine vrtnje u način rada sa mjerenjem položaja gornje mrtve točke i mjerenje položaja zubaca zamašnjaka [10] OPTIČKI PICK – UP DAVAČI BRZINE VRTNJE Optički pick – up davači brzine vrtnje (Slika 3.12.) se koriste u svrhu mobilnosti te su lako prenosivi s motora na motor. Oni rade na principu odbijanja signala od komada trake sa refleksijskim svojstvom koja je spojena na zamašnjak. Kod

26



ovakvih davača se referentni kut mora podešavati nakon svakog niza mjerenja ako je davač pozicioniran drukčije ili ako je reflektivna traka premještana.

Slika 3.12. Optički pick – up davač brzine vrtnje [10]

2.7. Mjerenje vibracija U okviru dijagnosticiranja i kontrole motora susrećemo se sa kontrolom torzionih oscilacija koljenastog vratila, koje mogu dovesti do loma vratila. Poprečne vibracije vratila kao i vibracije ostalih dijelova motora, vibracije temelja i oslonaca motora, vibracije na priključenom objektu izazvane radom motora i slično. Za snimanje torzionih vibracija primjenjuju se torziografi, mehanički i električni, a rjeđe optički. Električni torziografi su kompaktni i osjetljiviji u odnosu na mehaničke. Na slici 2.7. – 1. prikazan je induktivni davač električnog torziografa.

27



Slika 2.7. – 1. Skica induktivnog davača električnog torziografa

Permanentni magnet 1 može se slobodno okretati (u nekim granicama) oko jezgre 3, sa kojom je vezan oprugama. Jezgra je kruto vezana za vratilo. U polju magnetnih crta su namotaji 2 fiksirani za jezgru, pa svako kretanje magneta u odnosu na jezgru izaziva proporcionalne varijacije napona. Oscilografski snimci ovih promjena predstavljaju brzine pomicanja, a da bi se dobile amplitude primjenjuje se integrirajuće električno kolo.

Za mjerenje uvijanja primjenjuju se mjerne trake - slika 2.7. – 2. Pri uvijanju vratila jedna od traka će se produžiti, a druga skratiti. Ove deformacije elektrootporne mjerne trake dovode do proporcionalne promjene napona.

Za mjerenje pravocrtnih vibracija primjenjuju se induktivni davači - 2.7. – 3. Okvir davača (1 i 4) oslanja se na element čije vibracije mjerimo. Stalni magnet 5 (na oprugama 6), se pomiče, (uslijed inertnosti), u odnosu na namotaje 3. Namotaji su namotani na papirnatom valjku 2, i pričvršćeni na poklopcu 1. Svako aksijalno pomicanje okvira u odnosu na magnet izaziva promjenu napona pa se upotrebom integrirajućeg kola može dobiti amplituda oscilacija.

28


Dijagnostika kvarova 2.8. Mjerenje buke

Kod mjerenja vibracija poseban problem predstavlja mjerenje akustičnih vibracija - buke.

Slika 2.8. - 1. Blok-shema uređaja za mjerenje buke. Najjednostavniji mjerač nivoa buke sastoji se od mikrofona, pojačala, i pokazivača izmjerenih vrijednosti. Mikrofon je davač koji djelovanje pulsirajućeg zvučnog pritiska pretvara u električni signal. Kondenzatorski (kapacitivni) mikrofon sastoji se od membrane (čelik ili aluminij) koja je izložena valovima zvučnog tlaka, i zadnje (nepomične) perforirane elektrode. Vrlo su pouzdani u radu. Pri izboru mikrofona treba voditi računa o temperaturi, vlažnosti, brzini vjetra (za vanjska mjerenja), intenzitetu buke i frekventnom području. Frekventni analizatori se sastoje od niza električnih filtera od kojih svaki propušta zvučne valove određene frekvencije a ostale prigušuje. Spajanjem vrijednosti dobivenih u pojedinim frekventnim pojasevima dobijemo spektar buke. Obzirom da kod motora ima više izvora buke, treba za svih napraviti spektar buke kako bi se moglo djelovati na izvore najviših razina buke. 3.0. OCJENJIVANJE BUKE NA BRODOVIMA U ovoj točki opisane su osnovne metode i kriteriji za ocjenjivanje buke. Norme za dopuštene razine buke na brodovima biti će razrađene kasnije. Navode se samo neke strane norme. Do danas su se općenito iskristalizirale dvije osnovne metode za ocjenjivanje i normiranje buke. Kao baza prihvaćena je veličina koja karakterizira razinu ukupne buke - razina buke LA u dBA. Baza druge metode je familija tzv. N-krivulja za ocjenjivanje buke standardizirana od 150. Krivulje N ucrtane su na dijagramu B2 u Prilogu 2. Krivulje se označuju slovom N i brojem koji odgovara oktavnoj razini zvučnog tlaka kod frekvencije 1000 Hz. Ove krivulje su u osnovi predviđene za ocjenu oktavnih spektara, no mogu se translacijom za 5 dB (točno 4,8 dB) okomito prema dolje primjeniti i za tercne spektre. Princip ocjenjivanja neke buke uz pomoć njenog oktavnog ili tercnog spektra sastoji se u tome da se ustanovi, koju najvišu krivulju N dodiruje snimljeni spektar. Pri tome se dozvoljava prekoračenje krivulje u jednoj oktavi ili u dvije, ako nisu susjedne, za 3 dB. Ako se ocjenjuje tercni spektar, tolerancija je 2 dB. Kod normiranja redovno se uzima odnos zadanih vrijednosti razine buke LA i vrijednosti krivulje N kao: LA = N+5 90dB = N85+5 - dopuštena granica za zaštitu oštećenja sluha Za ocjenjivanje i normiranje buke postoji nekoliko kriterija od kojih su za primjenu na brodovima važni slijedeći:

29



1) oštećenje sluha 2) nelagodnost i smetnje izazvane bukom 3) ometanje razumljivosti govora i čujnosti signala Dopuštena granica za zaštitu oštećenja sluha jednoznačno je određena vrijednošću ukupne razine 90 dB odnosno N85 za 8-satno dnevno izlaganje buci. Sa skraćenjem ekspozicije, razina se povećava i to za po 3 dB za svako raspolavljanje vremena razine ukupne buke LA u dB. Vrijednost ukupnih razina i SIL-a pokazane su u tablici 3.3. Norme nekih zemalja za trgovačke brodove pokazane su u tablici 3.4. Tablica 3.0. – 1. Propisi nekih zemalja za dopuštene razine buke LA u dBA na brodovima SR Nje - DR Nje SSSR mačka mačka Švedska (Sanitar - SEV (SBG) (DSRK) NSASN na prav.) (Sekc. 4) PROSTORIJA (1968) (1970) (1973) (1964) (1970) STROJARN. Sa kontrolnom kabinom 110 105 100 95 STROJARN. Bez kontrolne kabine 90 90 85 85 90 STROJARN. Radionice i dr. stal. rad. mj. 90 90 75 STROJARN. Kontrolna kabina 75 80 70 70 NASTAMBA Kabine 60 60 55 50-60 NASTAMBA Zajedničke prostorije 65 60 65 50-60 60 SLUŽ.PROST Kormilarnica 60 60 65 50 60 SLUŽ.PROST Radio - kabina 60 60 65 50 60 SLUŽ.PROST Krila mosta 65 70 BOLNICE I AMBULANTE 55 -

Opća je tendencija u svijetu da se norme postrožavaju i to u sadašnjoj etapi za 5 dB. To je jasno došlo do izražaja u Švedskim normama, gdje je granica očuvanja sluha pomaknuta od 90 na 85 dBA. Time se još više produbljuje jaz između propisa i stanja na brodovima i postavljaju teži zahtjevi svima onima koji su odgovorni za gradnju i eksploataciju brodova. Za ocjenjivanje zvučnih vibracija ne postoje posebne metode, već se one ocjenjuju posredno uz pomoć razina buke.

2.10 Kontrole kvalitete fluida 2.10.1 Kontrola kvalitete ispušnih plinova Na osnovu sastava i boje ispušnih plinova dijagnosticira se pravilnost izgaranja, utjecaj kvalitete smjese, izmjena radne materije, intenzitet vrtloženja i momenta paljenja, a može se i udovoljavati ekološkim zahtjevima. Kod diesel motora kontrolira se dimnost i sastav ispusnih plinova. 2.10.1.1. Određivanje dimnosti ispušnih plinova

30



Dim u ispušnim plinovima motora posljedica je izdvojenih koksnih čestica pri izgaranju. Dimnost se povećava sa povećanjem opterećenja, odnosno smanjenjem koeficijenta viška zraka. Rad dimomjera se zasniva na principu apsorpcije ili filtriranja. Kod dimomjera Saurer (slika 2.10.1.1. – 1.) kontrolira se jedna litra ispušnih plinova kroz filtre papir. Potom se na osnovu zacrnjenosti filter papira i etalon uzoraka određuje dimnost. Dimna vrijednost R=0 odgovara čistim plinovima, a R=300 potpuno crnim plinovima. Prednost ovog uređaja je u njegovoj jednostavnosti, ali je rezultate kod različitih motora teško uspoređivati. Da bi se mogli uspoređivati rezultati raznih motora treba udovoljiti zahtjevima proizvođača. Pri ispitivanju višecilindričnih motora treba uzimati uzorak plina iz svake ispušne cijevi da bi se moglo točno kontrolirati.

Slika 2.10.1.1. – 1. Instalacija sa dimometrom Saurer 1. Cijev, 2. orebreni priključak, 3. držač, 4. filter papir, 5. poklopac sa mrežom, 6. ručica za učvršćivanje, 7. gumena cijev, 8. staklena posuda, 9. nosač, 10.nosač, 11.postolje, 12.okretna ploča,

31



13.etalon uzorci, 14.vrijednosti za dimnost, 15.osovinica, 16.ploča, 17.otvor na ploči, 18.otvor za očitanje dimne vrijednosti.

2.10.1.2 Određivanje sastava ispušnih plinova Na osnovu sastava ispušnih plinova kontroliramo potpunost izgaranja, otrovnost plinova, koeficijent viška zraka i toplinske gubitke uslijed nepotpunog izgaranja. Analizatori plina rade na kemijskom, fizikalnom ili kombiniranom principu. Prednost fizičkih analizatora je što se ostvaruje kontinuirano registriranje i imaju veću točnost. Kemijski analizatori zahtijevaju uzimanje i čuvanje uzoraka, analiza se vrši ručno, a rezultati su manje točni. Prednost im je niska cijena. 2.10.1.2.1. Kemijski analizatori plina Zasnivaju svoj rad na činjenici da dijelovi plinske smjese kemijski reagiraju sa određenim reaktivima, dok isti reaktivi ne apsorbiraju ostale komponente. Kod analize plinova treba obratiti pažnju na uzimanje i čuvanje uzoraka. Pri uzimanju plina može doći do kondenziranja vode pa se sonda ugrađuje pod određenim kutem u odnosu na smjer protoka plina. Kao apsorpciona sredstva se primjenjuju: 1. Za CO2- otopina kalij hidroksida, 2. Za nezasićene ugljikovodike reda CmH2m i CmH2m-2- sumporasta kiselina. 3. Za O2- natrij hiposulfid, 4. Za CO- amonijklorid, Apsorpcija se vrši navedenim redoslijedom.

32



Slika 2.10.1.2.1. – 1. Sustav za uzimanje uzorka plina: a) hlađeni priključak (sonda), b) baterija za uzorke plina sa tri posude. 1- ispusna cijev, 2- kvarcna cjevčica, 3- hlađena cijev (Cu ili C), 4- vanjska cijev, 5-6- priključak rashladne vode, 7- posuda, 8- ventil, 9- posuda s vodom, za punjenje, 2.10.1.2.2. Fizički analizatori plina Fizičkim analizatorima plina moguće je odrediti koncentraciju neke komponente smjese ako se neko njeno svojstvo bitno razlikuje od istog tog svojstva ostalih komponenti npr. toplinska provodljivost, termomagnetske osobine, apsorpcija infracrvene svjetlosti. Promjena koncentracije te komponente rezultira proporcionalnom promjenom napona što omogućuje očitavanje.

33



Slika 2.10.1.2.2. – 1. Instalacija sa fizičkim analizatorom plina 1. Ispušna cijev, 2. sonda, 3. reduktor pritiska, 4. grubi pročistač, 5. odvajač, 6. hladnjak, 7. fini pročistač, 8. membranska pumpa, 9. mjerač protoka, 10.analizator, 11.električni sistem, 12.pojačalo, 13.pokazni instrument, 14.registrirajući instrument. Sustav ima zadatak da uzima kontinuirano uzorak plina i da je očišćenu od primjesa dovede u mjernu komoru analizatora. U području kontrole sustava ispušnih plinova motora najčešće se primjenjuju sljedeći fizički analizatori: - Analizatori na principu toplinske provodljivosti, -

Termomagnetski analizatori, Infracrveni analizatori.

2.10.2. Kontrola kvalitete vode Kvalitet vode korištene u generatorima pare određuje ukupnu sigurnost uređaja. Na brodu se koriste sljedeće vode: 1. morska voda,

34



2. slatka voda, 3. kotlovska voda, 4. napojna voda, 5. kondenzat pare, 6. destilirana voda. Spomenuti tipovi vode bitno se razlikuju po kvaliteti čija se ocjena izvodi na osnovu ovih pokazatelja: tvrdoća, sadržaj klorida, sadržaj kisika, koncentracija vodikovih iona, sadržaj rastopivih ostataka, mutnost, sadržaj kiselina, organskih i drugih otapala. Voda sadrži različite soli koje uvjetuju njenu tvrdoću ili druga svojstva. Suma svih soli u vodi jest ukupan sadržaj soli. Kvantitativnu mjeru - ocjenu o ukupnom sadržaju soli u vodi izvodi se prema postojanju u njoj rastopljenih klorida (klornih soli). Kvalitativna mjera tog pokazatelja je koncentracija klor-iona. Tvrdoća je sumarna količina u vodi sadržanih kationa kalcija Ca+2 i magnezija Mg+2 izražena u miligram ekvivalentima1 na kilogram otopine.

Alkalitet Alkalitet karakterizira sadržaj u vodi NaOH, NaHCO3, Na3PO4, Ca(OH)2 i drugih, dok u ukupni alkalitet ulaze i ioni: hidratni OH-, karbonatni CO32-, bikarbonatni HCO3- i fosfatni PO43-. Osnovni uzrok alkaličnosti vode je unošenje dodataka u vodu, radi odstranjivanja tvrdoće. Tablica 2.10.2. – 1. Maksimalni normativi kvaliteta vode. Oblik vode

Pokazatelj kvalitete

Jedinica

Tip kotla i radni tlak pare (MPa) Glavni

2 0.02

Napojna voda

Uku. tvrdoća Kisika Spojevi Fe Spojevi mjedi

mgEKV/l mg/l kg/kg kg/kg

Glavni, pomoćni, utilizacijski do 2 0.3 -

Kondenzat Destilirana voda

Kloridi Ukupna tvrdoća

Cl- mg/l mgEKV/l

10 0.05

35

2-4 0.02 0.05 -

4-6 0.00 2 0.03 100 50 0.2 0.00 1

6-9 0.001 0.002 100 50 0.1 0.001



1

Miligram ekvivalentom nazivamo broj miligrama tvari koji je ravan ekvivalentnoj masi. Da bi izrazili koncentraciju u mgEKV/kg potrebno je količinu tvari otopljenu u 1kg, izraženu u mg, podijeliti sa njenom ekvivalentnom masom. Destilirana voda Kotlovska voda

Ukupna tvrdoća Ukupni sadržaj soli Kloridi

mgEKV/l

0.05

mg/l

0.02

3000

0.00 1 2000 300

0.00 1 250

Cl- mg/l

1200

500

30

30

Alkalični broj

NaOH mg/l

150-200

100150

1030

1015

Fosfatni broj

PO4 mg/l

10-30

2040

3050

1020

Nitratni broj

NaPO3 mg/l

75-100

5075

5-15

-

tvrdoća

mgEKV/l

0.02

0.05

0.02

0.02

2.11. Mjerenje efektivne snage motora na ispitnim stolovima

36



Slika 2.11.-1 Principijelna shema pokusne instalacije sa hidrauličkom kočnicom sustava Junkers. 1 motor, 2 - elastična spojka, 3 - stator, 4 – rotor (bubanj sa šiljicima), 5 – dovod vode, 6 – pomična vratašca za reguliranje razine vode u kočnici, 7 – ležišta rotora (oslonjena u statoru), 8 – ležišta statora, 9 – brojač okretaja, 10 – prijenosna poluga, 11 – vaga, 12 – protuuteg za uravnoteženje prijenosne poluge, L – krak kočnice

Slika 2.11.-2. Uzdužni presjek hidraulične kočnice sa lopaticama, sustava Frood 1 – stator, 2 – umetak na statoru sa elipsastim tiroidalnim udubljenjem, 3 – rotor, 4 – vratilo, 5 – brtva, 6 – postolje, 7 – nosač kočnice, 8 – kućište ležišta statora, 9 – kućište ležišta rotora, 10 – brojač okretaja, 11 – odvod vode, 12 – regulacijski zastor, 13 – dovod vode, 14 – pogon regulacijskog elementa, 15 – lijevak za odvod vode, 16 – prirubnica elastične spojke

37



Slika 11. Skica cirkulacije vode kod pokusne instalacije sa hidrauličnom kočnicom i motorom hlađenim vodom K – hidraulična kočnica, M – motor, H – hladnjak sa ventilatorom, P1 – pumpa vode motora, T – termostat, P2 – pumpa za toplu vodu, P3 – pumpa za ohlađenju vodu, I – alternativa sa hladnjakom voda – voda, II – alternativa sa posudom za miješanje, MP – mjerna posuda za određivanje protoka rashladne vode, A-B – protočni sustav, A-B -cirkulacijski sustav

4.0. SADAŠNJE STANJE KOD SUSTAVA ZA KONTROLU I MJERENJE BRODSKIH DIESEL MOTORA

Sustavi za kontrolu parametara stanja brodskih motora danas su na vrlo niskoj razini automatiziranosti i sve su akcije kontrole manualne. Izuzetak su osnovni parametri motora poput: 1. tlaka i temperature okoline, 2. broja okretaja motora i turbopuhala, 3. tlaka i temperature goriva na ulazu u motor, 4. tlaka i temperature ulja za podmazivanje, 5. pada tlaka zraka kroz filter i rashladnik, 6. temperature ispušnih plinova. Pokazivači parametara koji se prate nalaze se uz samo mjerno mjesto, ali i u kontrolnoj kabini strojarnice. Tu ih časnik na straži bilježi po dolasku i odlasku sa dužnosti. Svaki određeni broj radnih sati treba kontrolirati i : - indicirani tlak u cilindrima, - tlak uputnog zraka, - progib koljenastog vratila, - karakteristike goriva, - karakteristike maziva. Sustavi kontrole, odnosno mjerni instrumenti, povezani su sa alarmnim uređajima i sustavima zaštite. Ponekad na osnovu (točno) očitanih parametara i vrijednosti parametara danih od proizvođača ne možemo dijagnosticirati stvarno stanje stroja već vrijednosti parametara trebamo preračunavati u skladu sa stanjem okoline. 4.1 SUSTAVI KOJI SE KONTROLIRAJU KOD BRODSKOG DIESEL MOTORA Najčešći propulzijski sustav na brodovima je diesel motor, još su u primjeni parna turbina, plinska turbina, nuklearni pogon i električni pogon. U ovom radu zadržati ćemo se na diesel motornoj propulziji. Kada govorimo o diesel motorima moramo navesti neke specifičnosti motora koje razmatramo, jer se motori sa unutrašnjim izgaranjem u mnogo čemu razlikuju. Na brodovima se najčešće koriste sporookretni motori, mada je tendencija da se sve više ugrađuju brzookretni motori, sa oko 1000-1400 o/min, radi boljeg stupnja iskorištenja. To do sada nije bilo moguće jer su takvi motori radili samo na diesel gorivo, a ne i na znatno jeftiniji mazut. Značajke najčešćih brodskih diesel motora su:

38

Pomorski fakultet Split      


Rad na teško i lako gorivo, sporookretnost, jednoradni (dugog hoda stapa) sa križnom glavom, prekretnost (slijedi da ne moraju imati reduktor), dvotaktni sa ispiranjem cilindara, sa prednabijanjem zraka.

Sustavi motora mogu se podijeliti na : -sustav dobave zraka, -sustav pripreme i dobave goriva, -sustav ispuha i prednabijanja, -sustav transformacije energije u cilindrima. Ovu podjelu izvršili smo sa stanovišta pretvorbe energije. U okviru svakog od ovih sustava, a zatim i njih zajedno, prate se pojedine značajke kao što su temperatura, tlak, protok, sastav plinova, položaj polužja. Na osnovu tih značajki, uz poznavanje teorije rada tih sustava, vrijednosti značajki pri ispravnom radu sustava (dobivenim tijekom probne vožnje), te matematičkih simulacijskih modela ekspert može doći do zaključaka o stanju sustava i njegovih elemenata. Praćenjem tih značajki u određenom vremenskom periodu moguće je odrediti trend ponašanja vrijednosti pojedinih značajki, te na osnovu toga dijagnosticirati stanje unaprijed tj. predvidjeti stanje pojedinih sustava ili njihovih komponenti unaprijed (Trend analisys). Uvjeti okoline

Unutrsšnji uvjeti

Utjecajne značajke

okolni tlak okolna temp.

temp. morske vode

tlak razlika razlika tempa. plina iza tlaka tlaka ispirnog turbine kroz. kroz zraka filter kras. zraka

Korigirane značajke

-0.01 bar

10 K

10 K

0.01 bar

Tlak ispirnog zraka

% -0.19

% -2.38

% 1.89

Tlak kompresije -0.19 Maksimalni tlak -0.18 izgaranja Spec. potrošnja goriva 0.06

-2.54 -1.74

0.01 bar % -0.86

10 K

% -0.40

0.01 bar % -1.56

1.27 0.74

-0.41 -0.29

-1.51 -0.05

-0.87 -0.58

1.27 0.74

0.53

0.52

0.11

0.32

0.17

0.52

Temp. ispušnog plina -0.20 prije turbine Temp. ispušnog plina -0.02 nakon turbine

2.52

0.85

0.65

1.45

0.79

0.85

3.08

0.55

1.16

1.84

1.00

0.55

Temp. ispušnog plina 0.26 iza cilindra

2.67

1.03

0.56

1.36

0.80

1.03

Tablica 4.1. - 1 Iskustvena tablica korekcionih faktora

39

% -1.89



Tablica 4.1. – 2. U svrhu kontrole pratimo vrijednosti sljedećih značajki: Redni broj

Nadzirani parametri

1 1.

2 DIESEL MOTOR Sustav goriva Tlak goriva

1.1 1.1.1 1.1.2

Viskozitet goriva

1.1.3 1.2

Razina goriva Sustav ulja za podmazivanje Tlak ulja za pod. Temeljnog i odrivnog ležaja

1.2.1

Položaj mjernih vrijednosti 3

Alarm graničnih vrijednosti 4

Zaštitno djelovanje

Indikac ije

5

6

iza filtera

min.

automatski start pumpe

na poziv

ispred visokotlačnih pumpi dnevni tank

max/min.

min.

min.

1.2.2

Tlak ulja za pod. Križne glave

min.

1.2.3

Tlak ulja za pod. Razvodnog vratila Temperatura ulja za pod. razvodnog

min.

1.2.4

automatski stalno start pumpe u pripremi, smanjenje opterećenja, zaustavljanje. automatski stalno start pumpe u pripremi, smanjenje opterećenja, zaustavljanje. automatski start pumpe u pripremi, zaustavljanje.

max.

40


1.2.5

1.2.6

1.2.7

1.2.8 1.2.9


vratila Temperatura na ulazu ulja za podmazivanje Tempa. dijelova odrivnog ležaja Tempa. ulja na izlazu iz temeljnog ležaja, ležaja križne glave, ili koncentracija uljnih para u karteru. Protok ulja

max.

max.

smanjenje opterećenja, zaustavljanje.

max.

smanjenje opterećenja

min.


Razina ulja za pod. Sustav turbopuhala Tlak ulja za pod. Turbopuhala Temperatura ulja za pod. turbopuhala Brzina vrtnje turbopuhala

na tanku ulja

min.

na ulazu

min.

Redni broj

Nadzirani parametri

1 1.

Položaj mjernih vrijednosti 3

2 DIESEL MOTOR Sustav hlađenja klipa Tlak sredstva na ulazu za hlađenje

1.3 1.3.1

1.3.2

1.3.3

1.4 1.4.1

1.4.2

na izlazu iz max. svakog ležaja na poziv



Indikac ije

5

6

min.

automatski stalno start pumpe u pripremi, smanjenje opterećenja smanjenje opterećenja

Temperatura na izlazu iz max. sredstva za svakog klipa

41


1.4.3

1.4.4

1.5

1.5.1

1.6

1.6.1

1.6.2

1.6.3

1.6.4

1.7 1.7.1

1.7.2

1.8

1.8.1


hlađenje klipa Protok sredstva za hlađenje klipa Razina sredstva za hlađenje klipa Sustav hlađenja morskom vodom Tlak morske vode Sustav hlađenja cilindara slatkom vodom Tlak rashladne vode cilindru

za svaki min. cilindar ekspanzijski tank

min.

iza pumpe

min.


automatski stalno start pumpe u pripremi

automatski start pumpe u pripremi, smanjenje opterećenja smanjenje opterećenja

u

Temperatura rashladne vode Onečišćenje uljem sustava rashladne vode Razina sredstva za hlađenje cilindara Sustav zraka za upućivanje Tlak zraka za upućivanje

na izlazu iz svakog cilindra alarm

ekspanzijski tank

min.

ispred glavnog zapornog ventila

min.

Tlak upravljačkog zraka Sustav ispirnog zraka Tlak ispirnog kolektor zraka ispirnog zraka

stalno

min.

stalno

42

Pomorski fakultet Split Redni broj

Nadzirani parametri

1 1.

2 DIESEL MOTOR Sustav ispirnog zraka Temp. ispirnog zraka (požar) Razina vode

1.8

1.8.2

1.8.3

1.9

1.9.1

1.9.2

1.9.3

1.10 1.10.1 1.11

Sustav ispušnih plinova Temperatura ispušnih plinova Temp. ispušnih plinova. Odstupanje od prosjeka. Temp. ispušnih plinova. Brzina/smjer vrtnje motora Krivi smjer Prekoračenje brzine motora

Dijagnostika kvarova Položaj mjernih vrijednosti 3



Indikac ije

5

6

kolektor ispirnog zraka kolektor ispirnog zraka

max.


max.

na poziv

iza svakog max. cilindra


na poziv

iza svakog max. cilindra

ispred svakog max. turbopuhala

na poziv

alarm alarm

4.1.1 SUSTAV GORIVA Cjevovodi goriva moraju po pravilu biti odvojeni od ostalih cjevovoda. Gorivo se u tankovima grije vodom ili parom (najčešće). Najviša temperatura goriva u tanku mora biti bar 10 0C niža od plamišta para goriva. Cjevovodi goriva diesel motornog pogona obično su podijeljeni na dva dijela: na cjevovode teškog i diesel goriva. Dnevni tank goriva postavlja se iznad tanka mješača goriva, tako da gorivo dolazi slobodnim padom. Sustav na slici 2 je tako građen da se mogu koristiti diesel i teško gorivo. Da se osigura napajanje pumpi goriva, kapacitet električno pogonjene cirkulacijske pumpe goriva je veći od količine goriva koju troši motor. Višak goriva se vraća nazad kroz odlazeći rezervoar. Daljinski upravljani brzo-zatvarajući ventil na ulazu “A” u motor se zahtijeva od strane proizvođača, da bi trenutno zaustavio motor, posebno tijekom probne vožnje u slučaju da sustav gašenja motora zataji.

43



Sustav goriva ima zadatak da pripremi gorivo za potrošnju u motoru. Sustav mora zagrijati gorivo (parom radi protupožarne zaštite), očistiti ga od voda i drugih nečistoća (bilo taloženjem ili čistiocima), te ga zagrijati prije visokotlačne pumpe goriva. 4.1.2 SUSTAV HLAĐENJA MOTORA Ovisno o toplinskoj opterećenosti i veličini motora, hlade se ovi dijelovi: -cilindri, -poklopci cilindara, -klipovi (ili stapovi), -ispušni ventili, -rasprskači, -ispušni vodovi, -staze križnih glava, itd. Hlađenje vodom može biti izvedeno na nekoliko načina, ali je najčešća dilema:  Konvencionalni niskotemperaturni sustav hlađenja morskom vodom, i slatkovodni rashladni sistem za hlađenje košuljica cilindara.  Centralni sustav za hlađenje vodom, sa tri kruga: -sustav morske vode, -niskotemperaturni slatkovodni sustav, -visokotemperaturni sustav košuljica cilindara. Prednosti klasičnog sustava za hlađenje morskom vodom su: samo dvije grupe pumpi rashladne vode (za morsku i slatku vodu) i jednostavna instalacija sa nekoliko ventilskih sistema. Dok su nedostaci: morska voda do svih rashladnika i time viši troškovi održavanja, skupi ventili morske vode od nekorozivnih materijala poput ventila iz galvaniziranog čelika ili krom-niklovih ventila. Prednosti centralnog sustava za hlađenje su: samo jedan izmjenjivač topline hlađen morskom vodom, i stoga, samo jedan izmjenjivač za pregledavati; svi su drugi izmjenjivači hlađeni slatkom vodom i mogu, stoga, biti napravljeni od jeftinijeg materijala, treba biti samo nekoliko nekorozivnih ventila, reducirano održavanje rashladnika i komponenti, povećana iskoristivost topline. Nedostaci su mu: tri grupe pumpi rashladne vode (za morsku vodu, slatku vodu niske temperature i vodu košuljice visoke temperature) i visi početni troškovi.

4.1.3 SUSTAV PODMAZIVANJA MOTORA Sustav podmazivanja vrši i djelomično hlađenje slijedećih dijelova: -klip, -prstenovi, -križna glava, -temeljni i leteći ležajevi, -osovina turbopuhala, -bregasta osovina, i drugi. Ovaj sistem opskrbljuje uljem ležajeve motora kroz ulaz “R”, i do klipova kroz ulaz “U”. Glavni motor se ventilira kroz “AR” pomoću ventila koji je povezan direktno na palubu. Ovaj ventil ima drenažni sustav da bi se kondenzirano ulje vratilo u drenažni rezervoar. Odvodi iz kućišta “AE” su montirani s obje strane. Ulje za podmazivanje se pumpa iz taložnog tanka pumpom ulja (001) do rashladnika ulja (002), termostatskog ventila (003), i kroz filtere (004), do motora gdje se raspoređuje ležajevima i klipovima. Veći dio ulja se raspodijeli između klipova i križne glave. Ulje iz motora, se skuplja na uljnu “tavu”, odakle se vodi u taložni tank.

4.1.4 SUSTAV PREDNABIJANJA MOTORA U cilju povećanja iskoristivosti volumena cilindra i stupnja iskorištenja motore prednabijamo pothlađenim zrakom. Turbokompresor može raditi na konstantni tlak (češće) ili impulsno. Ispušni plinovi se odvode iz cilindara u kolektor ispušnih plinova gdje se neutraliziraju fluktuacije tlaka iz cilindara i odatle se plinovi konstantnog pritiska vode u turbokompresor.

44



Kompenzatori tlaka su smješteni između ispušnih ventila i kolektora ispušnih plinova i između kolektora i turbokompresora. Motor se opskrbljuje ispirnim zrakom iz jednog turbokompresora. Kompresor turbokompresora usisava zrak iz strojarnice, kroz filtere, a komprimirani zrak se hladi u rashladniku ispirnog zraka. Rashladnik je opremljen “hvatačem” kondenziranih kapljica, što sprečava da kondenzirana voda bude odnešena zrakom u kolektor ispirnog zraka i u komoru izgaranja.

5. IDENTIFIKACIJA RELEVANTNIH ZNAČAJKI MOTORNOG SUSTAVA Za sigurnost plovidbe broda od izuzetnog je značaja poznavanje trenutnog stanja i buduće raspoloživosti glavnog Dieselovog motora. Dijagnosticiranje stanja brodskog motornog sustava zasniva se na permanentnom mjerenju - praćenju, za proces relevantnih značajki, obradi rezultata mjerenja, te njihovoj prezentaciji i korištenju u svrhu uvida u ispravnost, efikasnost i raspoloživost. Bitan preduvjet za ostvarenje navedenih ciljeva je pravilan izbor značajki mjerenja i mjernih mjesta. Razvoj motora s unutrašnjim sagorijevanjem postavlja pred istraživače i ispitivače sve kompleksnije zahtjeve u pogledu obuhvatnosti i egzaktnosti dobivanja i korištenja rezultata mjerenja. Glede ocjene rada i efikasnosti složenog dijagnostičkog sustava kao što je Dieselov motor potrebito je potpuno poznavati radni proces motora kao i zavisnost izlaznih značajki o ulaznim značajkama procesa. Preduvjet za projektiranje i realizaciju dijagnostičkog sustava brodskog Dieselovog motora je identifikacija relevantnih značajki sustava Dieselovog motora. 5.1.ODABIR DIJAGNOSTIČKIH ZNAČAJKI MOTORNOG SUSTAVA Cilj svakog ispitivanja motora je dokazati, u odre|enim uvjetima, postizanje zahtjevanih značajki, te pokazati sigurnost i trajnost u radu. Proizvo|ači motora i klasifikacijska društva preporučuju koje su značajke motornog sustava relevantne i preporučuju se za kontinuirano praćenje. U ovom radu relevantne značajke su podijeljene na nadzorne, upravljačke-regulacijske ili zaštitne. Osnova za svrsishodnu dijagnostiku, brodskog Dieselovog motora je dobro određen i razrađen sustav značajki. U radu, posebna pažnja posvećena je slijedećim općim značajkama: temperatura, tlak, protok, broj okretaja, pomak. Temperatura Temperatura je jedna od najznačajnijih pogonskih značajki. Mjerenjem temperature mogu se dobiti informacije o stanju procesa kao što su: - termičko opterećenje vitalnih dijelova motora - nepotpuno izgaranje u cilindrima - trošenje tarnih površina - neispravnost sustava za hlađenje i podmazivanje Tlak Tlak kao i temperatura predstavlja značajnu pogonsku značajku. Pomoću njega mogu se dobiti obavijesti o: - stanju radnih medija (ulja za podmazivanje, goriva, zraka za ispiranje, ispušni plinovi) - termodinamičkom procesu koji se zbiva u prostoru izgaranja.

45



Protok i količina Često se zahtjeva mjerenje volumnog ili masenog protoka. Kod dokazivanja performansi motora mjerenje potrošnje goriva je jedna od najbitnijih značajki. Broj okretaja Kod sustava sa rotacijskim djelovima važna pogonska značajka je broj okretaja ili kutna brzina vrtnje. Za nas su bitne značajke broj okretaja motora i turbopuhala. Snaga Snaga se određuje na osnovu poznate veličine zakretnog momenta i kutne brzine motora. Prema gornjim značajkama odabrane su dijagnostičke značajke sustava brodskog Dieselovog motora. 6.0. ODREĐIVANJE ULAZNO - IZLAZNIH ZNAČAJKI Model dvotaktnog Dieselovog motora s turbopuhalom vidljiv je na slici 6.0. – 1. Na slici su vidljive relevantne značajke kao i tok pojedinih medija, odnosno mehaničke veze dijelova motornog kompleksa.

IP

IP ISPU[NI KOLEKTORp,T

p,T

IP PUHALO p,T

ISPU[NI VENTIL M p,T

IP

p,T IZ

G UBRIZGA^

p

G

M p,T

p,T, m

PROSTOR IZGARANJA

M

VISOKOTLA^NA PUMPA GORIVA

U

ISPIRNI KOLEKTOR IZ IZ

STAPNI MEHANIZAM

p,T,m p,T, n p,T m

p,T, m

RASHLAD. ZRAKA

RV

M

p,T, m U

U - tok ulja za podmazivanje RM - tok rashladne morske vode IZ - tok zraka za ispiranje M - mehaničke veze RV - tok rashladne vode G - tok goriva IP - tok ispušnih plinova

46

p,T FILTER ZRAKA

p,T

p,T

G

Legenda:

PUHALO

p,T

RAZVODNO VRATILO

p

n

p,T RM

IZ

p,T



Slika 6.0. – 1.: Blok dijagram modela Dieselovog motora s podjelom na podsustave (lit.9). 7.0. PODJELA BRODSKOG POGONSKOG KOMPLEKSA NA DIJAGNOSTIČKE PODSUSTAVE Svaki brodski glavni porivni strojni kompleks sastoji se od motora kao glavnog dijela i njemu pridruženih ne manje važnih podsustava. Na slici 7.0 prikazan je blok dijagram Dieselovog brodskog motora s podsustavima. Ovaj pojednostavljeni dijagram ne pokazuje svu kompliciranost i interaktivnu povezanost značajki navedenih podsustava, pa ćemo pojedine podsustave prikazati shematski s puno više detalja. U razmatranje uzimamo primjer brodskog porivnog sporohodnog dvotaktnog Diesel motora ("MAN B&W" serije L/MC), te ćemo obraditi podsustave rashladne vode (konvencionalni i središnji rashladni sustav), podsustav ulja za podmazivanje, podsustav goriva i podsustav zraka za upućivanje i nadzor motora. Primjer dijagnostike u cilju održavanja sporohodnog brodskog dieselovog motora po stanju U razmatranje uzimamo primjer brodskog porivnog sporohodnog, dvotaktnog Diesel motora (lit 5), te obrađujemo podsustave rashladne vode (konvencionalni i središnji rashladni sustav), podsustav ulja za podmazivanje, podsustav goriva i podsustav zraka za upućivanje motora. Primjer je vršen za 6 L 60 MC/MCE seriju MAN-B&W

Slika 7.0. – 1. Blok dijagram sustava brodskog Diesel motora s podsustavima (lit 4.)

47



7.1. Tehnički opis motora 6L 60 MC/MCE U razmatranje je uzet motor 6 L 60 MC/MCE. Oznaka označava: 6 - broj cilindara L - dugi stapaj 60 - promjer cilindra MC - program motora E - ekonomska verzija Poprečni i uzdužni presjek motora prikazan je na slikama Motor je prekretan, jednoradni, dvotaktni s križnom glavom, s istosmjernim ispiranjem, turbonabijanjem i hlađenjem zraka za prednabijanje. Danas su dostupni tipovi L -MC/MCE motora promjera cilindara od 35, 50, 60, 70, 80 i 90 cm. Ovi tipovi motora koriste veliki omjer stapaja i promjera radi smanjenja specifične potrošnje goriva kako bi se poboljšao termodinamički stupanj djelovanja (oko 50%) sa istosmjernim ispiranjem. Proučavanjem poprečnog presjeka vidimo da je temeljna ploča izvedena od malog broja ploča. U principu se izvodi u jednom komadu, ali ako proizvodni kapaciteti omogučavaju, može se izvesti podjela u manje jedinice. Temeljni vijci su poredani po uzdužnoj ploči u grupama po 4 na svakom poprečnom nosaču. Analize pokazuju da vijci postavljeni na pola puta između poprečnih nosača mogu vrlo malo doprinijeti smanjenju poprečnih sila od glavnih ležaja. Veća udaljenost glavnog ležaja znači bolju raspodjelu tlačnih sila od kotvenih vijaka. Kučište je sastavljeno od posebnih stalaka u obliku slova A sa vodilicama za križne glave uzdužno povezane sa pločama na kojima se nalaze vrata za inspekciju i tehnički pregled, zaledno sa odušnim ventilima. Konstruirani su novi cilindarski okviri. Zgog njihove relativno komplicirane strukture mogu biti izrađeni samo od lijevanog željeza, lijevani u jedan, dva ili čak tri dijela. Motor ima dva izbora izvedbe koljenčaste osovine, zavareni sklop koljenčaste osovine i verzija steznog sklopa. Obe izvedbe će biti postavljene u strukturu motora. Zavareni sklop koljenčaste osovine je povoljniji i jeftiniji od steznog. Lakat koljenastog vratila izveden je sa tankim pločama sa bijelim metalom. Glavni ležaj ima plašt sa debelim slojem bijelog metala, dok plašt križne glave ima tanak sloj bijelog metala. Uljem hlađeni klipovi su standardni za MC motore. Glava klipa je izrađena od krommolibdenog čelika koji daje odličnu čvrstoću i otpornost protiv toplinskih udara. Važan faktor, koji doprinosi punom iskorištenju svojstava čvstoće materijala koji se koriste kod izrade klipova, je hlađenje uljem, koje ima dodatne prednosti u spriječavanju korozije i mješanja rashladnog sredstva. Konstruiran je i novi ispušni ventil. Vanjsko plinsko kučište je promijenjeno zbog prilagođavanja jačih usadnih vijaka potrebnih za držanje ventila u mjestu protiv visokog tlaka.

48



49



50



Tehnički podaci motora 6L 60 MC/MCE Oznaka tipa Promjer cilindra Stapaj Nazivna snaga Pri srednjem efektivnom tlaku

6 l 60 mc/mce 600 mm 1944 mm 1320 kW MC 16.2 bar MCE 13 bar 111o/min 1 380oC 250oC 4.4 kg/sek/cil 150oC 39oC max. 0,991 g/cm3 176-167 g/kWh 1,96 bar 106,8 bar 125 bar 14 015 mm 850 tona 2,28 tona 1,41 tona 2,1-2,2 bar

Nazivni broj okretaja Broj turbopuhala Temperatura ispušnog plina prije turbine Temperatura ispušnog plina iza turbine Ukupni protok tlaka Temperatura zraka prije rashladnika Temperatura zraka poslije rashladnika Gustoća goriva kod 15oC Specifična potrošnja goriva pri max. snazi Tlak ispirnog zraka Tlak kompresije Tlak izgaranja Ukupna dužina motora Ukupna težina Težina glave cilindra Težina klipa sa stapajicom Tlak ulja za podmazivanje

.

51


Dijagnostika kvarova 7.1 PODSUSTAVI RASHLADNE VODE

1.UVOD Kod motora s unutarnjim izgaranjem, energija koju gorivo sadrži u sebi se iskorištava za rad motora. Sagorijevanjem goriva u cilindrima, dio te energije se uslijed ekspanzije nastalih plinova pretvara u mehaničku energiju potiskivanjem klipova motora. Drugi dio energije se pretvara u toplinsku energiju koju ne možemo iskoristiti za rad motora. Na slici 1 je prikazan dijagram raspodjele toplinske energije koja nastaje izgaranjem goriva. To je tzv. Sanky-ev dijagram.

Slika 1. Sankey-ev dijagram dvotaktnog motora

52



Na dijagramu se vidi da je tek 45% ukupne energije iskorišteno za rad motora. Ostala se energija nepovratno gubi u obliku toplinske energije. Jedan dio te energije se nastoji iskoristiti za predgrijavanje goriva, dobivanje vodene pare, itd. Ostatak se odvodi od motora i nepovratno gubi.

2.ODVOĐENJE TOPLINE KOD MOTORA S UNUTARNJIM SAGORIJEVANJEM Višak toplinske energije, odnosno ona toplina koju ne možemo iskoristiti, od motora se odvodi rashladnim sustavom. Tu je toplinu potrebno odvoditi da bi se sam motor zadržao u određenim temperaturnim granicama, jer visoke temperature mogu uzrokovati štetne posljedice po sam motor. Sa motora se toplina odvodi na nekoliko načina, što se vidi na slici 2:

Slika 2. Raspodjele topline Toplina se odvodi: -zračenjem s površine motora -ispušnim plinovima -hladnjakom zraka -hlađenjem motora rashladnim medijem

3.RASHLADNI SUSTAVI Svrha rashladnih sustava je da odvode toplinu od motora i tako održavaju motor u optimalnim temperaturnim granicama. Postoji više vrsta izvedbi rashladnih sustava. Svi sustavi se sastoje od izmjenjivača topline (hladnjacima), te pripadajućeg cjevovoda i elemenata tog cjevovoda. Na slikama 3 i 4 su prikazane najčešće izvedbe hladnjaka koje se susreću u praksi:

53



Slika 3. Cijevni hladnjak Cjevasti hladnjaci su starija verzija hladnjaka i mogu se sretati na starijim brodovima. Postoji više izvedbi; jednoprolazni i dvoprolazni. Pločasti hladnjaci se sreću na novijim brodovima. Imaju bolju iskoristivost od cijevnih. Imaju mnoge prednosti u odnosu na cijevne. Najveća prednost je što se površina izmjene topline može mijenjati dodavanjem ili skidanjem ploča, a time se mijenja i količina odvedene topline.

Slika 4. Pločasti hladnjak Na slici 5. je prikazano nekoliko izvedbi vanjskih hladnjaka.

54



Slika 5. Vanjski hladnjaci Prednosti ovog sustava: -cijena -nema dodatnih pumpi -jednostavna instalacija Nedostaci: -čišćenje sustava zahtjeva dokovanje -kod mirovanje broda, slaba iskoristivost -otpor trenja pri plovidbi Danas se najviše koriste pločasti hladnjaci i to u zatvorenim krugovima hlađenja. Takvi krugovi su: krug rashladne morske vode, krug rashladne slatke vode, krug rashladnog ulja. O ovim sustavima će biti više govora s obzirom da su najčešći u praksi kod većih brodova.

3.1.HLAĐENJE MORSKOM VODOM Sustav hlađenja morskom vodom hladi centralni hladnjak ili više njih. To je zatvoreni krug u kom se odvija sljedeći proces (pogledaj prilog broj 1 ovog seminarskog rada): -more se usisava na usisima mora, -pumpama se more dovodi u centralne hladnjake, -iz centralnih hladnjaka se zagrijano more izbacuje iz broda Usisi mora su otvori na vanjskoj oplati broda kroz koje se more usisava. Na oplati je rešetka, unutar oplate je smještena kutija usisa koja služi kao usisna komora. U toj komori su ubačene dvije elektrode, izvana napajane strujom. Svrha anoda je zaštita od lutajućih struja koje uzrokuju koroziju. Usisne komore su obojane protu-obrastajućom bojom koja sprječava hvatanje algi i drugih organizama. Nakon usisne komore je smješten daljinsko upravljani ventil, zatim filter, te ručni leptir

55



ventil. Pumpe mora su centrifugalne pumpe, od kojih su dvije u pogonu, a jedna služi kao rezerva. Pogonjene su električnim motorima. 3.2.HLAĐENJE SLATKOM VODOM Krug hlađenja slatkom vodom polazi iz centralnog hladnjaka i čini zatvoreni sustav u odnosu na krug morske vode. Hlađenje slatkom vodom sastoji se od dva kruga: -niskotemperaturni krug (NT) -visokotemperaturni krug (VT) 3.2.1.NISKOTEMPERATURNI KRUG NT krug se sastoji od: -NT pumpi -NT centralnih hladnjaka od kojih svaki pokriva 60% potrebnog maksimalnog toplinskog kapaciteta -ekspanzioni tank kapaciteta 1.5m3 koji je napajan sa hidrotora. NT pumpe cirkuliraju NT slatku vodu u zatvorenom krugu, te dobavljaju vodu: -u dvostruki NT centralni hladnjak, -hladnjak mazivnog ulja glavnog motora, -ležaj osovine, -kompresore zraka, -vrući zdenac, -atmosferski kondenzator, i još neke korisnike. Pumpe su predviđene da istovremeno mogu dobavljati vodu za potrebe hlađenja glavnog motora, jednog dizel generatora, ležaja osovine, jednog zračnog kompresora startnog zraka pri punom opterećenju, te klima jedinica za hlađenje prostorija i spreme, atmosferskog kondenzatora i vrućeg zdenca. Za rad u luci predviđen je rad jedne NT pumpe koja pokriva potrebe hlađenja tri pomoćna motora, jedan startni kompresor zraka, klima jedinice, te vrući zdenac. U ovaj krug vode je predviđeno dodavanje kemikalija protiv stvaranja kamenca i neutraliziranje raznih tvari u vodi koje stvaraju koroziju. 3.2.2.VISOKOTEMPERATURNI KRUG (VT) Visokotemperaturni krug se sastoji od dva dijela; VT krug glavnog motora i VT kruga pomoćnih motora. VT krug glavnog motora sastoji se od: -dva VT hladnjaka -dvije VT pumpe (jedna radi, druga pripravna) -jednog trospojnog ventila, termostatski upravljanog -jednog ekspanzionog tanka od 1m3 VT krug pomoćnih motora se sastoji od: -jedne NT pumpe pogonjene motorom -predgrijača -ekspanzioni tank glavnog motora Gore navedeni opis VT kruga vrijedi za svaki pomoćni motor, tj. svaki pomoćni motor ima svoj mali VT krug. Ovaj krug hladi košuljice cilindara i pokrove cilindara pomoćnih motora.

4.IZVEDBE HLADNJAKA USISNOG ZRAKA

56



Za pojačanje snage motora koristimo turbopunjače. Prolaskom preko lopatica kompresora koji je pokretan turbinom na ispušne plinove zrak se grije te ga je potrebno ohladiti. J.W.A.C. (Jacket Water AfterCooling) hlađenje rashladnom tekućinom motora:

Slika 6. Hlađenje usisnog zraka rashladnom tekučinom motora izvedba sa cijevnim ili ploćastim hladnjakom

Slika 7. Hlađenje usisnog zraka rashladnom tekučinom motora izvedba sa hladnjakom na oplati broda

57



Kod ovakve izvedbe hladnjaka usisnog zraka je moguće ohladiti na 15-ak stupnjeva nižu temperaturu od temperature motora. To se postiže tako da voda sa rashladnika prvo prođe kroz hladnjak usisnog traka pa tek onda prolazi kroz motor hladeći cilindre motora. Prednosti ovog sustava su: -mali broj elemenata -jednostavnost izvedbe sustava Nedostaci su: - visoka temperatura koju zrak zadržava čak i nakon hlađenja - mogućnost prodora rashladne tekućine u cilindar motora pri neispravnosti hladnjaka

Na slici 8. prikazan je sustav S.C.A.C. (Separate Circuit AfterCooling) hlađenje usisnog zraka morskom vodom u kojem je hlađenje usisnog zraka potpuno odvojeno od hlađenja motora. Prednost ovog sustava je postizanje niže temperature usisnog zraka a time i veće snage motora, dok je mana sustava je veći broj elemenata sustava te skuplja početna instalacija.

Slika 8. Odvojeno hlađenje usisnog zraka Ovaj sustav također ima prednost da ne postoji mogućnost hidroudara u slučaju propuštanja hladnjaka ili brtvi hladnjaka. Zbog ovog navedenog razloga, jednostavna instalacija te niska cijena čine ovaj tip hlađenja usisnog zraka nezamjenjivim kod kopnenih aplikacija. Postoji više izvedbi S.C.A.C. sustava:

58



S.C.A.C. sa morem hlađenim usisnim zrakom i cijevnim hladnjakom Prednosti: -nema dodatnih elemenata Nedostaci: - mogućnost hidroudara pri propuštanju hladnjaka te velika mogućnost začepljenja i zaprljanja zbog prolaska korozivne i netretirane morske vode kroz hladnjak

S.C.A.C. sa odvojenim zatvorenim sustavom za hlađenje usisnog zraka koji se hladi odvojenim hladnjakom na oplati broda za hlađenje usisnog zraka Prednosti: - kontrola temperature rashladnog sredstva zbog kojeg se dobija jednaka temperatura usisnog zraka neovisno o vanjskoj temperaturi mora Nedostaci: -mnogo dodatnih elemenata kao što su dodatni ekspanzioni tank, dodatna pumpa itd.

S.C.A.C. sa odvojenim zatvorenim sustavom za hlađenje usisnog zraka koji se hladi odvojenim cijevnim hladnjacima Prednost i nedostaci ovog sustava su isti kao i kod gore navedenog sustava. Jedina razlika je umjesto hladnjaka na oplati broda za hlađenje koristi cijevne hladnjake.

59



5.TRETMAN RASHLADNE TEKUĆINE Sva rashladna tekućina u sustavu mora biti kemijski tretirana da bi produžili vijek trajanja motora. Čak ni destilirana voda nije prikladna za upotrebu u rashladnom sustavu, osim za probne vožnje i u nuždi. Ovo je potrebno da bi se izbjeglo stvaranje naslaga kamenca i korozije. Voda treba biti omekšana (smanjuje se sadržaj minerala u tekućini). Upotreba klorida za tretiranje je zabranjena. Voda se omekšava uklanjanjem kalcija npr. magnezijem. Antifriz je dodatak koji služi spječavanju smrzavanja tekućine tj. snižava joj točku smrzavanja, a ujedno neznatno povećava i točku vrenja. Na slici 9. prikazan je jedan primjer korištenja nepropisne rashladne tekućine (obićne vode) na caterpillar motoru.

Slika 9. Korištenje obične vode na motoru i slabo održavanje

6.PRAVILNO ODRŽAVANJE RASHLADNOG SUSTAVA Najbitnije za rashladni sustav je pravilno dimenzioniranje. Za pravilno dimenzioniranje sustava potrebni su nam podaci o motoru, njegovom toplinskom opterećenju, pumpi vode te o količini topline koju je potrebno sa motora odvesti (pogledati sliku 10.).

60



Slika 10. primjer tvorničkih podataka za Caterpillar motore

Nakon što smo dobili sve potrebne podatke potrebno je utvrditi, sa konstruktorom brodskog pogona da li će na motor biti dodan kakav dodatni uređaj, da li će se toplina motora dodatno koristiti, koji sustav hlađenja će biti upotrebljen te koji proizvođač hladnjaka će biti upotrebljeni , područje plovidbe itd. i za sve relevantno uzeti podatke. Nakon uzimanja podataka slijedi izbor hladnjaka. Izbor hladnjaka se sastoji od izbora dovoljne površine hlađenja pri zadanom protoku. Na slici 11. prikazan je primjer proračuna.

61



Slika 11. Primjer grafa potrebne površine keel coolera -Brzina protoka je oko 0.6-2.5 m/sec - Dobivenoj površini za najnepovoljnije uvjete plovidbe dodaje se 10% kao faktor sigurnosti zbog mogućnosti začepljenja, slabljena protoka, istrošenja pumpi itd. Kada je proračun dovršen i izračunata potrebna površina za hlađenje, uspoređuju se dobiveni podaci sa dostupnim hladnjacima od izabranog dobavljača i izabire prvi veći hladnjak. Nakon što je odabrani hladnjak ugrađen i testiran ostaje nam samo pravilno održavanje i otklanjanje problema u sustavu.

Vrlo često se koristi i CC-FF princip za otkrivanje grešaka u sustavu. Na slici 12. prikazan je primjer proračuna temperaturnog pada na hladnjaku.

62



Slika 12. Primjer proračuna pada temperature na hladnjaku - Normalni pad temperature na hladnjaku je od 8-12°C - Ako je ΔT u odnosu na normalni pad temperature veći (Farther apart) imamo problem sa protokom (Flow). - Ako je ΔT u odnosu na normalni pad temperature manji (Closer) imamo problem sa kapacitetom (Capacity). Rashladni sustavi kod dvotaktnih sporohodnih brodskih motora: Hlađenje vodom može biti na nekoliko načina, a najčešći u uporabi su:  Konvencionalni niskotemperaturni rashladni podsustav s morskom vodom i slatkovodnim rashladnim podsustavom za hlađenje bloka motora.  Središnji rashladni podsustav s tri kruga: podsustav morske vode, niskotemperaturni podsustav slatke vode i visokotemperaturni podsustav rashladne vode bloka motora. Prednosti konvencionalnog rashladnog podsustava su slijedeće: -Samo dvije vrste pumpi rashladne vode (morska voda i voda bloka motora). -Jednostavna instalacija s nekoliko cijevnih sustava. Nedostatci su slijedeći: -Morska voda u rashladnicima i zbog toga veći troškovi održavanja. -Skupa cijevna instalacija od nekorozivnog materijala kao što je galvanizirani čelik, Cu-Ni cijevi.

Prednosti sredinjeg rashladnog podsustava su slijedeće: -Samo jedan izmjenjivač topline hlađen morskom vodom, što znači da samo on mora biti pregledavan. -Svi ostali izmjenjivači su slatkovodno hlađeni i mogu zbog toga biti napravljeni od manje skupog materijala. -Potrebito je samo nekoliko nekorozivnih cijevi. -Smanjeno održavanje rashladnika i komponenti. Nedostatci su slijedeći:

63



-Tri vrste pumpi za rashladnu vodu (morska voda, slatka voda niske temperature i rashladna voda bloka motora visoke temperature). -Veća početna cijena.

7.1.1 KONVENCIONALNI RASHLADNI PODSUSTAV S MORSKOM VODOM

Konvencinalni rashladni sustav s morskom vodom prikazan na shemi 7.1.1 koristi se za hlađenje: rashladnika ulja za podmazivanje bregaste osovine, rashladnika ulja glavnog pogonskog stroja, rashladnika rashladne vode bloka motora i rashladnika ispirnog zraka. Kapacitet pumpi morske vode je baziran na izlaznoj temperaturi morske vode od maksimalno 323 0K nakon prolaza kroz rashladnike - s ulaznom temperaturom od maksimalno 305 0 K (tropski uvjeti) što daje maksimalno povećanje od 18 0K. Ventili u sustavu moraju imati na sebi obilježenu skalu da bi se mogla vršiti točna kontrola protoka. Podsustav rashladne vode bloka motora koristi se za hlađenje košuljica i glava cilindara i ispušnih ventila glavnog porivnog stroja. Pumpa rashladne vode bloka motora dobavlja vodu sa izlaza iz motora i tjera je prema rashladniku vode bloka motora odakle se rashladna voda vraća u motor. Na izlazu iz rashladnika rashladne vode bloka motora je termostatski kontroliran regulacijski ventil sa senzorom na izlazu rashladne vode iz motora, što drži rashladnu vodu na izlazu iz glavnog motora na temperaturi od 353-355 0K. Preporučene maksimalne brzine vode su: Voda bloka motora............……....3.0 m/s. Morska voda..................................3.0 m/s. Međusobna povezanost rashladnika u podsustavu služi za postizanje: -Najmanje moguće ulazne temperature rashladne vode u rashladnik ulja motora s ciljem korištenja najjeftinijih rashladnika. S druge strane s ciljem spriječavanja ukrućenja ulja ulazna temperatura rashladne vode ne smije biti niža od 283 0K. -Najnižu moguću ulaznu temperaturu vode u rashladnik ispirnog zraka s ciljem što je moguće manje potrošnje goriva.

64


Dijagnostika kvarova Ekspanzijski tank rashladne vode motora

Alarmni ure|aj odu{nog tanka

L

Pumpe morske vode

Rashladnik ulja bregaste osovine

M

Rashladnik ulja motora Odu{ni tank

Termostatski ventil

Termostatski ventil

Izlaz morske vode

N Rashladnik vode motora

Ulaz morske vode Generator slatke vode Morska voda

Predgrija~

K

P

Vodene pumpe motora Rashladnik ispirnog zraka

Ulaz morske vode

Rashladna voda motora

Shema 7.1.1: Konvencionalni rashladni podsustav

65



Dijelovi rashladnog sustava su: Pumpe rashladne morske vode Pumpe su centrifugalnog tipa. Protok morske vode.................................................................0.086 m3/s. Razlika tlaka........................................................................2-2.5 x 105 Pa. Radna temperatura.................................................................max. 223 0K. Kapacitet mora biti dovoljan s tolerancijom od 0% do +10% i mora pokrivati hlađenje glavnog motora. Pumpe rashladne vode bloka motora Pumpe su centrifugalnog tipa. Protok rashladne vode blokom motora.....................................0.022 m3/s. Razlika tlaka........................................................................2-2.5 x 105 Pa. Kapacitet mora biti u toleranciji od 0% do +10%. Navedeni kapaciteti pokrivaju samo glavni motor. Rashladnik ulja bregaste osovine Rashladnik je ili cjevastog tipa napravljen od materijala otpornog na morsku vodu ili pločasti izmjenjivač od titana. Viskozitet ulja ....................................................75 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Protok ulja...............................................................................0.0017 m3/s. Rasipanje topline................................................................................9 kW. Max. pad tlaka na uljnoj strani.................................................0.5 x 105 Pa. Temperatura ulja na izlazu iz rashladnika.........................................318 0K. Protok rashladne vode...............................................................0.0011 m3/s. Temperatura morske vode na ulazu u rashladnik..............................307 0K. Max. pad tlaka na vodenoj strani..............................................0.2 x 105 Pa. Maksimalni pad tlaka na vodenoj strani može biti i veći što ovisi o izvedbi rashladnog sustava. Rashladnik ulja motora Rashladnik je ili cjevastog tipa napravljen od materijala otpornog na morsku vodu ili pločasti izmjenjivač od titana. Viskozitet ulja ......................................................75 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Max. viskozitet ulja............................................................1000 x 10-6 m2/s. Protok ulja...................................................................................0.065 m3/s. Rasipanje topline.............................................................................810 kW. Max. pad tlaka na uljnoj strani..................................................0.5 x 105 Pa. Radni tlak na uljnoj strani............................................................4 x 105 Pa. Temperatura ulja na izlazu iz rashladnika.........................................318 0K. Protok rashladne vode...................................................................0.03 m3/s. Temperatura rashladne vode na ulazu: morska voda......................................................................................305 0K. slatka voda.........................................................................................309 0K. Max. pad tlaka na vodenoj strani...............................................0.2 x 105 Pa.

66



Kapacitet protoka ulja mora biti unutar tolerancije od 0% do +12%. Kapacitet protoka rashladne vode mora biti unutar tolerancije od 0% do +10%. Da bi se osigurala ispravnost rada rashladnika ulja mora se temperatura morske vode regulirati tako da ne bude ispod 283 0K. Pad tlaka može biti i veći što ovisi o izvedbi rashladnog sustava. Rashladnik vode motora Rashladnik je cjevastog ili plo~astog tipa napravljen od materijala otpornog na morsku vodu. Rasipanje topline.............................................................................1540 kW. Protok rashladne vode motora.......................................................0.022 m3/s. Temperatura rashladne vode motora na ulazu.....................................353 0K. Max. pad tlaka na vodenoj strani motora....................................0.2 x 105 Pa. Protok morske vode......................................................................0.031 m3/s. Max. pad tlaka na strani morske vode.........................................0.2 x 105 Pa. Temperatura ulazne morske vode .......................................................311 0K. Rasipanje topline i protok morske vode su bazirani na tropskim uvjetima npr. temperature morske vode 305 0K i temperature zraka od 318 0K. Pad tlaka u rashladniku može biti i veći što ovisi o izvedbi rashladnog sustava. Rashladnik ispirnog zraka Rashladnik ispirnog zraka je sastavni dio glavnog motora. Rasipanje topline..............................................................................3620 kW. Protok morske vode.......................................................................0.054 m3/s. Temperatura ulazne morske vode ........................................................305 0K. Pad tlaka na strani morske vode....................................približno 0.5 x 105 Pa. Rasipanje topline i protok morske vode su bazirani na tropskim uvjetima.

Termostatski ventil morske vode Ventil za kontrolu temperature je trostrani ventil koji može dio ili svu morsku vodu proslijediti na usisnu stranu pumpe za morsku vodu. Senzori termostatskog ventila su locirani na ulazu morske vode u rashladnik ulja motora, a temperaturni prag mora biti minimalno 383 0K. Protok morske vode.......................................................................0.086 m3/s. Temperaturno podešavanje moguće unutar....................+278 0K do +305 0K.

Termostatski ventil rashladne vode bloka motora Temperaturno kontrolni sustav može biti opremljen trostranim ventilom kao mješajućim ventilom koji dio ili svu rashladnu vodu bloka motora usmjerava kroz rashladnik. Senzori se postavljaju na izlazu glavnog motora, a temperatura mora biti unutar raspona od 343 0K do 363 0K.

67



7.1.2 SREDIŠNJI RASHLADNI PODSUSTAV Središnji rashladni podsustav prikazan na shemi 7.1.2 karakterizira samo jedan izmjenjivač topline hlađen morskom vodom, a ostali rashladnici uključujući i rashladnik vode bloka motora slatkom vodom niske temperature. U cilju sprječavanja previsokih temperatura ispirnog zraka proračunska temperatura slatke niskotemperaturne rashladne vode je 309 0K, imajući u vidu maksimalnu temperaturu mora od 305 0K. Također vrijede ista pravila kao kod konvencionalnog rashladnog sustava o držanju temperature rashladne vode u rashladniku ispirnog zraka na što nižoj razini, kao i da termostatski ventil slatke niskotemperaturne vode mora biti postavljen na minimalno 383 0C.

Dijelovi rashladnog sustava su: Pumpe rashladne morske vode Pumpe su centrifugalnog tipa. Protok morske vode........................................................................0.081 m3/s. Razlika tlaka..............................................................................2-2.5 x 105 Pa. Normalna radna temperatura..........................................................283-305 0K. Radna temperatura........................................................................max. 323 0K. Kapacitet mora biti dovoljan s tolerancijom od 0% do +10% i mora pokrivati hlađenje glavnog motora. Razlika u tlaku izme|u pumpi je odre|ena na bazi totalnog pada tlaka u sustavu. Pumpe rashladne vode bloka motora, visokotemperaturne Pumpe su centrifugalnog tipa. Protok rashladne vode blokom motora............................................0.022 m3/s. Razlika tlaka..............................................................................2-2.5 x 105 Pa. Normalna radna temperatura..................................................pribli`no 353 0K. Radna temperatura........................................................................max. 363 0K. Kapacitet mora biti dovoljan s tolerancijom od 0% do +10% i mora pokrivati hlađenje glavnog motora. Razlika u tlaku između pumpi je određena na bazi totalnog pada tlaka u sustavu. Središnji rashladnik Rashladnik je cjevastog ili pločastog tipa napravljen od materijala otpornog na morsku vodu. Rasipanje topline.................................................................................5980 kW. Protok slatke rashladne vode .............................................................0.022 m3/s. Temperatura slatke rashladne vode na izlazu...........................................309 0K. Max. pad tlaka na strani slatke vode...............................................0.2 x 105 Pa. Protok morske vode..........................................................................0.081 m3/s. Max. pad tlaka na strani morske vode.............................................0.2 x 105 Pa. Temperatura ulazne morske vode ...........................................................305 0K. Pad tlaka može biti i veći što ovisi o izvedbi rashladnika. Rasipanje topline i protok morske vode su bazirani na tropskim uvjetima npr. temperature morske vode 305 0K i temperature zraka od 318 0K. Pad tlaka u rashladniku može biti i veći što ovisi o

68



izvedbi rashladnog sustava. Rad u tropskim uvjetima će malo povećati temperaturu u rashladnom sustavu i malo će utjecati na performanse motora. Pumpe središnje rashladne vode, niskotemperaturne Pumpe su centrifugalnog tipa. Protok morske vode............................................................................0.071 m3/s. Razlika tlaka..................................................................................2-2.5 x 105 Pa. Normalna radna temperatura......................................................približno 353 0K. Radna temperatura...........................................................................max. 363 0K. Kapacitet mora biti dovoljan s tolerancijom od 0% do +10% i mora pokrivati hlađenje glavnog motora. Razlika u tlaku između pumpi je određena na bazi totalnog pada tlaka u sustavu. Rashladnik vode motora Rashladnik je cjevastog ili pločastog tipa napravljen od materijala otpornog na morsku vodu. Rasipanje topline..............................................................................1540 kW. Protok rashladne vode motora........................................................0.022 m3/s. Temperatura rashladne vode motora na ulazu......................................353 0K. Max. pad tlaka na vodenoj strani motora......................................0.2 x 105 Pa. Protok slatke vode niske temperature..............................................0.031 m3/s. Max. pad tlaka na strani slatke vode niske temperature................0.2 x 105 Pa. Temperatura ulazne slatke vode niske temperature...............................316 0K. Rasipanje topline i protok morske vode su bazirani na tropskim uvjetima npr. temperature morske vode 305 0K i temperature zraka od 318 0K. Pad tlaka u rashladniku može biti i veći što ovisi o izvedbi rashladnog sustava. Rashladnik ispirnog zraka Rashladnik ispirnog zraka je sastavni dio glavnog motora. Rasipanje topline................................................................................3620 kW. Protok ................................................................................................0.04 m3/s. Temperatura ulazne slatke vode niske temperature.................................309 0K. Pad tlaka na strani slatke vode niske temperature.............pribli`no 0.5 x 105 Pa. Termostatski ventil središnje rashladne vode Temperaturno kontrolni sustav može biti opremljen trostranim ventilom kao mješajućim ventilom koji dio ili svu rashladnu vodu bloka motora usmjerava kroz rashladnik. Osjetnici se postavljaju na izlazu iz termostatskog ventila, a temperatura mora biti minimalno 283 0 K. Podaci za rashladnik ulja bregaste osovine, rashladnik ulja motora i termostatski ventil rashladne vode bloka motora su isti kao i u konvencionalnom rashladnom sustavu.

69



70


1.


7.1.3. PODSUSTAV GORIVA DIJELOVI SUSTAVA GORIVA: Dobro projektirani sustav goriva omogućava kvalitetno skladištenje, čišćenje i napajanje

gorivom u dovoljnoj količini i propisnom tlaku. Svaka tehnička osoba koja je u dodiru sa sustavom mora dobro poznavati sve komponente, mora razumjeti principe rada i sigurnosti. Radi učinkovitog rukovanja sustavom potrebno je poznavati slijedeće: 1. naljevni ventil, ugrađen na samom tanku 2. negalvanizirani tank goriva koji je konusan na dnu radi što boljeg taloženja sedimenata. 3. drenažni ventil vode kojeg treba opsluživati u redovitim intervalima 4. brzozatvarajući ventil, korišten samo na naljevnom cjevovodu. 5. cjevovod goriva, crne čelične valjane. 6. pročistači, primarni filtri duplex tipa koji štite transfer pumpe 7. fleksibilni cjevovod smješten na motoru 8. povratni cjevovod 9. odzračni cjevovod spojen na naljevni tank 10. odzračnik napojnog tanka…

Sl. 1. Sustav goriva Sulzerova motora 1 - glavni motor 10 - parni zagrijač 2 - taložni tank teškog goriva 11 - filtar goriva 3 - dnevni tank teškog goriva 12 - visokotlačna sisaljka 4 - dnevni tank diesel goriva 13 - prekotlačni ventil 5 - troputni ventil 14 - preljev visokotlačne sisaljke 6 - filtar 15 - preljev pri provjeri usisa visokotlačnih sisaljki 7 - napojna sisaljka nižeg tlaka 16 - prekotlačni ventil 8 – mix tank 17 - prigušivač impulsa tlaka

2.

GORIVA

Goriva dobijamo rafiniranjem sirove nafte. Kod rafiniranja razlikujemo destilacijsku i rezidualnu frakciju.

71



Destilacija – grijanje frakcija (komponenti) nafte do temperature isparavanja uslijed čega nastaju četiri glavne grupe proizvoda: 1.rafinirani plin – metan, etan i vodik 2.ukapljeni zemni plin – propan, butan 3.plinska ulja 4.destilirano gorivo Rezidualna frakcija – frakcija nafte bez grijanja kod koje nastaju rezidualna goriva.

GORIVA

DESTILIRANA

BLENDIRANA

REZIDUALNA

Miješana, intermediate

VRSTA GORIVA

STUPANJ GORIVA

NAZIV

destilirano

DMX, DMA, DMB, DMC

Plinska ulja, MGO

Mješano (intermediate)

IFO, 180 - 380

MDO, IFO

Rezidualno

RMA - RML

RFO,BFO

Tablica 1. Vrste goriva brodskih motora

Goriva korištena kod kopnenih vozila su čisti derivati, u pomorskoj industriji diesel – ska goriva su u određenim omjerima mješavina destiliranih i rezidualnih goriva. Kvaliteta miješanog goriva se eventualno mijenja promjenom sastava komponenti dok se kvaliteta rezidualnog goriva mijenja korištenom količinom destilata koji se koristi i kvalitetom same sirove nafte.

2.

OSNOVNA OBILJEŽJA GORIVA

72



Goriva koja se rabe za dizelske motore produkti su frakcijske destilacije sirove nafte. Oni su, kao i nafta, složena smjesa raznih ugljikovodika. Ovisno o odlikama i strukturi molekula ugljikovodika dijele se na tri skupine: parafine ili alifatske ugljikovodike, naftene ili cikličke ugljikovodike i aromatske ugljikovodike. Alifatski ugljikovodici imaju najveću sposobnost samozapaljivosti, npr. benzon, imaju veliku stabilnost, prema tome veliku otpornost na samozapaljenje. Goriva s velikim udjelom naftena imaju veliki viskozitet, a po sposobnosti na samozapaljenje između su alifatskih i aromatskih ugljikovodika. Udio pojedinih skupina ugljikovodika u gorivu ovisi o sastavu nafte i o sastavu pojedinih frakcija u gorivu. Destilacijska goriva imaju približno 30 do 50% alifatskih, od 5 do 15% naftenskih i od 30 do 50% aromatskih ugljikovodika, a teška goriva približno od 5 do 50% alifatskih, od 40 do 70% naftenskih i 10 do 25% aromatskih ugljikovodika. Teška goriva koja se rabe za brodske dizelske motore smjesa su frakcijske destilacije nafte ili ostataka krekiranja s ostacima frakcijske destilacije sirove nafte. Zbog velikog viskoziteta tih goriva ona se obično zagrijavaju, kako bi se dovela u stanje koje pruža normalno funkcioniranje sustava goriva.

Fizikalno – kemijska obilježja goriva koja su presudna za njegovo skladištenje, pretakanje, pročišćavanje i izgaranje su: 

Toplina izgaranja ili ogrjevna moć goriva



Gustoća goriva



Viskoznost



Temperatura paljenja (plamište)



Točka samozapaljivanja



Krutište (stinište)



Sadržaj smolastih tvari



Koks



Kiselost



Sadržaj sumpora u gorivu



Voda u gorivu



Mehaničke primjese u gorivu



Ocjena kvalitete goriva prema samozapaljivosti

Viskozitet

cSt/5oC

700

Gustoća

kg/m3 na 15oC

891

Plamište

oC

>60

Conradson Carbon

% težinski

22

Asfalt

% težinski

14

Sumpor

% težinski

5

Voda

% težinski

1,0

73



Pepeo

% težinski

0,2

Aluminij

mg/kg

30

Vanadij (V)

mg/kg

600

Natrij

mg/kg

90% od V

Tablica 2. Pregled maksimalnih vrijednosti nekih karakteristika i primjesa teških goriva

Tablica 3. Pregled odlika raspoloživih goriva na tržištu KARAKTERISTIKA GORIVA

MARINE GAS OIL

MARINE DIESEL OIL

IFO

BFO

15oC)

0,82...0,88

0,85...0,92

0,90...0,991

0,991 do 1,010

pri 40oC (cSt)

mm2/s

2 ... 7

4 ... 17

-

-

-

-

30 ... 420

do 700

pri 50oC (cSt)

mm2/s

-

-

200 ... 4000

7000

pri 100oC (RWI)

(38oC) -25 ... -7

-18 ... 10

0 ... 20

do 30

Gustoća g/ml

(pri

Viskozitet *

Stinište oC **

0,2 ... 1,8

***

0,01 ... 1,5

Sumpor %

1 ... 5

Konradsonov karbonski ostatak %

CCR

1,5 ... 17

do 22

0 ... 0,01

0 ... 0,02

0,01 ... 0,15

do 0,2

Voda %

0 ... 0,1

0 ... 0,25

0,1 ... 1

do 2

Kvaliteta paljenja *****

50 ... 40

40 ... 20

40 ... 20*

-

Pepeo %

****

Cetanski broj/index

*svojstve no lakoj komponenti

Plamište oC

min. 60 (ili kako je zakonom određeno)

* Goriva visokog viskoziteta moraju se u cilju reduciranja viskoziteta prije uštrcavanja u motor pregrijati na zahtjevanu temperaturu. ** Za vrijeme izgaranja, sumpor prelazi u sumporne okside, koji u dodiru sa vodom stvaraju kiseline. Ove kiseline mogu uzrokovati koroziju i stvaranje naslaga, naročito na hladnijim komponentama. Negativni učinak visokog sadržaja sumpora može se značajno otkloniti uporabom odgovarajućeg ulja za podmazivanje, naročito ulja s odgovarajućim alkalitetom. U slučaju da se rabi gorivo sa sadržajem sumpora od 0,5 i niže, za određivanje pravilnog podmazivanja i odabir ulja konzultirati proizvođača. *** Visoki konradsonov broj ukazuje da prilikom izgaranja gorivo ima tendenciju stvaranja naslaga, kao i taloženja na rasprskačima, utorima stapnih prstenova. **** Pepeo brusi stapne prstenove, košuljice cilindara i ventile, a također može pospiješiti stvaranje naslaga i pregaranje, naročito ako ima visoki sadržaj vanadija i natrija. Sadržaj natrija mora biti manji od 1/3 sadržaja vanadija.

74



***** Sporohodni motori nisu naročito osjetljivi na kvalitetu goriva i mogu raditi sa gorivom Cetanskog broja 25. Za motore sa 400 i više okretaja preporučuje da se Cetanski broj bude minimalno 40. Za teška goriva ne postoji standardizirana metoda određivanja kvalitete paljenja, tako da Cetanski broj nije moguće definirati, osim analitički (CCAI, CNP).

Toplina izgaranja ili ogrjevna moć goriva

Ogrjevna moć goriva je količina topline koja se oslobađa pri potpunom izgaranju 1 kg goriva. Razlikuje se gornja ogrjevna moć goriva Hg (u kojoj se uzima u obzir i toplina oslobođena u kondenzaciji vodene pare nastale izgaranjem vodika u gorivu i vode koja je isparila za vrijeme izgaranja goriva) i donja ogrjevna moć goriva H d, pri kojoj nije uzeta u obzir toplina oslobođena kondenzacijom pare. Donja ogrjevna moć goriva koja se rabe za dizelske motore nalazi se u intervalu od 39 800 do 44 000 kJ/kg. U raznim proračunima obično se računa s Hd = 41 868 kJ/kg goriva.

Gustoća goriva

Pod gustoćom goriva razumijeva se odnos mase i obujma koji to gorivo zauzima. Jedinica gustoće je g/cm 3 ili kg/m3. Prema gustoći tekuća se goriva dijela na laka ( = 650 - 800 g/cm3) i teško ( = 800 - 975 g/cm3) Gustoća se ponekad daje i kao bezdimenzionalna vrijednost dobivena iz omjera mase pri 20 oC i mase vode pri 4oC, koja se označava kao ρ. Poznavanje gustoće goriva omogućuje da se izračuna masa goriva u tankovima. Gustoća goriva ovisi i o temperaturi: povećanjem temperature smanjuje se gustoća goriva. U SAD-u gustoća se mjeri u API-stupnjevima (American Petroleum Institute) pri 60oF. Goriva za dizelske motore imaju gustoću u ovim granicama: plinsko ulje ρ pri 20oC)

0,831 - 0, 863 kg/dm³

marinsko dizelsko ulje

0,892 - 0,932

teško ulje za loženje

0,920 - 0,950

kotlovska ulja za loženje

0,950 - 0,990

Viskoznost

Viskoznost je karakteristika koja pokazuje kakva je sposobnost tekućine da protječe kroz cijevi. Viskoznošću se naziva sila otpora koja se pojavljuje pro uzajamnom pomicanju neke tekućine. O viskoznosti goriva ovisi kvaliteta njegova raspršivanja kad se ono uštrcava u cilindar motoru, ali i mogućnost pumpanja goriva. Što je viskoznost manja, to je rasprskavanje goriva bolje. Kinematička viskoznost  mjeri se u mm2/s i određuje se kao odnos dinamičke viskoznosti i gustoće goriva pri istoj temperaturi:

75

Pomorski fakultet u Splitu 

Dijagnostika kvarova  106 



- dinamička viskoznost, Pa  s



- gustoća goriva, kg/m3 Praktička jedinica za mjerenje kinematičke viskoznosti je stupanj Englera ( oE); on se dobiva iz odnosa vremena

potrebnoga za protjecanje 200 cm3 goriva kroz kalibrirani otvor viskozimetra Englera pri temperaturi ispitivanja viskoznosti prema vremenu protjecanja iste količine vode pri 20 oC. Viskoznost u sekundama Redwood I određuje se kao vrijeme istjecanja 50 cm3 goriva pri temperaturi ispitivanja viskoznosti kroz kalibrirani otvor Redwoodova viskozimetra. U Engleskoj se kinematička viskoznost mjeri i u Redwood II; odnos Redwood I : Redwood II = 10 ; 1. U Americi se rabe Saybolt-sekunde za mjerenje viskoznosti. Približno se uzima da je 1oE = 30 sekunda Redwood I = 35 sekunda Saybolt = 3 sekunde Redwood II. Viskoznost dizelskih goriva koja se rabe za brzookretne motore nalazi se u intervalu od 3,5 do 8 mm 2/s pri 20oC. Viskoznost srednjoviskoznih goriva ne bi smjela biti veća od 36 mm2/s pri 50 oC. Teška dizelska goriva (mazut), najčešća u uporabi za brodske motore, imaju viskoznost do 350 mm2/s pri 50C. Povišenjem temperature viskoznost se gorivu snizuje. Da bi se osiguralo kvalitetno rasprskavanje teških goriva i njihovo prepumpavanje i separacija, potrebno ih je zagrijavati na temperature od 45 do 150 C. Za određivanje temperature na koju će se neko gorivo zagrijavati kako bi postiglo potrebnu viskoznost, služe dijagrami kao na slici.

Sl. 2. Ovisnost viskoziteta raznih goriva o temperaturi

76



Temperatura paljenja (plamište)

Pod temperaturom paljenja podrazumijeva se najniža temperatura pri kojoj se smjesa para goriva i zraka zapali u dodiru s otvorenim plamenom. Plamište se određuje u uređaju Martens-Penskog. Temperatura paljenja ovisi o prisutnosti lakih frakcija i karakterizira goriva s obzirom na opasnost od požara. Prema uvjetima mornarice, plamište prema Martens-Penskom ne smije biti niže od 65C za loživo ulje. Plamišta ulja za podmazivanje motora obično su viša od 200C.

Temperatura gorenja

Temperatura gorenja ili točka gorenja jest najniža temperatura pri kojoj se gorivo zapali plamenom i nastavi gorjeti najmanje 5 sekunda. Temperatura gorenja obično je viša od temperature paljenja za 30 do 60C.

Točka samozapaljenja

Minimalna temperatura pri kojoj se gorivo samozapali i gori bez utjecaja nekog sredstva za paljenje naziva se točka samozapaljivanja. Ona ovisi o kemijskom sastavu goriva i uvjetima sredine u kojoj dolazi do samozapaljivanja, o tlaku i sastavu medija. Povećava li se tlak medija i količina kisika, snizuje se točka samozapaljivanja. Uz tlak od 3,5 do 4,5 MPa točka samozapaljivanja dizelskih goriva nalazi se između 200 i 250C.

Krutište (stinište)

Temperatura pri kojoj gorivo hladeći se gubi obilježje tekućine, naziva se krutište ili stinište. Poznavanje krutišta omogućuje odabir goriva za plovidbu u određenim klimatskim uvjetima i ocjenu njegova potrebnog zagrijavanja poradi prerade. Temperature krutišta goriva, suglasno standardima, trebaju biti za dizelska goriva ne viša od -10oC do srednje viskoznih dizelskih goriva od -5C. Mazutu koji se rabi za dizelske motore, krutište je od 10 do 25 oC, a mazutu s parafinom ono dostiže i 40oC. Na tim temperaturama izdvajaju se kristali parafina iz goriva i on začepi cijev i filtre, pa gorivo gubi sposobnost tečenja. Da se spriječi izdvajanje i omogući normalna protočnost goriva, gorivo treba zagrijavati na cijelom putu od tanka goriva do rasprskača na poklopcu cilindra.

77



Sadržaj smolastih tvari

Smolaste tvari (neutralne smole, asfalteni i dr.) pojavljuju se kao rezultat oksidacije i polimerizacije nezasićenih ugljikovodika u nafti. Posebno veliku količinu smola i asfaltena sadrži ulje za loženje koje je ostatak krekiranja. Goriva s visokim postotkom smolastih tvari nestabilna su pri uskladištenju, stvaraju naslage gareži na rasprskačima, stapu i poklopcu cilindra. Prisutnost taloga u gorivu komplicira eksploataciju filtara i separatora. Da bi se spriječilo stvaranje taloga, preporučuje se izbjegavanje miješanja na brodovima goriva raznih sorta ili prethodna provjera inkompatibilnosti. Nastanak smola ovisi o prisutnosti u gorivu nezasićenih ugljikovodika sklonih oksidaciji. Ulja za podmazivanje motora ne smiju imati tvrdog asfalta.

Koks

Pod koksom se razumijeva garež koja se prikuplja na vrućim površinama dijelova prostora izgaranja, kao rezultat razlaganja goriva na visokim temperaturama. Uporabom goriva sklonih nastanku koksa stvara se garež oko sapnica rasprskača, u kanalima prstena na stapovima, na stijenkama komora izgaranja, u ispušnom traktu, u ispirnim i ispušnim rasporima dvotaktnih motora, na površini stapa i košuljice cilindra. To može rezultirati slabijim podmazivanjem prstenova i njihovim "zapečenjem" u utorima te zadiranjem prstenova u površinu košuljice po kojoj klize. Postotak koksa određuje se Kondradsonovim uređajem. On u goriva dobivenih destilacijom obično ne premašuje 0,5%, a u teških goriva dostiže i do 10%.

Kiselost

Kiselost je pokazatelj prisutnosti organskih kiselina u gorivu, nastalih oksidacijom organskih spojeva u dodiru s kisikom iz zraka. Povećana kiselost pojačava koroziju uređaja sustava za dobavu goriva i dijelova koji oblikuju prostor izgaranja. Kiselost goriva ocjenjuje se posrednim putem, količinom miligrama lužine potrebne da se neutralizira 100 ml goriva. Kiselost goriva dizelskim motora ne bi trebala biti veća od 5 mg KOH na 100 ml goriva. Kiselost teških dizelskih goriva se ne ograničava standardima. Sadržaj mineralnih kiselina i lužina, koje izazivaju intenzivnu koroziju, nije dopušten ni u teškim gorivima.

78



Pepeo

Pepeo je tvrdi ostatak nakon izgaranja goriva. To je neorganska sastavnica goriva, koja se sastoji od soli i metalnih oksida, koji se zadrže u gorivu nakon prerade sirove nafte. U sastav pepela ulaze i mehaničke primjese što dospiju u gorivo tijekom transporta i uskladištenja. Znatni dio elemenata od kojih nastaje pepeo odvaja se iz goriva separacijom i filtriranjem na brodu. Jedan dio ostaje u gorivu stopljen ili u koloidnom stanju, a to su spojevi silicija, željeza, vanadija i natrija. Spojevi silicija i željeza izazivaju abrazivno trošenje dijelova aparature za gorivo. Pepeo koji nastaje izgaranje goriva u cilindru potpomaže abrazivno trošenje dijelova košuljice i stapa, a spojevi vanadija i natrija u pepelu pomažu koroziji dijelova prostora izgaranja, ispušnih ventila, sapnice i lopatica turbopuhala.

Sl.3. Pepelom ispolirane površine

Vanadij se pretežito nalazi u srednjoviskoznim gorivima i mazutu, u kojima njegova količina može dostići 0,02% mase. To je jedan od razloga nemogućnosti uporabe takvih goriva u plinskoturbinskim uređajima. Za te strojeve goriva ne smiju sadržavati vanadija više od 0,0004%. Pri izgaranju se vanadijev pentoksid (V 2O5) izlučuje na okolne površine, na kojima jako korozivno djeluje pri temperaturama višima od 690 oC jer se tad vanadijev pentoksid nalazi u rastaljenom stanju. Ako i natrija ima u gorivu, spaja se on s vanadijevim pentoksidom i stvara spojeve (NaVO 3 i Na4V2O7) koji se tale na još nižim temperaturama, tj. pri 630 oC. U rastaljenom stanju ti spojevi prodiru u ogrebotine i šupljine te razaraju sloj kovina i ubrzavaju oksidaciju pri visokoj temperaturi, i trošenje materijala raste. Prisutnost natrija snizuje temperaturu po kojoj se jako razvija korozijsko djelovanje vanadija, a može je sniziti i ispod 630 oC ako su prisutni natrijevi sulfati, jer vanadijev pentoksid zna formirati spojeve koji se tale ispod 540oC.

79



Sl.4. Utjecaj visokotemperaturne korozije na ispušnom ventilu

Korozivno djelovanje osobito je jako na ispušnim ventilima i dosjedima. Motorima koji rade na teško gorivo hlade se ispušni ventili i dosjed ventila, a nekim motorima se ventili zakreću za vrijeme rada poradi ravnomjernog opterećenja. Pri nižim temperaturama vanadij djeluje kao katalizator te ubrzava izgaranje sumpora. Pepeo se određuje prema masi goriva u postocima. Dizelskim gorivima postotak se pepela ograničuje na 0,01%, a mazutu do 0,2%. Sadržaj sumpora u gorivu

Sl.5. Odnos TBN broja maziva i postotka sumpora u gorivu

80



Goriva kojima se koristi za brodske dizelske motore karakteristična su po velikom sadržaju sumpora, u elementarnom stanju ili u spojevima. Prisutnost sumpora se ograničuje, ali u teškim gorivima koja se danas rabe njegov postotak nekad premašuje i 5%. Ako se sumpor u gorivu nalazi kao aktivni sumporovodik, štetan je i prije izgaranja jer štetno djeluje na uređaje za dovod goriva, posebno na bakar i njegove slitine. Spojevi sumpora koji nastaju izgaranjem goriva jedan su od najutjecajnijih čimbenika na koroziju košuljice cilindra motora. Kao produkt izgaranja sumpora pojavljuje se sumporni dioksid ili sumporni trioksid (SO2 i SO3). Vanadij iz goriva za vrijeme izaranja formira vanadijev pentoksid, V 2O5, koji djeluje kao katalizator tako da je rezultat oksidacije više SO3 nego SO2. Rezultat spajanja SO3 s vodenom parom koja se nalazi u produktima izgaranja jest agresivna sumporna kiselina, H2SO4. Pri temperaturama sijenka nižima od temperature rosišta para sumporne kiseline, kondenzira se para na površini košuljice cilindra, što uzrokuje elektrokemijsku koroziju kovine košuljice i stapnih prstenova.

Ovisnost trošenja košuljice cilindra

Sl.6. u m ovisno o %S i temperaturi

Osim toga, produkti izgaranja sumpora i njegovi spojevi povećavaju abrazivno trošenje dijelova koji se taru, zbog formiranja čvrstih čestica i zbog porasta tvrdoće čestica. Na slici 5. prikazana je ovisnost trošenja košuljice cilindra o temperaturi površine pri raznim postocima sumpora u gorivu.

Sl.7. Utjecaj hladne korozije na košuljicu cilindra

81



1. Temperatura kondenzacije para sumporne kiseline ovisi o parcijalnom tlaku tih para u cilindru, a parcijalni tlak ovisi o sadržaju sumpora u gorivu. Što je više sumpora u gorivu, to je viša temperatura rosišta para sumporne kiseline. Poradi sprečavanja kondenzacije kiselih para na površini košuljice, prijeko je potrebno održavati temperaturu hlađenja na gornjoj granici preporučenog intervala. Za podmazivanje cilindara moraju se rabiti ulja s posebnim alkaličnim dodatkom koji neutralizira kiseline.

Voda u gorivu

Voda u gorivu je nepoželjna, izaziva koroziju tankova i uređaja, otežava upućivanje motora i može uzrokovati zastoj u radu. Ona zauzima dio obujma tankova goriva, a osim toga prijeko ju je potrebno odvojiti iz goriva, za što se troši energija. Prema standardima prisutnost se vode

Sl.8. Korodirajući utjecaj vode ograničuje do 0,5% za teška goriva, ali u mazutu za trgovačke brodove količina joj se kreće i do 2%. U uljima za podmazivaje motora voda je štetna jer izaziva koroziju dijelova koji se podmazuju, a u legiranim uljima otapa neke aditive što se zajedno s vodom odvajaju iz ulja separiranjem.

Mehaničke primjese u gorivu

Mehaničke primjese u gorivu mogu biti organskog ili anorganskog podrijetla. Osnovni sastojci mehaničkih primjesa su čestice koksa, prašine i kovine koje dospijevaju u gorivo pri njegovoj preradi, uskladištenju, transportu i prepumpavanju. Prisutnost mehaničkih primjesa u gorivu uzrokuje onečišćenje filtara, povećava trošenje površina koje se međusobno taru u sisaljkama goriva i rasprskačima, izaziva zapečenje otvora na sapnicama rasprskača, blokira stapove sisaljka goriva i igala rasprskača, a također povećava trošenje košuljica cilindra i stapnih prstenova.

82



U standardima za gorivo strogo se ograničuje prisutnost u gorivu mehaničkih primjesa. U dizelskim gorivima srednjeg viskoziteta sadržaj mehaničkih primjesa ograničuje se do 0,1%, a mazutu do 0,8%. U dizelskim motorima osposobljenima za uporabu teškoga goriva predviđeni su uređaji za odstranjivanje mehaničkih primjesa iz goriva, npr. taloženjem, filtracijom i separacijom. Za separiranje se rabe samočistivi separatori. Režim separiranja uspostavlja se prema gustoći goriva i sadržaju mehaničkih primjesa.

Ocjena kvalitete goriva prema samozapaljivosti

Goriva ovisno o njihovu kemijskom sastavu, imaju razne sposobnosti s obzirom na samozapaljivost. O kvaliteti samozapaljivosti goriva ovisi period zakašnjenja zapaljenja goriva i dinamika radnog procesa dizelskih motora. pri kojemu su osnovni pokazatelji srednja i maksimalna brzina porasta tlaka u izgaranju. Sposobnost goriva da se samo zapali određuje se cetanskim brojem. Cetanski broj goriva (CB) određuje se uspoređivanjem prema volumnom udjelu u smjesi cetana (C 16H34) i alfametilnaftalina (C11H10) koja je po sposobnosti samozapaljenja pri ispitivanju na standardnom motoru, ekvivalentna ispitivanom gorivu. Cetan ima veliku sposobnost samozapaljenja i njemu je dogovorno dodijeljen cetanski broj 100, a alfametilnaftalinu cetanski broj 0, zbog njegove slabe sposobnosti samozapaljenja. Formiranje smjese iz cetana i alfametilnaftalina u raznim omjerima može se postići prema sposobnosti na samozapaljenje bilo koja vrijednost što odgovara karakteristici ispitivanoga goriva. Ekvivalentnost po samozapaljivosti etalonske smjese goriva određuje se na standardnomu motoru s promjenljivim stupnjem kompresije koji se može mijenjati tijekom rada. Obujam cetana u smjesi u postocima određuje cetanski broj ispitivanoga goriva. Aromatski ugljikovodici imaju niski cetanski broj, a parafini viši. Dizelskim gorivima cetanski broj ne bi trebao biti niži od 45 do 50, a mazutu od 25 do 35. U motorima s većim brojem okretaja potrebna su goriva s većim cetanskim brojem, Cetanski broj može se povećati dodatkom tetralina, amilnitrata itd.

SUSTAV GORIVA KOD SPOROHODNIH BRODSKIH PROPULZIONH MOTORA Podsustav je tako dizajniran da se može koristiti i lako i teško gorivo. Iz tankova gorivo se dovodi do električno pokretanih napojnih pumpi pomoću kojih se povećava tlak u niskotlačnom dijelu cirkulacijskog sustava, što pak ne dozvoljava ključanje goriva u odušnom tanku u definiranim temperaturnim okvirima. Odušni tank je povezan sa dobavnim tankom preko automatskog odzračnog ventila, koji oslobađa sve plinove a zadržava tekućinu. Iz niskotlačnog dijela podsustava gorivo se pogoni električno pokretanim cirkulacijskim pumpama, koje pumpaju gorivo kroz pedgrijač i potpuno protočni filter smješten neposreno ispred ulaza u motor. Da bi se osigurala dobava viša od potrebite, kapacitet električno pokretane pumpe je veći od potrebe motora za gorivom. Višak goriva se recirkulira od motora kroz odušni tank.

83



Tlak goriva mjeren na motoru (na razini pumpe) treba biti 7-8 x 105 Pa što odgovara cirkulacijskom tlaku pumpe od 10 x 105 Pa. Ovo osigurava tlačnu granicu koja ne dozvoljava pojavu kavitacije i stvaranja plinova u sustavu goriva čak i na temperaturi od 423 0K. Kada motor stane cirkulacijska pumpa će nastaviti cirkulirati zagrijano teško gorivo kroz sustav čime se postiže zagrijanost pumpi i odzraženost ventila. Obloženi cjevovod goriva...................................................max. 423 0K. min. 373 0K. Obloženi drenažni cjevovod rashladnom vodom motora.... max. 363 0K. min. 323 0K. Za cijevne spojeve propisane su maksimalne brzine: Lako Diesel gorivo..........................................................................1.0 m/s. Teško Diesel gorivo.........................................................................0.6 m/s. Izolacija na cijevi goriva i drenažnog goriva se ne smije stavljati dok se cijevi ne podvrgnu testovima propisanim od strane odgovornih klasifikacijskih društava. Ovo se također odnosi na izoliranje cijevi, spojeva i ventila s ciljem osiguranja vanjske temperature izolacije od maksimalno 328 0K na temperaturi okoline od maksimalno 311 0K. Dobavne pumpe goriva Pumpe trebaju biti vijčananog ili zupčastog tipa. Viskozitet goriva specificiran................. veći od 700 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Viskozitet goriva max.........................................................1000 x 10-6 m2/s. Protok goriva............................................................................0.00075 m3/s. Razlika tlaka..................................................................................4 x 105 Pa. Tlak isporuke.................................................................................4 x 105 Pa. Kapacitet mora biti unutar tolerancije od 0% do +15%. Cirkulacijske pumpe goriva Pumpe trebaju biti vijčananog ili zupčastog tipa. Viskozitet goriva specificiran.............veći od 700 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Viskozitet goriva max......................................................1000 x 10-6 m/s. Protok goriva.......................................................................0.00138 m3/s. Razlika tlaka.............................................................................6 x 105 Pa. Tlak isporuke..........................................................................10 x 105 Pa. Radna temperatura.........................................................................423 0K. Kapacitet mora biti unutar tolerancije od 0% do +15%. Razlika u tlaku se bazira na totalnom padu tlaka u predgrijaču i rashladniku od maksimalno 1.5 x 105 Pa. Predgrijač goriva Predgrijač je cjevastog ili pločastog tipa. Sada kada je viskozitet iza predgrijača mjerena značajka, temperatura predgrijača može varirati, u zavisnosti o viskozitetu i viskozitetnom indeksu goriva. Viskozitet goriva specificiran............ veći od 700 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Protok goriva.......................................................................0.00138 m3/s.

84



Rasipanje topline..........................................................................134 kW. Pad tlaka na strani goriva.......................................................max. 105 Pa. Ulazna temperatura goriva...............................................približno 373 0K. Izlazna temperatura goriva..............................................................423 0K.

85


1.10


Štetni utjecaj

Kod motora s unutrašnjim izgaranjem, ispuhom izlaze i vrlo opasne tvari, štetne za prirodu i ljudski organizam.  CO, nastaje nepotpunim izgarnjem ugljika  Nox, nastaje oksidacijom dušika pri visokim temperaturama  Sox, nastaje oksidacijom sumpora iz goriva  Čađa, čestice koksa Štetne utjecaje reduciramo usavršavanjem procesa sagorijevanja, konstrukcijski, kao i djelovanje na ispušne plinove. Uz okolinu, neki satojci goriva donose štetni utjecaj procesu izgaranja i samom postrojenju.

1.10.1

Sumpor

Sumpor djeluje korozivno zbog stvaranja sumporaste kiseline nastale u procesu izgaranja, niskotemperaturna korozija. Poništava se upotrebom odgovarjućim uljima za podmazivanje. Za teška goriva se upotrebljavaju ulja sa povećanim brojem TBN-a. Sumpor u gorivu također utječe i na duljinu perioda zamjene ulja u motoru. S povećanjem sadržaja sumpora smanjuju se periodi zamjene ulja. Zbog štetnog utjecaja sadržaj sumpora je određen normama.

86


1.10.2


Smola i asfalt

Smole i asfalti su početno mekani dok u procesu izgaranja ne otvrdnu. Goriva s visokim udijelom, stvaraju naslage na čelu klipa, vrhu rasprskača.

1.10.3

Voda

U svom prirodnom obliku, nafta sadrži udio vode. Voda se može ukloniti taloženjem i separiranjem do prihvatljivog udijela od najviše 0,2%. Za teška goriva dozvoljeni udio je od 0,5% do 2%. Voda u gorivu izaziva poteškoće kao veće naslage taloga, koroziju, stvaranje emulzije uljnog filma košuljice, te moguće usporenje izgaranja čestica goriva. Usporedo proizvođači za smanjenje NOx-a su dosli do 16% ubrizganog udijela vode s gorivom.

1.10.4

Pepeo

Pepeo predstavlja krute nečistoće mineralnih primjesa pijeska i metale u gorivu – vanadij, koji je osobito štetan. U teškim gorivima ga ima od 150 do 600 ppm. Te krute čestice također mogu zaostati iz procesa rafinacije. Nakon izgaraja zaostaju u obliku pepela. Navedene nečistoće su veoma abrazivne i odstranjuju se centrifugiranjem.

1.10.5

Koks

Teška goriva imaju ostatak kosa, Carbon residue. Početno je masa koksa mekana, dok poslije otvrdne i prouzrokuje začepljenje sapnica, otežava rad ventila i klipnih prstenova. Koks vezan uz pepeo je jako abrazivan.

1.10.6

Vanadij

U gorivu je prisutan u otopljenom stanju te ne može biti uklonjen prečišćavanjem. Skupa s natrijem kada pređe omijer 1:3 je opasnost od visokotemperaturne korozije. U gorivu ga imamo, ovisno o zemlji porijekla od 150 do 600 ppm.

1.10.7

Natrij

Dolazi uglavnom iz morske vode. Teška goriva gaimaju do 50 ppm. Može ga biti i više, ovisno o transportu tankerima. S kisikom stvoreni oksidi, talože se na ispušnim ventilima, kanalima i lopaticama turbopunjača. Zaštita od korozije se postiže primjenom Nimonic-a u izradi ispušnih ventila i lopatica turbine.

1.11

Karakteristike, norme goriva

87



Slika 2. Grafičički prikaz viskozitet - temperatura

Za pogon suvremenih brodskih motora, danas je moguće koristiti teška goriva, HFO Heavy fuel oil. Konstrukcijska riješenja i materijali izgradnje su oslonjeni na karakteristike i norme goriva u upotrebi. Postoji veliki dio normi ali i tablica te tako možemo upređivati vrijednosti. Iako je ISO standard obvezan za sve jos se mogu naći i drugi standardi. Najpoznatije norme su:  ASTM (American society for Testing Material)  BSS (British Standard Specification)  DIN Tako po ISO standardu brodska goriva su označena  DM (Diesel Marine) + dodatak X, A, B I C (ovisno o udijelu vanadija i gustoća)  RM (Residual Marine) + dodatak A do L (ovisno o udijelu vanadija i gustoća) + oznaka viskoznosti  IF (Intermediate Fuel)

Light Marine Fuel Oil (LMFO) Test Test Unit Test Method Limit LMF LMF LMF O 30 O 40 O 60 ASTM IP ISO RMC RMC RMD 10 10 15 3675 16 Density @ kg/m3 D1298 or Max 981.0 981.0 985.0 0 15°C 12185 Viscosity mm2/s(cst) D445 71 3104 Max(1) 30.0 @ 50°C Carbon % m/m D4530 10370 Max 14 Residue, Micro

88

Grade LMF LMF LMF LMF LMF O 80 O 180 O 180 O 380 O 380 RMD RME RMF RMG RMH 15 25 25 35 35 985.0

991.0

991.0

991.0

991.0

40.0

60.0

80.0

180.0

180.0

380.0

380.0

14

14

14

15

20

18

20



Flash Point Water Ash

% v/v % m/m

Sulfur

% m/m

Pour Point, except Egypt Egypt*

°C °C

Max Max

Vanadium

mg/kg

°C

D93

Min

60

60

60

60

60

60

60

60

1.0 0.10

1.0 0.10

1.0 0.10

1.0 0.10

1.0 0.15

1.0 0.15

1.0 0.20

3.5

4.0

4.0

4.3

4.3

4.3

4.3

24 35

24 35

30 35

30 35

30 35

30 35

30 35

Max

300

300

350

350

200

500

300

30 35 500 600

D95 74 3733 Max(2) 1.0 D482 4 6245 Max 0.10 33 D4294 8754 Max 3.5 6

D97

Aluminum mg/kg + Silicon Total Sediment, % m/m Existent* Total Sediment, % m/m Potential Total Acid mg KOH/g Number* Strong mg KOH/g Acid Number*

34 2719

15 3016

D5184

37 10478 7

Max

80

80

80

80

80

80

80

80

D4870

37 10307 5 -1

Max

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

D4870

37 10307 5 -2

Max

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

D664

17 7

Max(3)

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

D974

13 9

Max

Nil

Nil

Nil

Nil

Nil

Nil

Nil

Slika 3. Uobičajena tablica standarda sastojaka goriva

Kao bitan čibenik svakog rukovanja pogonom nam je i podatak kojeg svaki proizvođač motora dostavlja tj. svoju tablicu u čijem se rasponu treba nalaziti gorivo za pogonjenje motora kojeg je proizveo.

89



Slika 4. Tablica maksimalnih vrijednosti sastojaka goriva, zahtijev proizvođača brodskog motora

1.12

Uzorkovanje goriva

U svrhu što kvalitetnijeg rukovanja postrojenjem u interesu nam je od samog početka pratiti stanje vezano uz gorivo. Za tu potrebu smo u posijedu niza uređaja, naprava, ali je svakako najvažniji rezultat dobiven iz laboratorija, na osnovu uzorka uzetog pri zaprimanju novih količina goriva. Najpoznatija metoda je svakako sjetski poznatog DNV Petroleum. Po uzimanje uzorka goriva, ulja, vode, vrlo hitro, uobicajeno do 3 dana, dobivate potpunu kemijsku analizu vašeg uzorka, te tako možete tretirati medij i dobiti najoptimalnije moguće performance.

Slika 5. Oprema za uzimanje uzorka s brodskog cjevovoda

90



Slika 6. Oprema pakiranja i pošiljanja uzorka na laboratorijsku provjeru goriva

Slika 7. Prikaz pozicija uzorkovanja goriva

2

Elementi sustava goriva

Sustav goriva na brodu se sastoji od viš odvojenih sustava, koji su međusobno povezani. Osnovns podijela bi bila

91



 Sustav ukrcaja  Sustav skladištenja  Sustav prečišćavanja  Sustav dobave i ubrizgavanja Sami nazivi pojašnjuju namjenu navedenih sustava. Imaju svoje specifičnosti i zahtijeve koje je pred njih postavilo klasifikacijsko društvo, ali i udovoljavaju ekonomskim uvjetima isplativosti. Ovisno o tipu i namjeni broda se razlikuju po veličini, kapacitetu, smještaju itd., ali su sastavni dio svakog broda.

2.1.

Upravljačko nadzorna jedinica

Upravljačo nadzorna jedinica je sastavni dio elektro upravljanih automatskih filter. Služi nam za upućivanje i zaustavljanje, dodatno ispiranje na zahtijev operatera te ukupan uvid u stanje filtera. Ujedno i samostalno upravlja pojedinim fazama rada filtera. Ovisno o podešenju u pravilnim vremenskim razmacima vrši ispiranje filtra. Prije samog ispiranja, zakretanjem razvodnika u upotrebu ulazi već očišćeni filter. Kad je filter na poziciji, otvara radni zrak ili čisti medij, koji u protu strujanju ispire filtracione elemente. Također posjeduje i elektro optički pokazatelj razlike tlakova, koji pokreće dodatno ispiranje, i po potrebi daje nam znak uzbunjivanja. Prizornik s tipkovnicom nam omogučuje brzo i efikasno kretanje sadržajem, te pronalazak željenih podataka ili pak umetanje novih točaka podešenja. Ova jedinica je digitalno analognog tipa i pokazuje izuzetnu sigurnost u svom pogonu.

Slika 21. Upravljačko nadzorna jedinica automatskog filtera , goriva ulja

2.2.

Centrifugalni čistioci

92



U sustavu prečišćavanja goriva, kao najpouzdanije sredstvo upotrebljavamo centrifugalne čistioce, separatore koji su i sami samoispirajući. Djeluje tako da se gorivo dovede u rotacijsko gibanje kako bi centrifugalne sile odvojile različite tekućine, dijelove. Grijanjem goriva povečavamo učinkovitost, tj smanjenjem viskoznosti olakšavamo gibanje čestica u gorivu. Danas su u upotrebi većinom separatori, samočistioci. Sustav separatora se sastoji od najmanje dva separatora, iako je moguće u određenim prilikama raditi samo s jednim. Prvi u seriji je uvijek purifikator, a drugi clarificator. Današnji purifikatori također rade kao i clarificatori, tj. mogli bi i samostalno, ali serijski rad je još uvijek bolja opcija, sigurnosti. Drugi u seriji se naziva i sigurnosni stupanj. Separatori su obično podešeni na protok 10% veći od potrošnje. Zbog slabe kvalitete goriva, naročito vode u gorivu, preporuča se paralelni rad. Tada se kapacitet može smanjiti za 50% što poboljšava kvalitetu pročišćavanja i sama voda ima više vremena da se odijeli. U serijskom radu prvi separator odstranjuje vodu sadržanu u gorivu, a drugi izdvaja krute čestice, dok u paralenom svaki od separatora odstranjuje i vodu i krute čestice. Gustoća goriva je glavni faktor pri dimenzioniranju centrifugalnog separatora. Potreban kapacitet, obzirom na količinu goriva koja izgara u motoru, može se proračunati pomoću izraza :

Q Q P b  t 1.15

P  b  24  1.15  t -

gdje je:

zahtjevani protok (m3/h) maksimalna kontinuirana snaga motora (kW) specifična potrošnja goriva (g/kWh) gustoća goriva (kg/m3) vrijeme separiranja goriva po danu ( 23 ili 24 sata ) koeficijent sigurnosti koji uzima u obzir različite radne uvjete

Prikazane sheme centrifugalnih čistioca su opremljene bubnjem sa samoispirućim čišćenjem diska. Pripravljeni su za prečišćavanje purifikacijom i klarifikacijom goriva i ulja do gustoće od 1.01 g/ml. Fluid za separiranje se dobavlj vanjskim pumpom na ulaz (1), čisto ulje izlazi pod pritiskom kroz otvor (2) pogonjeno centripetalnom pumpom (10). Nadzorna jedinica Water Monitoring System (WMS) uz pomoć konduktivnog osjetnika regulira ispust moguće vode u gorivu, ulju. Količina mulja se kontrolira uz pomoć jedinice Sludge Monitoring System (SMS), koja uslijed smanjenog protoka fluida kanalom 8, pobudi djelovanje prekidača tlaka 6. Kontrolna jedinica u tom slučaju pokreće ciklus ispiranja.

Tehničke vrijednosti separatora: Bubanj Brzina rotacije Volumen Prostor mulja Težina AC electro motor (50-60 Hz) Snaga Broj okretaja Zaštita Centripetalna pumpa

6000 – 12000 o/min 1,5 lit. do 21lit 0,9 lit do 11 lit. 42 kg do 360 kg 3,00 KW do 35,00 KW 1800 – 3600 o/min IP 55 1 – 2 bar

Slika 22. Tablica karakteristika centrifugalnog čistioca

93


Dijagnostika kvarova Vestfalia Separatori D- tip Separatora OSD... 0136-067 OSD... 0196-067 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

ulaz nečistog goriva izlaz čistog goriva voda istjerivanja pokazatelj tlaka vode nadzor senzor tlačni prekidač magnetni ventil tekućina provjere protok tekućina provjere pumpa centripetalna pumpa čistog goriva magnetni ventil kontrolna jedinica separacioni disk prostor mulja ispust nečiste vode ispust operacione vode ispust mulja operaciona voda magnetni ventil kontrolni provrti

OSD... 91-067 1. ulaz nečistog goriva 2. izlaz čistog goriva 3. voda istjerivanja 4. pokazatelj tlaka 6. tlačni prekidač 10. centripetalna pumpa čistog goriva 12. kontrolna jedinica 13. separacioni disk 14. prostor mulja 15. ispust nečiste vode 16. ispust operacione vode 17. ispust mulja 18. operaciona voda 19. magnetni ventil 21. centripetalna pumpa nečiste vode Slika 23. Tablica i shema rada centrifugalnog čistioca

2.3.

Modul centrifugalnih čistioca

Separatori, kao i mnogi drugi sustavi brodskog postrojenja se danas proizvode i ugrađuju u modularnom obliku. Sastojke modula separatora goriva, ovisno o snazi postrojenja i kapacitetu odabranih separatora, sačinjava određeni broj samih separatora, usisnih filtera, dobavnih pumpi, zagrijača goriva, cijevovod vode, goriva, mulja, radnog zraka, grijačkog

94



medija. Nezaobilazan i važan dio je podsustav regulacije, automatizacije i uzbunjivanja, koji se sastoji od niza osijetnika, davača, mjerača, magnetskih ventila itd. U naravi modul čistioca se sastoji od podsustava  podsustav goriva  podsustav nečistoća  podsustav operativne vode  podsustav operativnog zraka  podsustav elektronike, elektrike

Slika 24. 3-D prikaz modula centrifugalnog čistioca

95



Slika 25. Shematski prikaz MDO & LO separatorskog modula, ARMATOR - Split

2.4.1 Centrifugalni čistioc purifier U uvijetima serijsko rada uvijek se nalazi na prvom mijestu. Osobina mu je mogućnost odvajanja sadržaja vode iz goriva. Za odvajanje lake i teške faze najbolje rezultate postižemo kada je ploha što bliže periferiji bubnja. Na samom obodu se

96



skuplja talog, a naredni niz je moguća voda koja se odvaja zasebnim ispustom. Uvijek je opremljen i senzorom vode koji dojavljuje njenu prisutnost. Uzorkovana kolićina se uvijek vraca na ulaz separatora.

Čisto ulje koje napušta separator je ispitano na sadržaj vode. Svako pvećanje sadržaja vode će biti indicirano

Signal iz osijetnika za vodu se stalno upućuje u kontrolnu jedinicu. Stalno uspoređujući pristigle vrijednosti sa zadanima, te ovisno o njihovim odstupanjima će se aktivirati ispuštanje vode.

Slika 26. Shema purificatora s osjetnikom vode

Slika 27. Shema purificatora s osjetnikom vode

2.4.2.

Slika 28. Shema purificatora s osjetnikom vode koji je uključio ispust vode

Centrifugalni čistioc clarifer

Clarificator se ugrađuje, kao drugi u nizu. Odvaja krute nečistoće, ali i neke vrlo male količine zaostale vode. Zadnjih godina se izrađuju, kaoi i purificator, bez graviti diskova. Njegova konstrukcija mu omogučuje efikasan i pouzdan rad u slučaju ispravnog monitoringa i podešavanja vremena automatskog ispiranja. Osim vremenskog intervala ispiranja imamo ispiranje po osnovu pada pritiska separiranog fluida u bubnju, te mogucnost ručnog i ručno – automatskog. Navedeno vrijedi i za purificator.

97



Ulje i mulj se ispuštaju u određenim vremenskim razdobljima. Tijekom odmuljivanja, ulaz ulja je zatvoren.

Moguća voda će također biti izbačena

Slika 29. Shema klarifikatora

Slika 30. Shema klarifikatora s opcijom purificator

2.4.6.

Slika 31. Shema klarifikatora s opcijom purificator Osjetnik uključio ispust vode

Upravljačko nadzorna jedinica

Upravljačo nadzorna jedinica je sastavni dio elektro upravljanih centrifugalnih čistioca, samočistioca. Služi nam za upućivanje i zaustavljanje, dodatno ispiranje na zahtijev operatera te ukupan uvid u stanje čistioca. Ujedno i samostalno upravlja pojedinim fazama rada čistioca. Ovisno o podešenju u pravilnim vremenskim razmacima vrši samoispiranje čistioca. Prije samog ispiranja, zatvara se dotok onečišćenog fluida, te potom otvara ulazak operativne vode u operativni dio bubnja. Bubanj se otvara i nečistoće su iz njega izbačene. Potom se bubanj zatvara, ulaz nečistog fluida otvara i započima novi ciklus prečišćavanja. Prizornik s tipkovnicom nam omogučuje brzo i efikasno kretanje sadržajem, te pronalazak željenih podataka ili pak umetanje novih točaka podešenja. Upravljačo nadzorna jedinica je sabirnik svih ulaznih informacija, kojeg nam sa čistioca šalju osjetnici vubracija, struje, temperature i tlaka. Sama jedinica upravlja u vremenskim i brojčanim periodima, koje i ispravlja u odnosu na poslijedne ulazne te tako može ostvariti i dodatna samoispiranja, prekinut proces, itd. Sva bitnije vremenska i brojčana podošenja su zaštićena. Jedinica je digitalno analognog tipa, pokazuje izuzetnu sigurnost u svom pogonu i ne zahtijeva nazočnost operatera.

98



Prizor sa prigušenim svijetlom i 4 linije

Tipke F1-F4 Mekana tipkovnica ovisi o prizoru Tipke 1 – 10 sa stalnom vezom

Slika 35. Upravljačko nadzorna jedinica separatorskog sustava, proizvod Westfalia

2.5

Zagrijavanje goriva

Prije dolaska teškog goriva do samih visokotlačnih pumpi i ubrizgača, ono mora proči povezani podsustav zagrijača goriva i viskozatora. U svrhu postizanja potrebnog raspršivanja pri izgaranju teškog goriva, nužno je da se gorivo ubrizga u pogodnoj viskoznosti. To je određeno na osnovu stvarne viskoznosti goriva i izvedbenim karakteristikama sustava goriva, a posebno se odnosi na tlak goriva te veličinu i broj rupica na sapnici ubrizgača, rasprskača. Obično imamo dva zagrijača u kojima je svaki proračunat na kapacitet zagrijavanja za teško gorivo od najviše 150°C. Važno je da dotok potrebne količine topline bude ostvaren bez termalnih stresova i lokalnih pregrijavanja koji mogu prouzročiti krekiranje goriva. Takove pojavnosti dovode do stvaranja naslaga na grijačim površinama te umanjuju toplinsku vrijednost zagrijača. Sama temperatura zagrijavanja se regulira viskozatorom.

2.5.1

Zagrijač goriva

U sustavu goriva imamo više zagrijača. Posebno su nam interesantni zagrijači ispred centrigalnih čistioca kao i onaj koji prethodi ulazu teškog goriva u motor. Najčešće se upotrbljavaju oni grijani parom ili termo uljem. Opremljeni su zaštitnim, sigurnosnim napravama. Temperatura se regulira potpuno automatski, zahvaljujuči osjetnicima i podsustavu regulacije izlazne temperature fluida koji zagrijavamo. Zagrijavanjem goriva se snižava viskoznost goriva, eveparocija vode i jako isparljivih ugljikovodika, rastapanje čvrstih voskova, te se spriječava koksiranje i gumiranje goriva na ubrizgačima. Maksimalna dopuštena temperatura goriva je 140°C. Izlazna temperatura iz zagrijača treba biti veća za 4°C da bi se kompenzirali gubici topline u cjevovodu između

99



zagrijača i motora. Zagrijači se dimenzioniraju tako da svaki može prihvatiti sveukupni tok goriva prema motoru, a trebaju održavati viskozitet od 10 – 17 cSt. P = m · cp · ΔT

gdje je:

P m ΔT cp

potrebna količina topline ( kW ) kapacitet cirkulacijske pumpe ( kg / s ) temperaturni prirast u zagrijaču ( K ) specifični toplinski kapacitet ( kJ / kg K )

-

Slika 36. Zagrijač, proizvođač BLOKSMA

2.5.2 Viskozimetar Kako bi se uspiješno regulirala temperatura goriva prije ulaza u visokotlačne pumpe ugrađujemo viskozimetar. On mijeri viskoznost goriva te taj podatak ovisno o izvedbi upućuje u obliku strujnog signala 4-20mA ili pneumatskog, u kontrolnu jedinicu. Ta jedinica će svako odstupanje od zadane vrijednosti u obliku signala uputiti prema regulacijskom ventilu. Pomakom regulacijskog ventila, smanjuje se ili povećava protok pare ili termo ulja, te se tako željena viskoznost goriva održava konstantnom. Najopterećeniji dio podsustava je sam viskozimetar koji treba izdržati temperature i do 150°C. u svrhu povećanja stabilnosti viskozimetar se postavlja u neposrednoj blizini zagrijača. Prethodnih godina uobičajeno su se ugrađivali mehanički viskozatori s rotirajućim dijelovima, zupčastom pumpom. Novi tipovi viskozimetara rade bez rotirajučih dijelova, mjerenjem frekvencije između točaka A 3db i B 3db. Između te dvije veličine ((A+B)/2) uz poznatu dužinu i rezonancu se dobije digitalna vrijednost gustoće i viskoznosti. Iako je godinama tvrtka VAF imala primat u instalacijama mehaničkih viskozimetara, danas na tržištu nude ViskoSense® koji se može i zamijenski ugraditi u postojeću instalaciju linije napajanja brodskog motora.

100



Slika 37. Tablica viskoziteta poslije zagrijača, temperature i viskoziteta goriva Predstavljeni viskozimetar radi bez rotirajučih dijelova, mjerenjem frekvencije između točaka A 3db i B 3db. Između te dvije veličine ((A+B)/2) uz poznatu dužinu i rezonancu se dobije digitalna vrijednost gustoće i viskoznosti.

Viscomaster™ za pogon brodova na teško gorivo  2x4-20 mA izlaz  Stalno mjerenje gustoće  Dinamični viskozitet  Kinematski viskozitet  Bez pokretnih dijelova  Bez održavanja  Dijelovi iz nehrđajučeg čelika

101



Slika 38. Viskozimetar novije generacije U cilju što točnijeg očitanja viskoznosti teškog goriva i korištenja svih mogučnosti viskozatora njega ugrađujemo što bliže izlazu, odnosno na samom izlazu iz zagrijača. Pri tome uvijek moramo poštivati preporuke proizvođača.

Slika 39. Shematski prikaz mijeta ugradnje viskozatora

Sustavi mjerenja, nadzora i praćenja kvalitete goriva

3

Gorivo je vrlo važan dio brodskog motornog pogona. Siguran i nesmetan rad pogona ovisi o kvaliteti rukovanja, gorivom. Elementi okoline neprestano djeluju na značajke goriva. Utjecaj vode, niskih i visokih temperatura, zraka, vanjskog zagađenja i uzimanja goriva u raličitim svjetskim područjima može pokrenuti mnoge probleme. Poznavanje karakteristika goriva je važno za određivanje pravilnog tretmana goriva. Moguća su i poboljšanja navedenih parametara, nakon naših posmatranja i odziva, reakcija na pojedinim djelovima brodskog motornog pogona. Krcanjem goriva na brod isporučitelj jamči ponuđenu kvalitetu u određenim granicama tako da su moguća odstupanja, ovisno o isporučitelju i mjestu nabave. Ovisno o kvaliteti gorivo se podvrgava određenim tretmanima, nakon analizom utvrđenog stanja. U pravilu neugodnosti s gorivom se javljaju hitro. Pretežno smo prisiljeni osloniti se na vlastite mogučnosti. Svaka pomoć s kopna ili savijet je uvijek dobrodošla, ali na žalost uvijek kasno, odnosno kad je problem riješen. Iz tog razloga razvijen je određeni niz pomagala koja nam i u specifičnim brodskim uvijetima osiguravaju pravilno praćenje goriva. Provjeru stanja goriva možemo podijeliti na dva dijela:  

Analiza goriva u vanjskom laboratoriju Analiza goriva u brodskom laboratoriju

3.1

Analiza goriva u vanjskom laboratoriju

Najveća podršaka s kopna je promptno slanje labortorijske analize uzorka goriva uzetog pri zaprimanju goriva. Uzorak uzimamo poznatom metodom kapanja, tj tijekom cijelog vremena preuzimanja goriva stalno uzimamo uzorak. Uzetu količinu podijelimo u tri litarske plastične posude od kojih jedna ide na analizu u vanjski laboratorij, jedna ostaje predstavniku isporučioca goriva i jedna ostaje pohranjena na brodu. Sve posude su zatvorene i označene brojem koji je sastavni dio obrasca zahtijeva za analizu, te potpisane i od strane isporučioca. Pri tome koristimo opremu više svijetkih proizvođača, kao što su DNV Petroleum, Kittiwake i sl.

102



Po slanju uzorka goriva dobivamo povratnu informaciju u obliku izvješća. Tek tada smo upoznati sa stvarnim stanjem goriva. Iz

3.4

Poboljšanja kvalitete goriva

Kvaliteta goriva značajno utječe na učinkovitost, rad i održavanje brodskog motornog pogona. Uslijed zbog cijene sve lošije kvalitete goriva sami fizički tretman goriva više nije dostatan. Povećan sadržaj pepela, asfaltena, vanadiuma itd. značajno otežava rad motora, smanjuje učinkovitost i ekonomsku isplativost. Pregledom izviješća goriva poslanog na provjeru, stanja dobivenog provjerom u brodskim uvijetima, te na osnovu zapažanja o radu brodskog motora i pregleda njegovih vitalnih dijelova, možemo vršiti dodavanje aditiva. Sukladno proizvođačima dodataka možemo i definirati neke štetne poslijedice, te provesti zahvate poboljšanja.

Jedinica se sastoji:

Slika 68. Oprema za dodavanje aditiva

1.

električne pumpe dodavanja

2.

posuda s aditivom

3.

plovak niskog nivoa aditiva s uzbunjivanje

4.

dobavna cijev sadrži ubrizgavajući ventil za vrlo vruće medije (teško gorivo) uključujući 1 metar nehrđajuće cijeviI.

Slika 69. Pulsna pumpa za dodavanje aditiva vremenski ili osjetnikom protoka

Slika 70. Preporučena ugradnja za dodavanje aditiva

103



3.4.1 Mulj u gorivu Uslijed velikog količine vode i polimerizacije goriva, stvara se mulj koji nam onečišćuje sustav goriva, sa svim svojim poslijedicama. Riješenje će mo potražiti u izbijegavanju polimerizacije i pretvaranju mulja u gorivo stanje. Deemulzirati vodu i učvrstiti gorivu karakteristike gorenja. U tu svrhu gorivu trebamo koristiti proizvode Unitor-a, kao što su Fuelcare, Gamabreak, Burnaid.

3.4.2 Visokotemperaturna korozija Nepoželjan omijer vanadija i natrija, ≥1:3 može uzrokovati visokotemperaturnu koroziju na ispušnim ventilima, stvaranje velikih depozita na turbinskim lopaticama turbopunjača i ispušnom sustavu. Dijelove izložene takvom štetnom dijelovanju nastojimo izraditi od Nimonica-a. Kako je vanadij u tekućem stanju te ga i ne možemo odstraniti fizičkim putem, koristimo dodatke koji povisuju točku topljenja pepela, te se izbacuju putem ispuha. Dodatci se nude pod imenima, Valvecare i Dieselite. Vanadij ppm

Natrij ppm

5 35 50 65 75 85 100

50

100

4 2.5 2.5 2 2 1.5 1.5

5 5 4 2.5 2.5 2.5 2.5

150 Tona goriva 3.5 3.5 3 2.5 2 1.5 1.5

200

300

400

500

2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5

1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

Slika 71. Tablica odnosa Vanadij - Natrij

Slika 72. Oštećenja uslijed visokotemperaturne korozije

3.4.3 Niskotemperaturna korozija . Sumpor u dodiru s vlažnim zrakom ili vodom, stvara sumporastu kiselinu koja nam stvara poteškoće poznate pod nazivom niskotemperaturna korozija. Osim snižavanja količine sumpora u gorivu, strogo određenog normama u brodskim uvjetima probleme niskotemperaturne korozije možemo umanjiti primjenom Dual Purpose Plus, Burnaid, Valvecare, Dieselite.

104



Slika 73. Oštećenja uslijed niskotemperaturne korozije

3.4.4 Naslage pepela Krute nečistoće koje nastaju izgaranjem se zadržavaju u obliku naslaga u sustavu ispuha. Kako ugljikov monoksid CO nastaje nepotpunim izgaranjem, dodajaemo katalizator koji pospješuje izgaranje. Možemo dodati Dual Purpose Plus, Burnaid, Dieselite.

3.4.5 Smanjenje snage motora Naslage pepela i ugljika u području izgaranja kao i sustavu ispuha nam uzrokuju gubitak snage brodskog motora uslijed otpora u turbopunjaču i time njegovog umanjenog doprinosa ukupnoj snazi motora. Katalizatori izgaranja pospješuju izgaranje i smanjuje stvaranje naslaga pepela. Uspiješni aditivi za tu namijenu su Dual Purpose Plus, Burnaid, Valvecare, Dieselite.

3.4.5 Smanjenje snage motora Čađa i gorive naslage se formiraju na stijenkama ispušnog sustava. Uz opasnost od samozapaljenja, umanjuje se djelovanje ispušnih izmjenjivača topline i smanjuje presjek ispušnog sustava. Upuhivanjem ili ubrizgavanjem, Soot Remover-a ili Soot Remover Liquid-a, manjujemo temperaturu zapaljenja takovim naslagama i one sagore.

105



Slika 74. Primjer ugradbe sustava za upuhivanje aditiva Soot Remover

3.4.6 Korozija sustava goriva Mikrobiološka aktivnost, posebno u slučaju onečišćenja goriva morskom vodom, stvara korozivno okruženje, začepljuje filtre, sapnice i umanjuje karakteristike goriva. Kod takvih pojavnosti nastojimo uništiti mikrobiološke štetne sastojke, neutralizirati kiseline i odvojiti morsku vodu iz goriva. Primjereno možemo koristiti Unitor-ove proizvode Biocontrol MAR-71, Fuelcare, Gamabreak.

3.4.7 Voda u gorivu Voda u sustav goriva dopire na različite načine. Kondezacijom, prijevozom itd. Jednim dijelom vodu mežemo ispustiti u taložnim, dnevnim tankovima i fizički odstraniti u centrifugalnim čistiocima. Vodu koja je emulzirala, a to je moguće u svim vrstima goriva, obrađujemo dadatcima na način da spuštamo granično područje između te dva sastojka. Najprimjereniji aditiv za pozitivno riješenje je Biocontrol MAR-71, Fuelcare, Gamabreak.

106



Slika 75. Primjer oštećenja prouzročena vodom u gorivu

tog razloga se prilikom preuzimanja goriva uvijek nastoji, ukoliko je to moguče, ne miješati „staro“ i „novo“ gorivo. Nekada tu dobru, ustaljenu praksu nijemoguće provesti. Po zaprimanju izvješća, upotrebom tablica, grafikona goriva, te provjerom instrukcionih knjiga, preporuka, zahtijeva proizvođača brodskog motora, možemo izvršiti neke korekcije, skrenuti povečanu pažnju na možda ugrožene dijelove postrojenja.

Slika 40. Prikaz opreme uzorkovanja goriva

Različite dimenzije spojeva za uzimanje uzorka ISO TR 13729 Singapore Bunkering Procedure CP60 Odobreno od: Lloyd's Register of Shipping

Slika 41. Prikaz spojeva opreme uzorkovanja goriva, ovisno o veličini brodskog cjevovoda

107



Izviješće o gorivu stiže u više oblika, a jedan primjer je priložen. TO: JAN DE NUL N.V. ATTN: Mr D van den Bulcke CC: JAN DE NUL N.V. ATTN: Technical Department CC: The Master Of 'GERARDUS MERCATOR' ATTN: Chief Engineer DNV Petroleum Services - Fuel Quality Report dated : 04-MAR-07 Vessel : GERARDUS MERCATOR (9119335) Sample No F507001360 -----------------Sample Type ( HFO ) Bunker Port JEBEL ALI Bunker Date 28-FEB-07 Sampling Point SHIP MANIFOLD Sent From DUBAI Date Sent 01-MAR-07 Arrived at Lab 03-MAR-07 Supplier ENOC Barge FAIR FALCON Quantity per C.Eng in M3 1800 Seal Data DNVPS 042717 INTACT Related Samples Supplier Ship MARPOL Receipt Data* -----------Density @ 15C Viscosity @ 50C Sulphur

042718 042719 042720 C.ENG kg/m3 983.7 mm2/s 380 %m/m 3.20

*Please include a copy of the Bunker Delivery Note (BDN). Tested Results Units ----------------------Density @ 15C kg/m3 978.4 Viscosity @ 50C mm2/s 297.6 Water %V/V LT 0.10 Micro Carbon Residue %m/m 9 Sulphur %m/m 1.77

RMG380 991.0 380.0 0.5 18 4.50

108

Pomorski fakultet u Splitu Total Sediment Potential %m/m Ash %m/m Vanadium mg/kg Sodium mg/kg Aluminium mg/kg Silicon mg/kg Iron mg/kg Nickel mg/kg Calcium mg/kg Magnesium mg/kg Lead mg/kg Zinc mg/kg Phosphorus mg/kg Potassium mg/kg Flash Point Deg.C

Dijagnostika kvarova LT 0.01 0.03 17 5 4 7 6 11 4 LT 1 LT 1 LT 1 LT 1 LT 1 GT 70

Calculated Values ----------------Net Specific Energy MJ/kg 40.80 CCAI (Ignition Quality) 842 Aluminium + Silicon mg/kg 11

0.10 0.15 300

60

80

Note: LT means Less Than, GT means Greater Than. Specification Comparison : Results compared with ISO 8217:2005 Specification RMG380. Based on this sample, the specification is met. Operational Advice : Approx fuel temperatures: - injection: 140C for 10 mm2/s, 125C for 15 mm2/s - transfer : 40C Regards, Kumar, A. Sunil, Fujairah, UAE END OF REPORT FOR GERARDUS MERCATOR When bunkering in Singapore, ensure that the vessel takes fuel samples together with the supplier at the custody transfer point (ship's manifold), using approved line sampler and following proper continuous drip sampling procedure. The seal numbers on the samples, including the sample sent to the testing lab, must be recorded on the Bunker Delivery Note. Otherwise, the samples will not comply with the Singapore Standard CP 60 (code of practice for bunker deliveries), which may then have significant impact on claims and dispute situations. Where possible, the vessel should be informed of sampling arrangements as stated in the bunker purchase agreement. ************************************************************** Neither the confidentiality nor the integrity of this message can be vouched for following transmission on the Internet. All messages sent to a DNV email addressee are swept by Microsoft Antigen for the presence of malicious code. DNV acknowledges that unsolicited email represents a potential security risk, and DNVs filters to block unwanted emails are therefore continuously adjusted. ************************************************************** Slika 42. Originalno izvješče provjere goriva

109



Slika 43. Dijagram, viskoznosti - temperature Parameter

Unit

Limit

RMA 30

RMB 30

RMD 80

RME 180

RMF 180

Density at 15 °C

kg/mł

Max

960.0

975.0

980.0

991.0

991.0

Viscosity at 50°C

mm˛/s

Max

30.0

80.0

180.0

380.0

700

Water

% V/V

Max

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Micro Carbon Residue

% m/m

Max

10

14

15

Sulfur

% m/m

Max

3.5

4.00

4.50

Ash

% m/m

Max

0.10

0.10

0.10

0.15

0.15

0.15

0.15

Vanadium

mg/kg

Max

150

350

200

500

300

600

600

Flash point

°C

Min

60

60

60

60

60

Pour point, Summer

°C

Max

6

24

30

30

30

30

Pour point, Winter

°C

Max

0

24

30

30

30

30

Aluminium + Silicon

mg/kg

Max

80

80

80

80

80

Total Sediment,Potential

% m/m

Max

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

Zinc

mg/kg

Max

15

Phosphorus

mg/kg

Max

15

Calcium

mg/kg

Max

30

20

RMG 380

18

RMH 380

22

4.50

RMK 380

RMH 700

RMK 700

1010.0

991.0

1010.0

22 4.50

A sulphur limit of 1.5% m/m will apply in SOx Emission Control Areas designated by the International Maritime Organization, when its relevant Protocol comes into force. There may be local variations. The Fuel shall be free of ULO. A Fuel is considered to be free of ULO if one or more of the elements are below the limits. All three elements shall exceed the limits before deemed to contain ULO.

Slika 44. Tablica standarda teških goriva

110


3.2


Analiza goriva u brodskom laboratoriju

Za vrijeme plovidbe, upotrebe broda na otvorenom moru ili iz nekih luka, nismo u mogučnosti poslati uzorak goriva na analizu. Poradi hitrosti potrebe za određenim saznanjima, u brodskim uvijetima se posjeduju manji priručni laboratoriji, kojima se ne mogu provoditi neke veće analize. S njima možemo doći do nekih željenih saznaja koji nam u tim okolnostima mogu biti od velike pomoći. Proizvođači aditiva, dodataka također prilažu upute uz pomć kojih i zapažanja na motoru, se mogu dodati određene količine aditiva bez prethodne cjelokupne, stručne laboratorijske analize. Sastojci se dodaju za utklanjanje određenih nepoželjnih, štetnih poslijedica kao što su visokotemperaturna i niskotemperaturna korozija, otapanje taloga u spremnicima, loše izgaranje, itd. Doziranje se provodi prema preporuci proizvođača i to najčeće ubrizgavanjem u cijevovod neposredno pred potrošaćem. Time postižemo ispravno miješanje dodataka i ekonomsku isplativost. Brodski laboratorij za analizu goriva, proizvođača Unitor se sasoji:  Mjerač viskoznosti  Mjerač gustoće  Mjerač kompaktibilnosti  Mjerač vode u gorivu, ulju  Mjerač morske vode u gorivu, ulju  Neotopive čestice  Mjerač točke tečenja  Mjerač TBN-a, za ulja

Slika 45. Preporučane pozicije uzorkovanja u brodskom sustavu goriva

111



Slika 46. Oprema za provjeru kvalitete goriva, ulja za podmazivanje i hidrauličkih ulja

3.2.1 Mjerač viskoznosti,grijani Ovaj viskozimetar uz grijanje fluida može provjeriti, da li je ispravan viskozitet i tip goriva isporučen. Uz poznavanje stvarnog viskoziteta goriva, možemo donijeti zaključak o pogodnosti za uskladištenje, prebacivanje pumpanjem i separiranje. Možemo provjeriti izvršenje izgaranja poznavajuči točan viskozitet pri ubrizgavanju. Možemo pratiti promjene viskoznosti ulja za podmazivanje te spriječiti visoke troškove zastoja

Specifikacija Provjera Područje

Viskoziteta 20-810cSt pri 50ºC (ISO Gorivo norme RMA10 to RML55) 20-810cSt pri 40ºC (ulja SAE 5 doSAE 50) Vrijeme provjere Grijanje od 25ºC 10 min Viskozitet pri 40ºC hladno 3 min Ponovni uzorak za 30 sec maximum Proračunava Viskozitet pri 50°C ili 40°C (grijan) Viskozitet pri 40°C (hladan, ispravljen na 40°C) Viskozitet pri 100°C (proračunat) Calculated Carbon Aromaticity Index (CCAI) Gustoča korigirana od 50ºC do 15ºC u vakumu Promjenjivi indeks viskoziteta ( na hladno) Greška Obično između +/-3% (20-450cSt) Napajanje 110/240 VAC odabir operatera Norma IP71 Primjena Goriva i ulja Slika 47. Uređaj za mijerenje viskoznosti grijanjem

3.2.1 Mjerač viskoznosti,hladni

112



Viskozitet je osnovna vrijednost kvalitete ulja za podmazivanje. Temeljno je nadgledanje postojanosti ulja, u svrhu prevencije dodira metalnih dijelova, zaribavanja kliznih površina. Viskoznost hitro može porasti udjelom neotopivih čestica, oksidacijom ili miješanjem s vodom i gorivom. Ovaj tip uređaje nam daje rezultate s laboratorijskom točnošću u vremenu od 60 sekundi, bez grijanja.

Specifikacija Provjera Područje Vrijeme provjere

Viskoziteta 15-810 cSt @ 40°C (ulja od SAE 5 do SAE 50) Viskozitet pri 40°C 1 min( hladno) Ponovni uzorak za Maximum 45 secundi Čišćenje 1 minuta Proračunava Viskozitet pri 40°C ( negrijano ali ispravljeno do 40°C) Promjena gustoće (0.8 to 1.0) Promjena VI (25 to 250) SAE Grade (% između svake SAE grupe) Viskozitet pri 100°C (negrijano ali ispravljeno do 100°C) Greška Obično do +/-2% (100 - 320cSt) ili +/-2cSt Norma IP71 Napajanje 110 ili 250 VAC Primjena Za hidraulična ulja i ulja za podmazivanje Slika 48. Uređaj za mijerenje viskoznosti bez grijanja

3.2.3 Mjerač gustoće

113



Mjerač gustoče, brz i jednostavan za upotrebu pri provjeri goriva. Hidrometar uronjen u zagrijano gorivo će nam izmjeriti gustoču. Ukoliko nam je poznat viskozitet, izračunati če nam i CCAI (izračun karbon aromatski index ) i kaloričnu vrijednost goriva. Gorivo je najveći trošak u svakom propulzijskom pogonu. Njegovom pravilnom upotrebom će mo povečati kvalitetu nadzora pri zaprimanju goriva, te ostvariti uštede. Bez njegove upotrebe je nemoguće žurno odrediti gustoću i izračunati zaprimljenu količinu.

Specifikacija Provjera Područje Vrijeme provjere Proračunava Greška Napajanje Veličina osigurača Slika 49. Uređaj za mijerenje gustoče

Gustoća 800-1010kg/m³ pri 15ºC (ISO 8217 gorivo norme DMA to RML 55) Grije od 15ºC 10 minuta Ponavlja provjeru za 30 sekundi Čišćenje 1minuta Gustoću kg/m³ @ 15ºC u vakumu, centiPoise to centiStrokes Calculated Carbon Aromaticity Index (CCAI) Obično do +/- 0.1% (800- 1010kg/m³) 110 to 240 VAC Auto izbor 3.15A 20mm 250VAC HBS A/S (T) keramički

3.2.4 Mjerač kompaktibilnosti

114



Jedan uređaj koji će nam pomoći u spoznaji da li će nam zaprimljeno gorivo ostati stabilno u skladišnim tankovima goriva. On će nam ukaziti na moguće probleme u stabilnosti prije miješanja dva goriva. Na taj način če mo izbijeći probleme u stvaranju blata u tankovima, cijvovodima, filterima i probleme pri izgaranju. Naročito se primjenjuje pri rukovanju teškim gorivima.

Specifikacija Provjera Kompaktibilnost Područje Prema ASTM D 4740 Vrijeme provjere 20 min Greška Razlika u 1 provjeri od 20 ponovljenih Napajanje 110 to 240 VAC Auto izbor Veličina osigurača 2.5 A20mm 250VAC HBS A/S (T) keramik Težina 3.7 kg Slika 50. Uređaj za mijerenje kompaktibilnosti goriva

3.2.5 Mjerač vode u gorivu, ulju

115



Voda može uvijek prodrijeti u sustav goriva i ulja. Uzroci mogu biti različiti. Prodor vode izvana, iz balasnih tankova, iz tereta, kondezacijom, puknućem elemenata rashladnog sustava, u gorivu prilikom zaprimanja. Voda će prouzroćiti koroziju, kavitaciju, nestabilnost dodataka i potaknuti stvaranje mikroba. Primjenom ovog pomagala možemo dijagnosticirati prisutnost vode, te poduzeti određene korake u sanaciji goriva, ulja, kao i onemogućavanje daljnjeg dotoka vode.

Specifikacija Provjera Voda u ulju Područje 0 – 1.2% Vrijeme provjere 2 min (obe provjere) Broj provjera 50 Područje 0 – 15% Broj provjera 50 Primjena Gorivo, ulje za podmazivanje i hidraulično ulje Slika 51. Uređaj za mijerenje vode u gorivu, ulju

3.2.6 Mjerač morske vode u gorivu, ulju Morska voda će nam prouzročiti probleme hitre korozije u svakom sustavu goriva ulja za podmazivanje i hidrauličnom sustavu. Prisutnost vode ne može biti zanemarena. Uz pomoć ovog kompleta će mo vrlo brzo ustanoviti moguću prisutnost soli.

Specifikacija Provjera Sol Područje Da / ne Vrijeme provjere 1 sat (neprekidno) Broj provjera 25 Primjena Gorivo, ulje za podmazivanje i hidraulično ulje Slika 52. Uređaj za mijerenje morske vode u gorivu, ulju

3.2.7 Neotopive čestice

116



Neotopive čestice nam u ulje dolaze uslijed krhotina procesa izgaranja, oksidacijskih producata, kontaminacije i čestica trošenja. Veće naslage će prozročiti oštećenja na vrućim površinama, zaribavanje prstenova klipa, stapa, trošenje košuljice i ležaja koljenčaste osovine. Detergentno svojstvo ulja će umanjiti buduće probleme. Također ga koristimo pri provjeri sustava goriva, grijača, separatora.

Specifikacija Neotopive čestice 0 – 3.5 w/w (IP 316) 0 – 1.75% čađe Vrijeme provjere 20 sec Greška Obično između +/- 0.1 w/w Norma IP 316 & Mobil index čađavosti Primjena Diesel motor, ulje podmazivanja Slika 53. Uređaj za mijerenje neotopivih čestica u gorivu Provjera Područje

3.2.8 Mjerač točke tečenja Ovu provjeru koristimo za saznati točku tečenja teških goriva oznake RMA – RMK standarda ISO 8217 1996. podatak nam je potreban za provođenje pravilnog rukovanja s gorivom neobično visoke točke tečenja. Nikada ne bi smo trebali uskladištavati gorivo isod provjerom dobivene granice, točke.

Specifikacija Točka tečenja goriva Obično + / - 6°C IP 316 & Mobil index čađavosti Diesel motor, ulje podmazivanja

Provjera Greška Norma Primjena Slika 54. Mjerač točke tečenja goriva

3.2.9 Mjerač TBN-a ulja

117



Mjerenje i kontrola neophodne aklalinske rezerve je potrebna zbog spriječavanja korozije na čelu klipa, compresionog prstena i gornjeg ležaja klipnjače. Uz to nizak TBN broj nam ukazuje na smanjena deterđentna svojstva ulja, posebno u sustavu uljem hlađenih površina. Smanjeni broj TBN se posebno očituje kod brodskih motora sa malom količinom ulja u optoku i malom potrošnjom ulja kod kojih on može padati hitro. Pomoću ove provjere, često možemo imati pravovremeni uvid u stanja visoko tlačnih pumpi goriva, ako i linije goriva. Specifikacija Provjera Područje Vrijeme provjere Greška Napajanje Veličina osigurača Norma Primjena Slika 55. Mjerač TBN-a ulja

TBN 0 – 50 TBN 2,5 min. Obično +/- 5% 110 do 250 VAC 2.5 A20mm 250VAC HBS A/S (T) keramik IP 400 Diesel motor, ulje podmazivanja

7.1.4 PODSUSTAV ULJA ZA PODMAZIVANJE I HLAĐENJE MOTORA Podsustav dobavlja ulje za podmazivanje u ležajeve motora kroz ulaz R1 i rashladno ulje za hlađenje klipa kroz ulaz U1 . Blok motora se ventilira kroz otvor AR1 putem cijevi koja ide direktno do palube. Ulje za podmazivanje se pumpa iz tanka s dna glavnim uljnim pumpama do rashladnika ulja za podmazivanje, termostatskog ventila kroz potpuno protočni pročistač do motora gdje se distribuira prema klipovima i ležajevima. Pumpa ulja za podmazivanje Pumpa ulja za podmazivanje može biti vijčanog, zupčastog ili centrifugalnog tipa. Viskozitet ulja...................................................75 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Viskozitet ulja, maksimalni.............................................1000 x 10-6 m2/s. Protok ulja..............................................................................0.0647 m3/s. Projektirana razlika tlaka...........................................................4 x 105 Pa. Tlak dobave..............................................................................4 x 105 Pa. Radna temperatura.........................................................................333 0K. Kapacitet protoka mora biti unutar tolerancije od 0% do +12%. By-pass ventil prikazan između glavnih pumpi ulja može biti ispušten ukoliko pumpe imaju u sebi ugrađen by-pass.

1

Prilog: Lista priključaka

118



Rashladnik ulja motora (Prilog 3) Rashladnik je ili cjevastog tipa napravljen od materijala otpornog na morsku vodu ili pločasti izmjenjivač od titana, osim ukoliko se ne koristi središnji rashladni podsustav. Viskozitet ulja ..................................................75 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Max. viskozitet ulja.........................................................1000 x 10-6 m2/s. Protok ulja..............................................................................0.0647 m3/s. Rasipanje topline..........................................................................810 kW. Max. pad tlaka na uljnoj strani...............................................0.5 x 105 Pa. Radni tlak na uljnoj strani.........................................................4 x 105 Pa. Temperatura ulja na izlazu iz rashladnika......................................318 0K. Protok rashladne vode............................................................0.0305 m3/s. Temperatura rashladne vode na ulazu: morska voda...................................................................................305 0K. slatka voda......................................................................................309 0K. Max. pad tlaka na vodenoj strani.............................................0.2 x 105 Pa. Kapacitet protoka ulja mora biti unutar tolerancije od 0% do +12%. Kapacitet protoka rashladne vode mora biti unutar tolerancije od 0% do +10%. Da bi se osigurala ispravnost rada rashladnika ulja mora se temperatura morske vode regulirati tako da ne bude ispod 283 0K. Pad tlaka može biti i veći što ovisi o izvedbi rashladnog podsustava.

Kontrolni ventil temperature ulja Sustav za kontrolu temperature može u zavisnosti o potrebama preko trostranog ventila zaobići rashladnik potpuno ili djelomično. Viskozitet ulja ...............................75 x 10-6 m2/s pri 323 0K. Protok ulja................................................0.0647 m3/s. Temperaturni raspon na ulazu u motor......313-323 0K. Uljni potpuno protočni pročistač Viskozitet ulja na radnoj temperaturi ........................90-100 x 10-6 m2/s. Protok ulja............................................................................0.0647 m3/s. Max. pad tlaka pri čistom pročistaču....................................0.2 x 105 Pa. Radna temperatura, približno.......................................................318 0K. Radni tlak ...........................................................................4.5 x 105 Pa. Čišćenje potrebito pri padu tlaka maksimalno.....................0.5 x 105 Pa. Kapacitet protoka ulja mora biti unutar tolerancije od 0% do +12%. Potpuno protočni preočstač treba biti postavljen što bliže glavnom motoru. Ako je postavljen dupli pročistač mora imati dovoljan kapacitet da propusti svu količinu ulja kroz svaku stranu pročistača na zadanoj radnoj temperaturi sa maksimalnim padom tlaka kroz filter od 0.2 x 105 Pa (pri čistom pročistaču).

119



120


Dijagnostika kvarova Paluba

Dobavni tank AR

Termostatski ventil

Potpuno proto~ni pre~ista~ U E AB

R Rashladnik ulja motora

Iz Pumpe ulja pre~ista~a motora

U pre~ista~

Shema 7.1.4: Podsustav ulja za podmazivanje i hla|enje

121



1. Podmazivanje cilindara 1.1. Lubrifikatori (707 16) Svaka košuljica ima određeni broj rupica za podmazivanje, kroz koje ulje se ubacuje iz razvodnika ulja (Load Change Dependent LCD) cilindarskih lubrifikatora. Ulje se pumpa u cilindre kroz nepovratne ventile kada klipni prstenovi prođu podmazivajuće otvore na svom putu prema GMT. (Slika 2.) Lubrifikatori su obićno posluživani iz glavnog tanka ulja, i opremljeni unutrašnjim plovkom koji osigurava konstantan level ulja u tanku (Slika 1.) Lubrifikatori su opremljeni sa alarmnim uređajem za mali protok i nisku razinu ulja.

Slika 1. Sustava ulja

Slika 2. Lubrifikatorska kontrolna jedinica za pojedini cilindar

1.2. Cilindarski uljni film Ako želimo postići zadovoljavajuće uvijete u cilindrima, jako je važno da uljni film bude nedirnut.. Zbog toga sljedeći zahtijevi moraju biti ispunjeni:  Lubrifikatori moraju biti pravilno tajmirani  Vrsta i TBN (Total Base number) ulja moraju biti prema vrsti goriva  Nove košuljice i prstenovi moraju biti pažljivo uhodani

122

Pomorski fakultet u Splitu  


Količina (doza) uštrcanog ulja pod normalnim uvijetima mora biti u skladu sa danim preporukama graditelja stroja. Nadalje, količina mora biti podešena s obzirom na iskustvo održavanja prema trenutnim opažanjima (inspekcijom kroz ispirne kanale) Količina ulja mora biti povećana u nekim specijalnim uvijetima

1.3. Cilndarska ulja MAN B&W preporućuje upotrebu ulja SAE 50 stupnja viskoznosti Tijekom probnog vremena na kopnu i u moru preporuča se upotreba ulja sa visokim detergentnim levelom. Upotrebom TBN-a od 70 uglavnom će dati dobre rezultate. U slučaju povećanog postotka sumpora u gorivu potrebno je upotrijebiti ulje sa većim TBN-om. Upozorenje: -

Neka visoko alkalna cilindarska ulja nisu compatibilna sa određenim nisko sumpornim gorivima nekim diselskim gorivima

Takve nekopatibilnosti mogu biti ustanovljene lošim stanjem košuljica tijekom provjere kroz ispirne otvore. U takvim slučajevima, treba prijeći na ulje sa nižim TBNom Tablica dana ispod pokazuje internacionalne brendove ulja koji su dali zadovoljavajuće rezultate na motorima MAN B&W.

Kompanija Elf-Lub. BP Castrol Chevron Exxon Fina Mobil Shell Texaco

Cilindarsko ulje SAE 50/TBN 70-80 Talusia XT 70 CLO 50-M S/DZ 70 Delo Cyloil Spec. Exxmar X70 Vegano 570 Mobilgard 570 Alexia 50 Taro Special

1.4. Količina uštrcanog cilindarskog ulja (doziranje) 1.4.1. Općenito Sljedeće preporuke su zasnovane na servisnim iskustvima, te uzmimo u obzir kriterije specifičnih dizajnova MC motora (kao što su srednji indicirani tlak, maksimalni tlak) kao i današnje kvalitete ulja i radne uvijete. Preporuke vrijede za postrojenja brodskog vijka sa zakretnim krilcima i bez. Ovaj dio se zasniva na Servisne zapise sa preporukama za:  Podešavanje lubrifikatora na Osnovne standarde  Podmazivanje tijekom kočenja i uhodavanja  Postepeno smanjivanje količine uštrcavanja ulja bazirano prema provjerama kroz ispirne ulaze. 1.4.2. Osnovni standardi Osnovno podešavanje za motore K/L-MC je 1.0 g/bhph (Dijagram 1. - Dan kao dodatak na kraju seminarskog rada. Str 21.) Osnovno podešavanje za motore S-MC je 1.2 g/bhph (Dijagram 2. – Dan kao dodatak na kraju seminarskog rada. Str 22.) Ovi podaci se upotrebljavaju za proračun količine ulja za određeni MCR

123



Za svaki model motora MAN daje posebne preporuke u doziranju ulja pri određenom broju radnih sati motora te su isti predstavljeni u dijagramima uhodavanja motora. 1.4.3. Proračun količine uštrcanog ulja za određeni MCR Za proraćun količine uštrcane za određene MCR upotrebljavamo slijedeće jenačbe: Q = BS  Pe  24  10

3

(kg/24h)

Gdje je: Q = Količina za specificirani MCR BS = Osnovna podešenja (vidi poglavlje 4.2) Pe = Efektivna snaga motora kod određenog MCR 1.4.4. Proračun takta pumpe kod određenog MCR Za proračun takta pumpe koristimo podatke dobivene u poglavlju 4.3. Takt pumpe može biti izračunat iz ovih jednačbi:

S

Q  4  10 6 (mm)     D 2  0.9  G  N  60  24  C

Gdje je konstanta:

4  10 6  1045.1 odnosno: 0.94    0.9  60  24 S

1045.1  Q (mm) D2  G  N  C S = takt pumpe Q = uštrcana količina  = Specifična gustoča (Srednja vrijednost za SAE50 cilindarska ulja: 0.94 kg/l) D = Promjer klipa pumpe 0.9 = Volumetrijski stupanj efikasnosti G = Broj ulaza za ulje po cilindru N = Brzina lubrifikatora (rpm) (jednaka je brzini motora) C = broj cilindara

Za samo podešavanje takta moramo se savjetovati sa instrukcijama danim od proizvođaća, također moramo LCD deaktivirati. Primjer: Primjer je dan za motor 6L60MC opremljenim sa ''Hans Jensen'' lubrikatorima D = 4mm, G = 6, N = 123 rpm, Q = 374.4 kg/24h, (707 15.

S

1045.1  374.4  5.52mm 4 2  6  123  6

1.4.5. Proračun dnevne potrošnje ulja zasnovane na izmjerenom taktu pumpe Vijke za podešavanje takta treba zasebno redovito pregledavati tijekom ekspoloatacije zbog mogućih slobodnih gibanja vijaka. Proraćun količine potrošnje ulja se vrši prema ovim općim jednačbama:

124



S  D2  G  N  C Q (kg / 24h) 1045.1 Ako želimo količinu izraženu u volumenu:

Q

S  D2  G  N  C (l / 24h) 1045.1  0.94

Vidi poglavlje 4.4. za objašnjenje faktora jednačbe Primjer:

6L60MC D = 4mm, G = 6, N = 123 rpm, izmjeren takt: 5.52mm

5.52  4 2  6  123  6 Q  374.2 kg/24h 1045.1 1.4.6. Proračun količine ulja kod dijelomičnog (malog) opterećenja Kod dijelomičnog opterećenja količina u kg/24 sata ulja može biti smanjena proporcjonalno smanjenju srednjeg efektivnog tlaka. U slučaju osciliranja uzorka opterećenja treba uzeti maksimalni dobiveni srednji indicirani tlak da bi izračunali novu potrebnu količinu. Treba zapamtiti ponovno podesiti dobavnu količinu na normalnu razinu, kada je završen rad pri malom opterećenju

Qdijel.opter  Qspec 

p sref p spec

(kg/24h)

Tijekom prolongiranog rada malog opterećenja, takt nesmije biti spušten ispod 40% od MCR vrijednosti. Specijalna oprema može biti instalirana, koja automatski podešava dobavnu količinu prema aktualnom srednjem efektivnom tlaku.

Tablica 1. 4.7. Specijalni uvijeti

125



MAN B&W savijetuje povećanje trenutne dobavne kolićine ulja u slijedećim slučajevima:  Tijekom START-a, manevriranja i naglih promijena opterećenja; povećati za 50%. Ovo se mora ućinit zbog toga što se u tim uvijetima poremećava rad gornjeg prstena klipa te on može dijelovati kao prsten čistać ''oil scraper'' Ovo povećanje se podešava automatski kada su LCD lubrifikatori se upravljaju u LCD-modu, sa aktuatorima podešenim na ''+3mm''.  Ako se pojave nenormalni uvijeti cilindara; ponovno podesiti LCD lubrifikatore na osnovne uvijete i raditi u podešenom modu ''+3mm'' Treba zadržati ovo povećanje podmazivanja sve dok se određeni problemi ne eliminiraju te dok provijera kroz ispirne kanale ne potvrdi da su sigurni uvijeti ponovno uspostavljeni  Ako je promjenjen uzorak opterećenja ili ako je kvaliteta goriva; podesiti lubrifikatore na osnovne postavke U slučaju podešavanja rada lubrifikatora i kvarova, pogledati instrukcije dane od proizvođaća.

2. Cirkuliacijsko ulje i uljni sistem (Sistem sa jednim cirkulacijskim krugom)

2.1. Cirkulacijsko ulje Treba koristiti ulja inhibitirana prema rđi i oksidaciji tipa SAE 30 stupnja viskoziteta. Da bi zadržali prostore koljenastog vratila i cilindara čistim od ostataka, ulja bi trebala imati adekvatna detergentna svojstva. Alkalna cirkulacijska ulja su uglavnom superiornija u ovom pogledu. Tablica dana ispod pokazuje internacionalne brendove ulja koji su dali zadovoljavajuće rezultate na motorima MAN B&W. Kompanija Elf-Lub. BP Castrol Chevron Exxon Fina Mobil Shell Texaco

Cirkulacijsko Ulje Atlanta marine D3005 Energol OE-HT30 Marine CDX 30 Veritas 800 Marine EXXMAR XA Fina Alcano 308 Mobilgard 300 Melina 30/30S Doro AR 30

2.2. Sistem cirkulacijskog ulja

126



Slika 3. Sistem cirkulacije ulja sa jednim krugom Pumpa (4) usisava ulje iz donjeg tanka i gura ga kroz hladnjak ulja (5), filter (6), (sa apsolutnom finočom od 0.05 mm, sa nominalnom finoćom otprilike 0.03 mm) i zatim ga dostavlja u motor kroz tri flanđe Y, U i R. Y) Kroz booster pumpe koljenastog vratila, ulje se dostavlja na ležajeve koljenastog vratila, kotrljajuće vodilice i aktuatore ispušnih ventila U) Glavni dio ulja ide kroz teleskopske cijevi u prostor za hlađenje klipa, odakle se zatim distribuira između hlađenja klipa i podmazivanja ležaja. Sa ležajeva križne glave, ulje protjeće kroz kanale ojnica, do ležaja osovinica. R) Preostalo ulje ide za podmazivane glavnih ležajeva, lančanog prijenosa i bregaste ležajeve. Relativne količine koje teće u prostor za podmazivanje klipa i na glavne ležajeve su regulirane leptirastim ventilom (7) Distribucija ulja unutar motora je prikazana na slici 4. i 5.

127



Slika 4. i 5. Distribucija ulja unutar motora

2.3. Kvarovi kod cirkulacije ulja 2.3.1. Kvar kod ulja za hlađenje Ulje za hlađenje cilindara se dostavlja cilindru kroz teleskopske cijevi i spojene su sa podupiračima križne glave. Od tud je ulje distribuirano na ležajeve križne glave, vodilice, leteće ležajeve, glavne ležajeve i na krunu klipa.

128



Prestanak dobave ulja za hlađenje jednom ili više cilindara može prouzrokovati taloženje težkog uljnog ugljena u komorama za hlađenje. Ovo će za posljedicu imati smanjenje hlađenja, te isto tako povećanje temperature materijala iznad radnih, predviđenih, točaka. U ovakvim slučajevima, da bi izbjegli oštećenja krune cilindara, trebali bi odmah smanjiti njihovo opterećenje te prvom prilikom izvući cilindre u svrhu čišćenja njihovih komora za hlađenje. Kvar kod ulja za hlađenje će prouzrokovati pojavu alarma te usporavanje motora. Na postrojenjima koji imaju osovinski generator spojen u mrežu, pomoćni motor će startati automatski i spojiti se na mrežu prije nego se iz mreže iskljući osovinski generator i smanje okretaji motora. Nakon popravka kvara cirkulacijskog ulja, mora se pomoću cirkulacijske pumpe ulja provijeriti dali imamo ikakva curenja ulja u sistemu te dali su izlazi ulja na križnoj glavi, letećim ležajevima i u cilindru ispravni.

2.3.2. Kvar kod ulja za podmazivanje Ako tlak ulja za podmazivanje padne ispod nominalnog tlaka, sigurnosna oprema motora će smanjiti broj okretaja motora na SLOW DOWN level, odnosno zaustaviti rad motora kada tlak ulja dosegne vrijednost levela SHUT DOWN. Na postrojenjima koji imaju osovinski generator spojen u mrežu, pomoćni motor će startati automatski i spojiti se na mrežu prije nego se iz mreže iskljući osovinski generator i smanje okretaji motora. Treba pronaći i odstraniti uzrok pada tlaka ulja. Provijeriti dali ima tragova istopljenosti bijelog metala na letečim ležajevima i u karteru. Pažljivo provijeriti stanje 15-30 minuta nakon starta, ponovno nakon jednog sata i na kraju nakon postignute pune snage motora.

3. Održavanje sistema cirkulacijskog ulja

3.1. Čistoća uljnog sistema Kod novih uljnih sistema, također i kod sistema u kojima je ulje bilo potpuno ispražnjeno zbog izmjene ili popravka, najveća pažnja se mora primjeniti da bi izbjegli ulazak ili postojanje abrazivnih čestica, zbog toga što filteri i centrifugatori ovakve čestice polako uklanjaju te postoji mogučnost da se nađu u ležajevima i dr. Zbog ovog razloga, prije punjenja sistema uljem prioritet je pažljivo očistiti cijevi, hladnjake i dno tanka ulja.

3.2. Čišćenje cirkulacijskog ulja Sljedeće navedene preporuke se baziraju na iskustvu i navedene u svrhu davanja naučnicima i operatorima najbolji mogući savijet da izbjegnu nezgode na novom motoru i nakon većeg popravka. Instrukcije dane u ovoj knjizi su skračena verzija temeljite procedure koja se prije svega koristi na probnom stolu. Kopija potpune procedure je dostupna kroz MAN B&W ili brodograditelja. 3.2.1. Čišćenje prije punjenja Da bi smanjili rizik od oštećenja, temeljito ručno čišćenje letećih ležajeva, kartera, cijevi i dna tanka je jako važno. Međutim, isto tako je važno očistiti sistemske cijevi i uređaje između filtera i ležajeva da bi odstranili ''welding spray'' (prijanjajuče slojeve) i oksidne naslage. Ako su cijevi bile čišćene tlačenjem pijeska (sand blasted) i zbog toga temeljito očišćene ili kemijski oprane, tada je potrebno da to bude popračeno ispiranjem sa alkalnim tekučinama i odmah zatim bi površina trebala biti zaštićena protiv korozije. Čestice bi se mogle pojaviti i u cirkulacijskim hladnjacima ulja pa je preporučljivo i njih temeljito očistiti.

3.2.2. Ispiranje (Flushing-čišćenje pod tlakom i velikom brzinom) glavnog sistema ulja za podmazivanje U svezi sa ispiranjem cijevi za podmazivanje koljenastog vratila imamo:  Strojeve sa jedinstvenim sistemom za podmazivanje tzv. ''Uni.Lube''

129

Pomorski fakultet u Splitu 


Strojeve bez jedinstvenog sistema podmazivanja

Međutim, iskustvo je pokazalo da se u oba sistema mogu pojaviti oksidacijske abrazivne čestice za vrijeme i poslije generalnog čišćenja. Zbog ovog razloga potrebno je isprati cijeli sistem konstantnim cirkuliranjem ulja zaobilažeći (bajpasirajući) ležajeve itd. Ovo se čini da bi se uklonile sve preostale abrazivne čestice a, prije nego pustimo ulje ponovno na ležajeve, jako je važno da budemo potpuno sigurni da su sve uklonjene i da je ulje bilo adekvatno očišćeno.

1.

Tijekom ispiranja (a isto tako i tijekom obavljanja manualnog čišćenja) ležaji

moraju biti učinkovito zaštićeni od eventualnog prodora nečistoće. Korištene metode za dobijanje učinkovitog odstranjivanja čestica tijekom cirkulacije ulja ovise o instalacijama postrojenja, a pogotovo o tipu filtera,centrifugalnim čistiocima ulja i dizajnu dna tanka ulja. Čišćenje se provodi upotrebom centrifugalnih čistioca ulja i pumpanjem ulja kroz filter. Specijalni ispirni filter, sa finočom do 10 m postavlja se kao dodatak ili zamjena glavnom filteru. Sljedeći elementi su zaobiđeni (bajpasirani) tijekom ispiranja: a. Temeljni ležajevi (glavni) b. Križne glave c. Bregasti ležaj d. Lančani prijenos e. Turbopuhalo f. Odstranjivač aksijalnih vibracija g. Odstranjivač torzijskih vibracija h. Kompenzatore momenta Vidi sliku 6. i 7.

Slika 6. Ispiranje glavnog sistema podmazivanja. Pozicija kontrolnih košara i rubnih flanđi. Gdje je:

130

Pomorski fakultet u Splitu 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.


Spoj za by-pass glavnog ležaja Spoj za by-pass križne glave Odvojna flanđa ležajeva i prskalica lančanog prijenosa Odvojna flanđa brijegastog ležaja Odvojna flanđa ili by-pass prigušivaća aksijalnih vibracija Odvojna flanđa torzijskih vibracija Odvojna flanđa kompezatora momenta Odvojna flanđa za turbopuhalo Odvojna flanđa hidrauličkog učvrščivaća lanca

Slika 7. Kontrolne košare i rubne odvojne flanđe Postoji mogučnost da nečistoća uđe u ležajeve križne glave zbog otvorenog dizajna držača ležaja. Zbog toga je važno da tijekom ispiranja ležajeve zaštitimo gumenim pokrivom. Zbog toga što je nemoguće bajpasirati donji tank ulja nužno je da cijela količina ilja sudjeluje u ispiranju. Tijekom ispiranja ulje bi trebalo biti zagrijano na 60-65 C i cirkulirano upotrebom punog kapaciteta pumpe da bi se osiguralo da svi zaostali zaštitni spojevi unutar cijevi i komponente izađu. Jako je važno zadržati brzinu protoka ulja konstantnom koja uzrokuje turbulentno strujanje, a tim omogučuje čišćenje. Turbulentno strujanje je opisano Reynoldsovim brojem od 3000 i više.

Re 

V D  1000 , gdje je: v

Re = Reynoldsov broj

131



V = srednja brzina protoka (m/s)  = kinematički viskozitet (cSt) D = unutrašnji promijer cijevi Pregrijavanje se, na primjer, može ostvariti tako da u vodenu stranu cirkulacijskog hladnjaka ulja pustimo sviježu vodu ,a zatim dovedemo paru u taj prostor. Tijekom ovog procesa odzračivajuća cijev mora biti otvorena i količina pare držana pri levelu na kojem će tlak u hladnjaku biti konstantan. Da bi zadržali reprezentativnu kontrolu čistoće uljnog sistema tijekom ispiranja, upotrebljavaju se kontrolne košare (otprilike 100 mm široke, 400 mm duge, ali sa površinom ne manjom od 1000 cm² i načinjeni od 0.050 mm filterne mreže. Propozicije za kontrolne košare su na slici 7. Da bi osigurali čističu sistema nakon filtera, dvije košare se postavljaju u sistem. Jedna na kraju glavne linije za podmazivanje za teleskopske cijevi i druga na kraju glavne linije za podmazivanje ležajeva. Da bi osigurali čistoću samog ulja, još jedna košara se puni cirkulacijskim uljem sa spojnog izdanka na drugoj strani horizontalnog dijela glavne cijevi između cirkulacijske pumpe i glavnog filtera. Ova košara bi trebala biti postavljena na kraju 25 milimetarske plastične crijevom i naslonjena na kučište koljenastog vratila. U intervalima od otprilike dva sata, kutije se provijeravaju zbog zadržanih čestica, gdje su poslije čišćenja opet spojene na isto mijesto bez smetanja glavnom cirkulacijskom sistemu. Protok ulja kroz kontrolne kutije bi trebao biti dovoljan da osigura konstantnu popunjenost sa uljem. Pravilan protok se omogučava restrikcijama na cijevima ulaza u kutiju. Maksimalni dozvoljeni pad tlaka kroz kutiju je 1 bar, ili prema uputama proizvođača. U uvijetima da je ulje cirkuliralo punim kapacitetom glavne pumpe, čistoća uljnog sistema je procjenjena dovoljnom ako se u toku dva sata pumpanja u košari više ne pojavi niti jedna abrazivna čestica. U svrhu poboljšanja pročišćavanja, preporučljivo je da centrifugatori cirkulirajućeg ulja budu konstantno uključeni tijekom ispiranja. Centrifugatori mogu biti korišteni i u svrhu održavanja konstantne temperature ulja u sistemu. Upozorenje: Ako se centrifugatori koriste bez rada pumpe, oni če uglavnom usisavati samo čisto ulje zbog toga što na račun male viskoznosti ulja čestice če se moči zadržati u drugim dijelovima sistema. Prijenosni vibrator ili čekić bi trebao biti upotrebljavan tijekom ispiranja , sa vanjske strane cijevi, u svrhu otpuštanja bilo kakvih nečistoća sa cijevi u sistemu. Vibrator se prenosi svakih deset minuta za jedan metar po dužini cijevi da ne bi postigle zamorne karakteristike u cijevima i spojevima. Tijekom ispiranja treba voditi evidenciju koja se može vidjeti u prilogu na kraju seminarskog rada str. 23. Zbog velikog broja stranih čestica i nečistoće normalno je da se one nakupe, tijekom i poslije ispiranja, na dnu uljnog tanka. Zbog toga je preporučljivo da se ulje iz tanka pumpa u separativni tank kroz 10 m filter i da se zatim tank ulja manualno očisti. Ulje se treba vratiti u tank također kroz isti filter. Ako se ovo čišćenje u tanku nije sprovelo, može se povremeno pojaviti blokada rada filtera tijekom perioda do prve inspekcije, nataložene čestice mogu se opet diči i to :  Zbog toga što temperatura ulja može biti veća nego tijekom ispiranja  Zbog vibracija samog motora te gibanja broda na velikm valovima Važno: Kada je provedena samo vizualna inspekcija ulja u cirkulacijskom sistemu, moramo imati na umu da ljudsko oko može zapaziti čestice veličine do 0.04 mm. Tijekom rada motora, sloj ulja za podmazivanje u ležajevima postaje male debljine od 0.005 mm. Slijedom toga, vizualna inspek cija nemože zaštiti ležajeve od ulaza čestica. Preporučljivo je pregledati ležajeve po ISO standardu ISO 4406.

4. Odvojeni sistem podmazivanja koljenastog vratila 4.1. Sistemske specifikacije

132



Slika 8. Cijevovod sustava odvojenog podmazivanja k.v. Vidi sliku 8 i 9. Da bi sprijećili onečiščenje cirkulacijskog ulja u karteru sa gorivom, motor je napravljen sa odvojenim sistemom podmazivanja koji dostavlja ulje na ležajeve koljenastog vratila, kotrljajuće vodilice i hidraulički pogonjene ispušne ventile. Ulje se uzima iz posebnog tanka pomoću jedne od dvije cirkulacijske pumpe ulja, te zatim prolazi kroz hladnjak i filter punog protoka Apsolutna finoća filtera punog protoka bi trebala biti oko 50m, što odgovara nominalnoj finoći od 30m kod 90% protoka.

133



Slika 9. Odvojeni sistem podmazivanja koljenastog vratila Sa ležajeva i kotrljajučih vodilica, ulje cijedi na dno kućišta ležaja, gdje je održavan odgovarajući level ulja da bi se podmazivale radne površine koljena 1. ulje se pumpa nazad u tank kroz magnetski filter 2. čišćenje ulja koljenastog vratila se ostvaruje pomoću by-pass filterne jedinice koja je spojena sa tankom ulja koljenastog vratila. Ulje se sa dna tanka se usisava pomoću vijčane pumpe te se vraća nazad u tank kroz fini filter Za provjeru by-pass filtracijskog sistema treba pokrenuti vijčanu pumpu i provjeriti pad tlaka kroz fini filter. Normalni pad tlaka je 0.8 bara, a kada je dosegnut tlak od 1.8 bara, filter bi trebao biti zamjenjen i bačen. Sistem je opremljen sa tlačnim prekidačima koji se aktiviraju pri malom tlaku ulja te šalju signal na alarmni uređaj za automatsko upućivanje stand-by pumpe 4.1.1. Podešavanje tlaka Tlak se podešava na sljedeći naćin: 1. otvoriti ventile u sistemu te startati cirkulacijsku pumpu 2. provjeriti da ulje cirkulira i da je dovoljna kolićina ulja u tanku 3. namjestiti pumpni by-pass ventil da se otvori pri maximalnom radnom tlaku pumpe,ali ipak ne većim od 4 bara. Podesiti u koracima (dok ventil u cijevima polagano otvaramo i zatvaramo) sve dok tlak, sa zatvorenim ventilom, primi spomenutu vrijednost od 4 bara. Napraviti isto podešenje za cirkulacijsku pumpu br:2 4.Unekim slućajevima, kapacitet pumpe može biti i tako velik da se mogu pojaviti problemi pri brzoj drenaži ulja iz kućišta kotrljajućih vodilica. Zbog toga može postati neophodno smanjiti tlak od opruge na pumpnom by-pass ventilu, tako da prekomjeran kapacitet teće nazad u tank.

4.2. Ulje koljenastog vratila (ulje koljenastog vratila također upravlja hidrauličkim ispušnim ventilima) Obično se upotrebljava isto ulje kao i u cirkulacijskom sistemu motora H.D.ulja, koja se koriste u pomoćnim motorima, mogu također biti korišteni.

134



4.2.1 Onečišćenje gorivom Cirkulacijso ulje treba redovito provjeravati zbog mogućeg onečišćenja gorivom, te ga treba promjeniti ako razina goriva prijeđe vrijednost od 10%. Provjera se preporuća u intervalima od maximalnih 3 mjeseca Razrijeđenje možemo zamjeniti: - povećanjem levela ulja u tanku - mirisom ulja - povećanjem viskoznosti ulja Također može biti izmjereno pomoću testa toćke paljenja,ali se ovo se može provesti samo na obali 4.2.2. Onečišćenje vodom Također, redovito treba provjeravati moguće onečišćenje vodom Probijanje vode možemo zamjetiti: - povećanjem levela ulja u tanku - promijenom boje ulja - naglim promjenama razlike tlaka kroz by-pass filter Voda će poremetiti diskove by-pass filtera. Zbog toga, treba separirati vodu iz ulja centrifugatorom, prije nego se diskovi promijene. Prije nego vratimo ulje u sistem treba biti provjereno zbog mogućeg onećišćenja.

4.2.3. Proces ispiranja kod odvojenog sustava podmazivanja koljenastog vratila U principu ,proces ispiranja se provodi na isti naćin kao što je opisano u poglavlju:''održavanje ulja za podmazivanje'' sa sljedećim modifikacijama: 1.Standardni 50m filterne košare bi trebale biti zamjenjene sa košarom od 6-10m, ili kao dodatak jedan filter od 6-10m uz postojeću košaru filtera 2. Odstraniti pokrivo inspecijske rupe na svakom kučištu kotrljajuće vodilice koljenastog vratila 3. Odstraniti sve cijevi sa ulaza ulja u kučišta kotrljajućih vodilica i provjeriti unutrašnju čistoću svih otvorenih cijevi.Vidi sliku 10. 4. Spojiti fleksibilno crijevo sa ventilom i sa otvorenim krajem podmazivajuće cijevi u točki B od svake cilindarske jedinice i provući drugi kraj crijeva kroz inspekcijsku rupu u sabirni tank ulja k.v. 5. U svrhu nadzora čištoće ulja u sistemu, dok je ispiranje u tijeku, 50m košara može biti postavljena na kraju fleksibilnog crijeva rubnoj cilindarskoj jedinici. 6. Da bi poboljšali čistoću, preporučljivo je upotrijebiti CJC-filter (fini filter) ili dodatni 6-10m filter Vidi sl. 10 7. Na kraju ispiranja, flanđe i ostali slijepi krajevi, te tan k.v. trebaju biti rućno očišćeni

135



Slika 10. Ispiranje sistema podmazivanja koljenastog vratila

5. Podmazivanje turbopuhala 5.1. MAN B&W T/C, sistemske specifikacije Podmazivanje turbopuhala prikazao je na slici 11.

136



Slika 11. Podmazivanje turbopuhala Sistemu se ulje dovodi iz glavnog sustava podmazivanja kroz ulaz U. Ulje se odvodi u tank glavnog ulja za podmazivanje kroz izlaz AB. Odvodna linija je spojena sa odušnom cijev E koja vodi na palubu. U slučaju kvara u dobavi ulja iz glavnog sistema, cijeli motor se zaustavlja, odnosno dolazi do operacije SHUT DOWN. Ležajevi turbopuhala se podmazuju iz odvojenog tanka. Tank je postavljen na vrhu turbopuhala koji može dostavljati ulje na rotor sve dok se ovaj u potpunosti ne zaustavi.

7.1.5 PODSUSTAV UPUTNOG I NADZORNOG ZRAKA Uputni zrak se dobavlja preko kompresora uputnog zraka, prikaz na shemi 7.1.5, do spremnika uputnog zraka i od njih do ulaza A1 u glavni motor. Kroz redukcijsku podstanicu koja dovodi komprimirani zrak na 7 x 105 Pa i dalje prema motoru kao: - nadzorni zrak za manevarski sustav i opruge zraka ispušnog ventila kroz B1. - sigurnosni zrak za zaustavljanje u nuždi kroz ulaz C1. - zrak koji prolazi kroz redukcijski ventil do ulaza AP1 za čišćenje turbopunjača i manji dio koji se koristi za testiranje ventila goriva. Kompresori uputnog zraka 1

Prilog 1: Lista priklju~aka.

137



Kompresori uputnog zraka trebaju biti vodeno-hlađeni, dvostupanjski sa međuhlađenjem. Količina zraka na ulazu: Reverzibilan motor za 12 startanja...................................2x0.0458 m3/s. Nereverzibilni motor za 6 startanja.....................................2x0.025 m3/s. Tlak dostave zraka................................................................30 x 105 Pa. Spremnici uputnog zraka Volumen spremnika uputnog zraka je: Reverzibilan motor za 12 startanja.................................2x0.001527 m3/s. Nereverzibilni motor za 6 startanja.................................2x0.000833 m3/s*. Tlak dostave zraka...................................................................30 x 105 Pa.

Redukcijska podstanica Redukcija.......................................................................s 30 na 7 x 105 Pa. Tolerancija  10%. Finoća filtera ..............................................................................0.060  m. Redukcijski ventil Redukcija ....................................................................s 30 na 10 x 105 Pa. Tolerancija  10%.

*

Volumen pri 298 0K i 1.033 x 105 Pa.

138

Pomorski fakultet u Splitu Test ventila goriva

Dijagnostika kvarova Redukcijski ventil

100 um

Redukcijska podstanica

25 mm Spremnik uputnog zraka 30 bara

U kaljuù

C 25 mm

AP

125 mm A

Separator ulja i vode

Spremnik uputnog zraka 30 bara

U kaljuù

U kaljuù

Kompresori uputnog zraka

7.1.5. – 1. Shema: Podsustav uputnog i kontrolnog zraka

139

B



7.1.6 PODSUSTAV USISA ZRAKA I ISPUHA PLINOVA MOTORA

4. SUSTAV ISPUHA Sustav ispuha odvodi ispušne plinove izvan prostora strojarnice, u atmosferu. Dobar ispušni sustav biti će onaj u kojem je tlak što manji, odnosno što bliži atmosferskom. Povišeni tlak u ispušnom sustavu u osnovi je štetan, jer teži ka redukciji količine usisanog zraka u cilindar (zaostaje veća količina pri ispuhu). Indirektno, povećani tlak u ispušnom cjevovodu teži ka povećanju temperature ispušnih plinova što smanjuje vijek trajanja ventila i turbo-punjača. Danas postoje dva osnovna tipa ispušnih sustava koji se viđaju na brodovima. To su tzv. suhi i mokri ispušni sustav.

4.1. MOKRI ISPUŠNI SUSTAV Karakterizira ga slijedeće: 

Ispušni se plinovi miješaju sa morskom vodom koja napušta izmjenjivač topline za hlađenje slatke vode kojom se hladi vodena košuljica motora.



Emisija sitnih čestica iz ispušnog sustava se efektivno odstranjuje iz ispušnih plinova, pri čemu se smanjuje zagađenje atmosfere. Ispušni cjevovod koji je u ovom slučaju dovoljno hladan može biti izrađen od npr. staklo-plastike ili gume.



Vlaga iz ispušnih plinova i morska voda izlaze iz broda u visini vodene linije ili nešto malo poviše.



Sa relativno malom visinskom razlikom između koljena ispušne cijevi i razine mora teško je dizajnirati ispušni sustav koji bi potpuno spriječio ulaženje morske vode u stroj preko ispušnog sustava. Pored čitavog spektra različitih izvedbi ispušnog sustava i upotrebe različitih komponenti za tu svrhu za rješavanje ovog problema najčešće se upotrebljavaju ispušna koljena (exhaust risers) i sifoni (water lift mufflers).

4.1.1. ISPUŠNA KOLJENA (Exhaust risers) Jedan od načina da se spriječi ulaz vode kroz ispušne cijevi kod mokrih sustava ispuha je da se ispusna cijev izradi sa koljenom koje će činiti luk prema gore, a zatim se spuštati prema otvorima za ispušne plinove na trupu broda (slika 16). Ova koljena moraju biti toplinski izolirana ili hlađena vodom da se spriječi mogućnost ozljeđivanja operatora motora preko ugrijane ispušne cijevi. Morska voda se ne dovodi u ispušnu cijev dok kut koljena ne počne padati prema dolje, pa je potrebno osobitu pažnju posvetiti na pregrijani početni dio ispušne cijevi, ako se on ne hladi morskom vodom ili nije izoliran.

140


Dijagnostika kvarova Težina ispušnog koljena mora biti takva da se ono može oslanjati na sustav prijenosa brodskog motora. Nikada se ispušno koljeno ne utvrđuje za nadglavnu palubu jer se tada vibracije s prijenosnika brodskog motora prenose na konstrukciju broda. Dakle, ispušna koljena moraju biti učvršćena neovisno od brodskog trupa da se izbjegne prijenos vibracija na konstrukciju broda i nastambe.

4.1.2. VODENI ISPUŠNI LONAC (Water Lift Mufflers) Drugi način na koji se umanjuje mogućnost povrata mora kroz mokri ispušni sustav je upotreba vodenih ispušnih lonaca (slika 17).

Slika 16: ISPUŠNO KOLJENO

Vodeni ispušni lonci su male, dobro brtvljene posude montirane na palubu u strojarnici. Posude imaju dva otvora za ulaznu i izlaznu cijev. Ulazna cijev zavarena je na lonac i ne ide do njegova dna, dok je izlazna cijev koso rezana i ulazi gotovo do samog dna lonca.

Slika 17: VODENI ISPUŠNI LONAC

141



Kako mješavina morske vode i ispušnih plinova ulazi u posudu preko ulazne cijevi, razina vode u posudi se povećava, pa razina vode postepeno smanjuje površinu koso odrezanog otvora izlazne cijevi. Sa smanjenjem površine povećava se brzina istjecanja ispušnih plinova. Konačno, ova velika brzina istjecanja ispušnih plinova razbija tekućinu u finu disperziju i povlači je za sobom u ispušnu cijev. Kod ovakvih sustava tlak se u ispušnoj cijevi lako prekorači. Izlazna cijev ispušnog lonca koja se nastavlja na ispušnu cijev, mora biti izrađena kao pneumatski podizač tekućine, koji će na osnovu kinetičke energije ispušnih plinova podizati kapljice tekućine sve dok koljeno ne promjeni smjer kada će kapi uslijed gravitacijske sile sigurno kliznuti u ispust vode. Stoga izlazna cijev iz vodenog ispušnog lonca mora biti izrađen tako da brzina mješavine ispušnih plinova i vodenih kapi ne bude ispod 25,4 m/s, pri nazivnom opterećenju motora. Ukoliko se ne postigne navedena brzina, vodene kapljice neće sa ispušnim plinovima tvoriti suspenziju već će izlaziti iz sifona poput vodenog stuba, što će uzrokovati povratni tlak u ispušnoj cijevi. Ukoliko se brzina suspenzije drži iznad 25,4 m/s povratni tlak biti će vrlo nizak. 4.1.3. SPREČAVANJE OPASNOSTI ULASKA MORA U ISPUŠNI SUSTAV Valovi koji udaraju u otvore za ispuh na trupu broda mogu utjecati da more uđe u sustav ispuha. Ako su valovi veliki, ili ako izvedba ispušnog sustava dopušta, voda može doprijeti sve do motora, što može izazvati ispadanje iz funkcije turbo-punjača ili oštećenje klipa. Slika 18: MORKI ISPUŠNI SUSTAV (Motor postavljen iznad vodene linije) Postoji niz načina na koje se kinetička energija valova koji ulaze u ispuh motora može smanjiti. Tradicionalna metoda prevencije ulaza mora u ispušni sustav je da se motor postavi dovoljno visoko iznad vodene linije pa more, ako i uđe u sustav ispuha, ne može doprijeti do ispušnog koljena (slika 18). Pošto je relativna visina motora u odnosu na vodenu liniju nepromjenjiva, moguće je izvesti ispušni sustav koji će štititi motor od ulaza mora. Karakteristike takvog ispušnog sustava uključit će slijedeće: 

142

Dovoljnu visinsku razliku između vodene linije i najviše točke u ispušnom cjevovodu da se spriječi ulaz i najmanje količine vode.

Pomorski fakultet u Splitu 


Primjena neke od metoda razbijanja kinetičke energije valova koji uđu u ispušni cjevovod. Što je metoda razbijanja kinetičke energije bolja to je potrebna manja visinska razlika između vodene linije i najviše točke u ispušnom sustavu.

U nikojem slučaju ne smije visinska razlika između najviše visine ispušne cijevi i otvora za izlaz ispušnih plinova biti manja od 560 mm. 4.1.4. KOMORA ZA SPREČAVANJE PRODORA VALOVA Komora za sprečavanje prodora valova u ispušni sustav broda postavlja se kao grana ispušnog cjevovoda, odmah do motora, s jednim zatvorenim krajem (slika 19). Kada val vode uđe u ispušnu cijev i krene kroz cijev prema motoru, ispušni plinovi zarobljen ispred vala u cijevi komprimira se u komoru. Zračni jastuk, sačinjen od sabijenih ispušnih plinova, u komori djelovat će tako da se gotovo svaki val vrati nazad kroz ispušnu cijev.

MORKI ISPUŠNI SUSTAV (Suho ispušno koljeno na ispustu ispušnih motora)

Slika 19: plinova iz

4.2. SUHI ISPUŠNI SUSTAV 4.2.1. UPOZORENJA KOD UPOTREBE SUHOG ISPUŠNOG SUSTAVA IZOLACIJA

143



Odgovornost za izoliranje gorivih dijelova broda i zaštitu posade od topline ispušne cijevi, zadaća je inženjera zaduženog za postavljanje motora u trup broda. O Izloženi dijelovi ispušnih cijevi kod suhog ispušnog sustava mogu imati temperaturu veću od 650 C. UTJECAJ KIŠE I PRSKANJA MORA Također, inženjer je odgovoran i za postavljanje pravilnog odvoda i poklopaca na krajevima ispušnih cijevi protiv kiše ili prskanja mora kako ono ne bi ušlo u ispušni sustav motora. Produženi rad stroja i ispušnog sustava zahtjeva postavljanje hvataljki za odvođenje vlage. Hvataljke postavljene na najnižoj točki ispušnog cjevovoda blizu izlaza ispušnih plinova iz motora sprječava kišu da uđe u motor. Ispušne cijevi s nagibom te prigušivač postavljen prije hvataljki uzrokovat će odvođenje kondenzata. Ukoliko se sam izlaz ispušne cijevi postavi pod određenim kutom, spriječit će se ulaz kiše ili mora u ispušnu cijev. Alternativno, može se na kraju ispušne cijevi postaviti poklopac protiv ulaza kiše. O

Zarezivanje kraja ispušne cijevi u opsegu od 60 dobivaju se utori koji također služe za odvođenje vode koja eventualno uđe u ispušnu cijev (slika 20).

Slika 20: Zarezivanje kraja ispušne cijevi O u opsegu od 60

RECIRKULACIJA ISPUŠNIH PLINOVA Ispušni dimnjaci moraju biti izrađeni dovoljno visoko i u smjeru koji ih drži van utjecaja zračne turbulencije koja se stvara uslijed vrtloga vjetra oko nadgrađa broda. Pročistač zraka, turbo-punjač i rashladnik zraka, ukoliko su pod utjecajem ispušnih plinova uzrokovat će grešku u radu motora. VENTILACIJA

Prigušivači i druge velike komponente suhog ispušnog sustava najbolje je postavljati van strojarnice, kako bi se smanjilo dodatno i nepotrebno opterećenje ventilacijskog sustava strojarnice. 4.2.2. FLEKSIBILNI SPOJEVI Ispušna cijev se na izlaznu cijev ispušnih plinova na stroju spaja preko fleksibilnog spoja (slika 21). Fleksibilna spojka u ispušnom sustavu ima tri primarne uloge: 

Rasterećenje motora od težine ispušne cijevi. Masa veća od 28 kg ispušnog cjevovoda ne smije opterećivati motor.



Rasterećenje ispušnih dijelova od prekomjernih vibracijskih naprezanja uzrokovanih radom motora.

144



Da omogući relativno pomicanje između referentnih točaka ispušnih komponenti. Ovo pomicanje nastaje zbog niza razloga. Može biti uzrokovano uslijed toplinskog rastezanja i skupljanja radi promjene temperature ili uslijed sporog ali kontinuiranog puzanja materijala.

Mekoća i fleksibilnost su vrlo važni da se spriječi prekomjerno vibracijsko naprezanje. Fleksibilni spojevi trebaju imati veliku otpornost zamoru kako bi mogli što duže trajati. Slika 21: SUHI ISPUŠNI SUSTAV Mekoća sprječava prijenos vibracija preko spojke. Otpor prema zamoru sprječava pucanje spojki pod utjecajem vibracija ili povratnih naprezanja. Povećanje ili smanjivanje ispušne cijevi mora biti prethodno planirano, u suprotnom će uzrokovati prekomjerno opterećenje na ispušni cjevovod ili na strukturu za koju se drži. Velike i duge sekcije cijevi suhog ispušnog sustava uzrokuje vrlo velika naprezanja uslijed širenja i skupljanja. Od stanja hladnog, nezagrijanog stroja, čelične ispušne O cijevi će se za svakih 100 C povećanja temperature ispušnih plinova, produljiti za 0,11 mm/m. To vodi do oko O O 52 mm za povećanje temperature od 35  510 C. Razbijanje dugih sekcija ispušnih cijevi na sekcije sa fleksibilnim spojevima između, sprječava ovaj problem. Svaka sekcija mora biti učvršćena na jednom kraju, a imati mogućnost širenja na drugom. Vrlo je važno da je i izolacija fleksibilnog spoja također fleksibilna te ne ometa pomicanje cijevi uslijed toplinskog širenja ili skupljanja.

145



NAČIN MJERENJA TLAKA U ISPUŠNOM CJEVOVODU

Slika 22:

5. SUSTAVI VENTILACIJE U širem smislu ventilacija podrazumijeva:

146





Ventilaciju zraka u užem smislu kojom se posredstvom zraka odvodi toplina prenesena radijacijom sa motora i ostalih vrućih elemenata u strojarnici.



Dovođenje zraka za potrebe procesa izgaranja goriva u komori izgaranja motora.



Odvođenje dima iz kartera.

5.1. SUSTAV VENTILACIJE U UŽEM SMISLU Ventilacija strojarnice ima dvije osnovne namjene: 

Osigurava okruženje koje omogućuje strojevima i opremi pouzdano funkcioniranje



Omogućava ugodno zadržavanje osoblja u strojarnici.

Toplina koja sa motora prelazi radijacijom apsorbira se od strane površina u strojarnici. Dio topline odvodi se u atmosferu ili u more preko trupa broda. Preostala apsorbirana toplina mora se odvoditi sustavom ventilacije. Odvodne cijevi sustava ventilacije zraka iz strojarnice moraju se projektirati istovremeno s brodom i za vrijeme izgradnje broda ugraditi. Ne smije se očekivati da će motor sav višak topline izbaciti preko ispušnih plinova. 5.1.1. USMJERAVANJE SRUJANJA ZRAKA Postizanje ugodne temperature zraka u strojarnici nemoguće je izvesti bez pravilnog usmjeravanja svježeg zraka. Svježi zrak treba ulaziti u strojarnicu koliko je moguće bliže izvoru topline i što je moguće niže. Pošto toplina uzrokuje penjanje zagrijanog zraka prema gore, zbog opadanja gustoće, zagrijani se zrak treba odvoditi sa najviše točke u strojarnici, najbolje odmah iznad motora. Treba spriječiti da struja svježeg hladnog zraka udara direktno u vruće dijelove motora, jer ovo uzrokuje miješanje vrućeg zraka iz strojarnice sa nadolazećim hladnim, pri čemu se povećava temperaturu zraka u strojarnici. Slika 23 prikazuje relativnu efikasnost različitih sustava ventilacije zraka obzirom na usmjeravanje strujanja. Varijabla Fr povezuje relativne efikasnosti različitih sustava ventilacije.

147



Slika 23: RELATIVNA EFIKASNOST RAZLIČITIH SUSTAVA VENTILACIJE ZRAKA Ako se kao referentni ventilacijski sustav izabere sustav "A" sa slike (što je logičan izbor obzirom da je Fr = 1.0) slijedi: 

Za ventilaciju strojarnice sustavom "B" potrebno je 1,4 puta više zraka nego u slučaju ventilacije referentnim sustavom "A".



Za ventilaciju strojarnice sustavom "C" potrebno je 2,0 puta više zraka nego u slučaju ventilacije referentnim sustavom "A".



Za ventilaciju strojarnice sustavom "D" potrebno je 3,33 puta više zrake nego u slučaju ventilacije referentnim sustavom "A".

5.1.2. TEMPERATURA STROJARNICE O

Dobro proračunat sustav ventilacije strojarnice održavat će temperaturu zraka u strojarnici za 9 C veću od one okolnog zraka. Maksimalna temperatura zraka u O strojarnici ne bi trebala prijeći 49 C. 5.1.3. POTREBNA KOLIČINA ZRAKA

148



Općenito, promjena ukupne količine zraka u strojarnici svake minute ili dvije biti će dovoljna ukoliko je strujanje zraka pravilno usmjereno. Potrebna količina svježeg zraka koja bi se trebala osigurati iznosi 0,1  0,2 m /min po instaliranoj konjskoj snazi na kočnici (glavni motori + pomoćni). Ovo, naravno, ne uključuje potreban zrak za izgaranjem goriva u komorama izgaranja. 3

Otpadni zrak nakon što pokupi toplinu treba biti 110 – 120% količine ulaznog zraka. Višak otpadnog zraka bitan je: 

Kompenzacija uslijed termalnog širenja svježeg ventilacijskog zraka koji je pokupio toplinu sa vrućih elemenata u strojarnici.



Odvođenje stvorenih dimova i para iz strojarnice.

Rad u ekstremno hladnim vremenskim uvjetima zahtijeva smanjenje količine svježeg ventilacijskog zraka da se izbjegne pad temperature u strojarnici ispod razine pogodne za rad operatera motora. Ovo se rješava upotrebom ventilatora sa dvobrzinskim motorom. 5.1.4. IZVEDBA OTVORA ZA VENTILACIJU NA TRUPU BRODA Kako bi zrak mogao doći do strojarnice na trupu broda moraju biti otvori za ulazne i izlazne ventilacijske cijevi. Sa svake strane trupa broda trebalo bi biti po dva otvora, jedan za ulaz svježeg ventilacijskog zraka, a drugi za izlaz zagrijanog otpadnog zraka. Ako je izvedba sa po dva otvora sa svake strane broda praktički neizvediva, potrebno je izbjeći miješanje vrućeg otpadnog zraka i hladnog ulaznog zraka za ventiliranje. 5.1.4.1. ULAZNI SVJEŽI ZRAK Strojarnica mora imati otvore za ulaz zraka. Zrak može ulaziti u strojarnicu iz akomodacijskih prostorija u kojima boravi posada i putnici ili direktno preko otvora na trupu (palubi) broda. Dovođenje zraka u strojarnicu preko akomodacijskih prostora može izazvati niz problema. Dovođenje svježeg ventilacijskog zraka u strojarnicu preko akomodacijskih prostorija biti će mnogo kompliciranije, s druge strane na ovaj način se osigurava čistoća zraka od čestica i kapljica uslijed kiše ili prskanja mora. 5.1.4.2. OTPADNI ZRAK Otvori za izlaz otpadnog zraka kroz trup ili palubu trebaju biti postavljeni što bliže krmi i to na većoj visini od svih ostalih zračnih otvora da se spriječi mogućnost prodora otpadnog zraka u sustav ventilacije. Osnovne upute: 

Otvori za ulaz zraka trebaju biti postavljeni prema pramcu, i ako je zgodno, na nižoj razini od otvora za otpadni zrak iz strojarnice.

149



Analogno, otvori za otpadni zrak, trebaju biti postavljeni prema krmi, i moraju biti viši nego otvori za ulaz svježeg ventilacijskog zraka kako bi se smanjila mogućnost prodora otpadnog u sustav svježeg zraka. Zbog poprečnih ili pratećih zračnih struja, navedeni prodor ne može se potpuno izbjeći.

5.1.5. VENTILATORI U modernim ventilacijskim sustavima nije praktički primjenjiva prirodna ventilacija (vjetrolovke). Potrebna količina zraka može se osigurati samo prinudnom ventilacijom. Ventilatori za ovu svrhu mogu biti aksijalni ili centrifugalni. Kada se postavljaju ventilatori u izlaznu ventilacijsku cijev (najpogodnije mjesto) elektromotor ventilatora mora se postaviti tako da nije u doticaju s direktnim tokom vrućeg otpadnog zraka, kako bi mu se povećao radni vijek. Zbog navedenog je centrifugalni ventilator najpogodnije rješenje. Teoretske karakteristike ventilatora ne znače uvijek stvarno ponašanje ventilatora postavljenog u sustav klimatizacije. Dakle, ako je kao teoretska karakteristika na 3 pločici ventilatora navedeno da mu je dobava 20 m /min to ne znači da će on zaista imati navedenu dobavu kroz strojarnicu, što je najviše uvjetovano položajem i dimenzijama ulaznih i izlaznih cijevi ventilacijskog sustava. Općenito, uvjeti u stvarnom radu ventilatora su daleko složeniji nego teoretski definirane karakteristike.

5.2. POTREBAN ZRAK ZA IZGARANJE U CILINDRU 3



Zrak potreban za izgaranje goriva u diesel motoru iznosi 0,1 m /min po kW snage mjerene na kočnici.



Kanali za dovod zraka za potrebe izgaranja trebaju biti izvedeni tako da im je otpor strujanju što manji. (Količina zraka koja struji ovim kanalima je velika pa se javlja veliki otpor).



Motor se zaštititi od abrazivnih čestica koje bi u njega mogle dospjeti putem ventilacije. Kod zamjene zračnih filtara na motoru potrebno je koristiti samo one s tvorničkom garancijom.



Ukoliko postoji opasnost od veće količine tekućine uslijed prskanja mora, prašine ili kukaca postavlja se uz osnovni filtar koji se nalazi na motor i dodatni filtar koji će produljiti radni vijek osnovnog filtra.



Indikator onečišćenja pročistača zraka, ukoliko motor radi pri punom opterećenju, dati će signal za zamjenu/čišćenje filtra kada je indiciran pad tlaka od 7,47 kPa. Tada se vrši zamjena elemenata filtra.



Ukupni pad tlaka u zračnim kanalima uslijed otpora strujanju, ne smije prijeći 2,49 kPa za vrijeme punog opterećenja motora. Pri izvedbi zračnih kanala treba težiti postizanju što manjeg otpora strujanju, jer će ovo također utjecati na produljenje radnog vijeka između dva servisiranja ili zamjene filtra.



Brzina zraka za potrebe izgaranja u cilindrima ne bi smjela prijeći 610 m/min. Veće brzine uzrokovat će neprihvatljivu razinu buke i znatno povećanje otpora.

150





U sustav zraka potrebno je ugraditi vodene zamke da se potpuno isključi mogućnost pojave vode u zraku za izgaranje kako kiša i prskanje mora ne bi uzrokovali začepljenje filtarskog papira. Ovo bi smanjilo protok zraka kroz motor, pri čemu će se povećati temperatura ispušnih plinova što može voditi ka oštećenju motora.



Dobro projektirani ventilacijski sustav strojarnice dobavljat će svježi zrak u motor, a temperatura zraka neće biti veća od 8,5 C iznad temperature vanjskog zraka.

O

Slika 24: USISNE I ISPUŠNE CIJEVI

5.3. ODVOĐENJE DIMA IZ KARTERA Tlak izgaranja goriva u cilindru uzrokuje da određena količina ispušnih plinova prodre preko klipnih prstena i uđe u karter (crankcase). Da se spriječi stvaranje povišenog tlaka u karteru ugrađuju se odušci (vent tubes). Neki tipovi brodskih motora odvode dim iz kartera u svježi zrak za izgaranje u motoru. Veći Caterpillar brodski motori moraju odvoditi dim iz kartera što dalje od motora kako ne bi došlo do začepljenja elemenata zračnog filtra (filtar papir). Cijevi dimnog cjevovoda kojim se odvodi dim iz kartera moraju biti istog promjera kao i promjer izvedene dimne cijevi na motoru. Ako je dužina cjevovoda veća od 3 metra O ili ako sadrži više od tri koljena kuta 90 , mora se povećati unutarnji promjer dimne cijevi (slika 25). Vrlo je važno da se dimni cjevovodi više motora ne spajaju u jedan zajednički, već svaki motor mora imati svoj vlastiti. Dim iz kartera ne smije se odvoditi u kanale za ventilaciju

151



ili ispušne cijevi jer bi brzo došlo do oblaganja istih uljnim naslagama.

25: ODVOĐENJE DIMA IZ KARTERA

Slika

Postoje izvedbe kada su odušne dimne cijevi spojene na sam kraj ispušnih cijevi motora. Preporuča se da dimne cijevi (odušne) kartera završavaju direktno u atmosferu. Završeci ovih cijevi moraju biti pravilno usmjereni da se spriječi ulaz kiše i morske vode.

152



8.0. UTJECAJ RELEVANTNIH ZNAČAJKI MOTORNOG SUSTAVA I RASPORED DIJAGNOSTIČKIH MJERNIH MJESTA Značajke Dieselovog motornog sustava relevantne za dijagnostiku, preporučene od proizvođača, s rasporedom osnovnih mjernih mjesta prikazane su na slikama 8.1, 8.2 i 8.3. U tablicama 1.,2.,3.,4. i 5. su navedene dijagnostičke značajke motornog sustava uz naznaku vrste signala i njihovog utjecaja na stanje radnog procesa brodskog Dieselovog motora. Mjerni instrumenti se označavaju kombinacijom simbola iza kojih slijedi broj. Simboli označavaju: DSA Prekida gustoće za alarm (uljna magla) DS-SLD Prekidač gustoće za slow down E Električna sredstva EV Solenoidni ventil ESA Prekidač elektri~ni za alarm FSA Prekidač protoka za alarm FS-SLD Prekidač protoka za slow down LSA Prekidač razine za alarm PDI Indikator razlike tlaka PDSA Prekidač razlike tlaka za alarm PDT Odašiljač razlike tlaka PI Indikator tlaka PS Prekidač tlaka PS-SHD Prekidač tlaka za shut down PS-SLD Prekidač tlaka za slow down PSA Prekidač tlaka za alarm PSC Prekidač tlaka za nadzor PE Osjetnik tlaka (analogni) PEA Osjetnik tlaka za alarm (analogni) PEI Osjetnik tlaka za daljinsku indikaciju PE-SLD Osjetnik tlaka za slow down (analogni) SE Osjetnik brzine (analogni) SSA Prekidač brzine za alarm SS-SHD Prekidač brzine za shut down TI Indikator temperature TSA Indikator temperature za alarm TSC Indikator temperature za nadzor TS-SHD Indikator temperature za shut down TS-SLD Indikator temperature za slow down TE Osjetnik temperature (analogni) TEA Osjetnik temperature za alarm (analogni) TEI Osjetnik temperature za daljinsku indikaciju (analog.) TE-SLD Osjetnik temperature za slow down (analogni) VE Osjetnik viskoziteta (analogni) VI Indikator viskoziteta ZE Osjetnik pozicije ZS Prekidač pozicije WEA Signal vibracije za alarm (analogni) WI Indikator vibracija WS-SLD Prekida~ vibracija za slow down

153



Troznamenkasti broj također ima svoju posebnost. Dvije zadnje znamenke predstavljaju poziciju unutar podsustava, dok prva znamenka predstavlja podsustav kojem mjerna dijagnostička značajka pripada, pa tako na predstavljenim shemama i tabelama prve znamenke označavaju: - broj 3 - označava dijagnostičke značajke na podsustavima kroz koje protječe tekućina; - broj 4 - označava dijagnostičke značajke na podsustavima kroz koje protječu plinovi; - broj 6 - označava dijagnostičke značajke na podsustavima kroz koje protječe elektrri~na energija;

OPIS Podsustav ispirnog zraka Spremnik ispirnog zraka (pomoćno puhalo) nadzor Električni motor, pomoćno puhalo Manevarski podsustav Okretanje krmom/cilindar Okretanje naprijed/cilindar Uklanjanje (reset) shut-down funkcije za vrijeme nadzora nezgode Davanje signala kada je prijenosni mehanizam daljinski upravljan Davanje signala za vrijeme nadzora nezgode Odvajanje sustava otkazivanja i uklanjanja od sigurnosnog pri nadzoru nezgode Solenoidni ventil Solenoidni ventil za zaustavljanje u slučaju nezgode Indikacija uključenosti prekretanja Opoziv alarma podmazivanja cilindra Glavni uputni ventil-blokiran Glavni uputni ventil-u slu`bi Dobava u distributor uputnog zraka, otvoreno-zatvoreno Električni motor, prekretač Otkaz taho alarma iz sigurnosnog podsustava kada je zapovje|eno "STOP"

SIMBOL

POZICIJA

PSC

418 670

ZS ZS ZS

650 651 652

ZS

653

PSC PSC

654 655

EV EV ZS ZS ZS ZS ZS

656 658 659 661 663 664 666/667 671 675

PSC

Tablica 8.0. - 1. Nadzorna sredstva na motoru.

MJESTO OSJETNIKA Podsustav goriva Istjecanje iz visokotlačnih cijevi Gorivo iza pročistača Podsustav ulja za podmazivanje Ulaz ulja za podmazivanje Ulaz ulja za podmazivanje Izlaz ulja za podmazivanje iz klipa/cilindar Izlaz ulja za podmazivanje iz klipa/cilindar

154

SIMBOL

POZICIJA

ALARM

LSA PSA

301 306

visok nizak

TSA TSA TSA FSA

312 313 318 320

visok nizak visok nizak



Ulaz ulja za podmazivanje u klip Ulaz ulja za podmazivanje u glavne i odrivni ležaj Segment odrivnog ležaja Ulaz ulja za podmazivanje u koljenastu osovinu Ulaz ulja za podmazivanje u koljenastu osovinu Podmazivači cilindara (ugrađeni prekidači) Izlaz ulja za podmazivanje ležaja turbopuhala Ulaz ulja za podmazivanje ležaja turbopuhala Detektor uljne magle Podsustav rashladne vode Ulaz rashladne vode u rashladnik zraka Ulaz slatke rashladne vode Ulaz slatke rashladne vode Izlaz slatke rashladne vode/cilindar Slatka rashladna voda kroz motor Podsustav zraka Ulaz uputnog zraka Dobava nadzornog zraka Dobava sigurnosnog zraka Dobava zraka ispušnom ventilu Dobava nadzornog zraka,nakon motora Dobava sigurnosnog zraka, nakon motora Spremnik ispirnog zraka Ispirni zrak-alarm vatre/cilindar Ispirni zrak, pomoćno puhalo Ispušni plinovi nakon cilindra Ispušni plinovi nakon cilindra, odstupanje od prosjeka Ispušni plinovi nakon cilindra, odstupanje od prosjeka Ispušni plinovi nakon turbopunjača Ispirni zrak-razina vode Manevarski podsusutav Sigurnosni sustav, pad napajanja, niska voltaža Taho sustav, pad napajanja, niska voltaža Sigurnosni sustav,grješka u kablovima Sigurnosni sustav, grupni alarm, shut down Krivi smjer, samo za reverzibilne motore Prekoračenje broja okretaja motora

PSA PSA TSA TSA PSA LSA TSA PSA DSA

327 331 350 356 358 365 370 372 436

nizak nizak visok visok nizak nizak visok nizak visok

PSA PSA TSA TSA PDSA

378 386 385A 388 391

nizak nizak nizak visok nizak

PSA PSA PSA PSA PSA PSA TSA TSA PSA TSA TEA

402 404 406 408 409 410 414 415 419 427 429

nizak nizak nizak nizak visok visok visok visok nizak visok visok

TEA

430

nizak

TSA LSA

433 434

visok visok

ESA ESA ESA ESA

nizak nizak

SSA

438

Tablica 8.0. - 2. Alarmni osjetnici za nenadzirane strojarnice.

MJESTO OSJETNIKA TERMOMETRI Gorivo Gorivo iza pročistača Ulje za podmazivanje

155

SIMBOL

POZICIJA

TI

302



Ulje za podmazivanje na ulazu u sustav Ulje za podmazivanje na izlazu iz klipa/cilindar Dio ležaja odrivne osovine Ulje za podmazivanje na ulazu koljenaste osovine Ulje za podmazivanje na izlazu koljenaste osovine Ulje za podmazivanje na izlazu osovine turbopuhala Niskotemperaturna rashladna voda Ulaz rashladne vode Izlaz rashladne vode/rashladnik zraka Visokotemperaturna slatka rashladna voda Ulaz slatke rashladne vode Izlaz slatke rashladne vode/cilindar Izlaz slatke rashladne vode/turbopuhalo Ispirni zrak Ispirni zrak prije rashladnika zraka/rashladnik zraka Ispirni zrak iza rashladnika zraka/rashladnik zraka Spremnik ispirnog zraka Ispušni plinovi Ispušni plinovi prije turbopuhala/turbopuhalo Ispušni plinovi poslije ventila Manometri Gorivo Gorivo iza pročistača Ulje za podmazivanje Ulje za podmazivanje na izlazu iz klipa Ulje za podmazivanje glavnih i odrivnih ležaja Ulje za podmazivanje na ulazu koljenaste osovine Ulje za podmazivanje na izlazu osovine turbopuhala Visokotemperaturna slatka rashladna voda Ulaz slatke rashladne vode Uputni i nadzorni zrak Uputni zrak prema glavnom uputnom ventilu Dobava nadzornog zraka Dobava sigurnosnog zraka Ispirni zrak Spremnik ispirnog zraka Ispušni plinovi Spremnik ispušnih plinova Isušivanje turbopuhala/dobava zraka Ispušni plinovi poslije ventila Manevarski podsustav Pilot tlak prema aktuatoru Diferencijalni mjerači tlaka Pad tlaka kroz rashladnik zraka/rashladnik zraka Pad tlaka kroz pročistač turbopuhala/turbopuhalo Brzinomjer Brzina motora

156

TI TI TI TI TI TI

311 317 349 355 360 369

TI TI

375 379

TI TI TI

385 387 393

TI TI TI

411 412 413

TI TI

425 426

PI

305

PI PI PI PI

326 330 357 371

PI

386

PI PI PI

401 403 405

PI

417

PI PI PI

424 435 475

PI

668

PD PD

420 422

E

438



Tablica 8.0. - 3. Instrumenti na motoru za nadzirane i nenadzirane strojarnice.

MJESTO OSJETNIKA Ulaz ulja za podmazivanje Izlaz rashladnog ulja klipa/cilindar Izlaz rashladnog ulja klipa/cilindar Ulaz rashladnog ulja klipa Ulje za podmazivanje glavnih i odrivnih ležajeva Segment odrivnog ležaja Ulaz ulja za podmazivanje u koljenastu osovinu Podmazivači cilindara (ugrađeni prekidači) Podmazivači cilindara Ulaz slatke rashladne vode Izlaz slatke rashladne vode/cilindar Spremnik ispirnog zraka Vatra u ispirnom zraku/cilindar Izlaz ispušnih plinova/cilindar Ispušni plinovi nakon cilindra,odstupanje od prosjeka Uljna magla u bloku/cilindar

SIMBOL TS-SLD TS-SLD FS-SLD PS-SLD PS-SLD TS-SLD TS-SLD LS-SLD FS-SLD PS-SLD TS-SLD TS-SLD TS-SLD TS-SLD TS-SLD SD-SLD

POZICIJA 314 319 321 328 334 351 361 365 366 384 389 414A 416 428 431 437

ALARM visok visok nizak nizak nizak visok visok nizak nizak nizak visok visok visok visok visok/nizak visok

Tablica 8.0. - 4. Funkcije za slow down u nenadziranim strojarnicama.

MJESTO OSJETNIKA Ulje za podmazivanje glavnih i odrivnog ležaja Segment odrivnog ležaja Ulaz ulja za podmazivanje u koljenastu osovinu Prekoračenje brzine motora

SIMBOL PS-SHD TS-SHD PS-SHD SS-SHD

POZICIJA 335 352 359 438

ALARM nizak visok nizak visok

Tabela 8.0. - 5. Funkcije za shut down u nadziranim i nenadziranim strojarnicama.

Slika 8.1 Sheme Dieselovog motora s naznakom osnovnih mjernih mjesta (lit. 6)

157



158



159



160



Na slici 8.4 prikazan je raspored panela smještenih na motoru i položaj osnovnih mjerača i prekidača tlaka. Slični shematski prikazi mogu se izraditi i za preostale podsustave brodskog porivnog stroja.

9.0. DIJAGNOSTIČKI EKSPERTNI SUSTAV 9.1. OPĆI POJMOVI I DEFINICIJE

161



Ekspertni sustav sačinjavaju programi elektroničkog računala, koji se koriste za uskladištenje znanja i iskustava stručnjaka određenog znanstvenog područja. To znanje i iskustvo opotrebljava se za rješavanje složenih problema na isti način kako bi to učinio stručnjak. Ovaj oblik software-a omogućuje računalu da umjesto dosadašnje ograničene uloge "pomoćnika" postane stvarni "sudionik", koji može zaključivati na istoj konceptualnoj razini, kao i njegov korisnik i pri tom dijagnosticirati, analizirati i savjetovati. Za sve ekspertne sustave se može reći da uspješno rješavaju sve rutinske i većinu težih problema. Ekspertni sustav oslobađa vrijednog stručnjaka od teških problema i čak od kreativnijih aktivnosti, kao što je istraživanje i dizajn. Karakteristika ekspertnih sustava je brzo i točno djelovanje, objašnjavanje i davanje odgovora na temelju teorije ili prema heurističkim pravilima, odnosno, pozivajući se na već zapamćene slučajeve iz prošlosti. Ekspertni sustavi, također, imaju sposobnost izravnog informiranja korisnika koji postavlja pitanja. Ekspertni sustav za dijagnostiku stanja brodskog Dieselovog motora temelji se na eksperimentalnim podacima dobijenim mjerenjem relevantnih značajki brodskog Dieselovog motora i kontinuiranim praćenjem rada. Baza znanja pri izradi dijagnostičkog ekspertnog sustava je datoteka kvarova gdje se uvode teoretska i praktična znanja stručnjaka. Osnovni zahtjevi koji se postavljaju na rad stroja, pa tako i brodskog Dieselovog motora, su maksimalni radni učinci s minimalnim troškovima održavanja. Danas se ovim zahtjevima može udovoljiti samo uvođenjem novog tehnološkog pristupa u praćenju i mjerenju radnih karakteristika stroja, kao i korištenjem računarske tehnike i znanosti u dijagnosticiranju i otklanjanju kvarova. U svijetu se posljednjih godina ulažu značajni napori u cilju ostvarenja navedenih zahtjeva. Loyd’s Register kreirao je sveobuhvatnu bazu podataka utemeljenu na podacima dobivenim mjerenjima i inspekcijskim pregledima strojeva, koji su vrlo dobra osnova za utvrđivanje metoda i postupaka za ocjenu pouzdanosti strojnih djelova i čitavih strojnih sustava. Pri realizaciji dijagnostičkog ekspertnog sustava imamo tri faze. U prvoj fazi definiraju se mogući kvarovi na temelju teorijskih i praktičnih znanja. Organiziraju se u posebnu datoteku kvarova, a software-ski se uvode pravila, koja predstavljaju znanje stručnjaka. Ovdje se utvrđuje i minimalan broj potrebnih senzorskih uređaja za registriranje radnih značajki motora. U drugoj fazi se prototip dijagnostičkog sustava "utemeljenog na pravilima" provjerava uvođenjem novih primjera, koji su dobijeni iz različitih izvora i od različito projektiranih motora. Vrši se uspoređivanje novih primjera s već prihvaćenim pravilima, te uvođenjem novog pravila kao rezultat ove usporedbe. Završetkom ovog procesa postiže se zbirka zadovoljavajućih pravila, što predstavlja inicijalnu bazu znanja. Treća faza obuhvaća inicijalnu bazu znanja koja se proširuje pravilima, uz pomoć matematičke simulacije. Ova pravila predstavljaju komplicirane slučajeve višestrukih kvarova koji se eksperimentalno nisu dali utvrditi. Baza znanja Dieselovog motora povezuje se s posebnim modulom, koji posjeduje mehanizam donošenja zaključaka. S njim zajedno tvori ekspertni sustav za dijagnosticiranje kvarova.

162



Uspješnost ekspertnog sustava izravno ovisi o kvantiteti i kvaliteti formiranih primjera i pravila. Stoga je potrebito uskladiti prikupljene podatke s radnim značajkama motora u ovisnosti o okolnostima kvara. Najveći dio podataka za bazu znanja dobija se eksperimentalnim putem, mjereći parametre motora u radnim uvjetima. Najprije se uspostavlja baza sirovih podataka na temelju već spomenutih eksperimentalnih vrijednosti, odnosno, labaratorijskih i servisnih podataka. Posebnim software-skim postupkom se od prikupljenih podataka formira baza kondenziranih podataka, koja sadrži statističke rezultate kritičnih značajki. Loyd’s Register je predložio konfiguraciju ekspertnog sustava, a slika 9.1. – 1. prikazuje ekspertni sustav postavljen po takvoj preporuci. Uz bazu znanja uveden je i modul "generiranje pravila", koji pretvara empirijsko znanje i eksperimentalne podatke u odgovaraju}a pravila. Koncept ekspertnog sustava za dijagnostiku kvarova prikazuje slika 9.1. – 2. Pošto se specificira problem, utvrđuju se zahtjevi potrebiti da se dođe do nužnih informacija. Potrebiti podaci se dobiju iz odgovarajućih izvora i adekvatno se organiziraju u bazi ulaznih podataka. Slijedi izgradnja modela problema sa shemom procesa koji vodi rješenju. Model problema zajedno s bazom ulaznih podataka tvori "ekspertni sustav za analizu informacija". On služi za definiranje datoteke primjera, iz koje se primjenom pogodnog software-a izvodi prototip "sustava utemeljenog na pravilima". Za kompletiranje ekspertnog sustava potreban je modul za donošenje odluke, koji konzultira bazu znanja i konstruira operacijski sustav baze znanja.

163



TEORIJSKI SIMULACIJSKI PODACI

EKSPERIMENTALNI PODACI

EMPIRIJSKO LJUDSKO ZNANJE

MODUL ZA GENERIRANJE PRAVILA

BAZA ZNANJA

KONZULTACIJSKI MODUL

OBJA[NJENJE RAZUMIJEVANJE

ODLUÎVANJE

Slika 9.1. – 1.: Prijedlog konfiguriranja ekspertnih sustava (Loyd's Register)

164


Dijagnostika kvarova ULAZNI PODACI

EKSPERIM ENTALNI PODACI

TEORIJSKI SIM ULAC. PODACI

BAZA ULAZNIH PODATAKA DATOTEKA PRIM JERA

STRATEŠKI M ODEL INFORM ACIJSKIH ANALIZA

SOFTWARE ZA VEZU

REDEFINIRANA PRAVILA

SOFTWARE ZA UVOÐENJE PRAVILA

GENERIRANJE PRAVILA

EKSPERTNO ZNANJE

ULAZNI PODACI

PROTOTIP SUSTAVA UTEM ELJENOG NA PRAVILIM A

POBOLJŠANJA

M ODUL ZA ODLUKE BAZA ZNANJA

OPERACIJSKI SUSTAV BAZE ZNANJA

Slika 9.1. - 2: Ekspertni sustav Razvoj hardware-a elektroničkih računala, koji prati sve "pametniji" software, nalaže uvođenje novih pristupa teoriji i praksi održavanja strojnih sustava, a osobito onih koji rade u specifičnim uvjetima, kao što su u ovom slučaju brodska postrojenja.

165



Prema normama DIN 31051, osnovni pojam dijagnostike stanja podrazumijeva djelatnosti koje se izvode u radnom stanju i u stanju mirovanja, s ciljem da se utvrdi stvarno ponašanje promatranog tehničkog sustava, da se to stanje analizira i potom ocijeni. Dijagnostika se temelji na znanstvenoj osnovi, na matematičkim i fizičkim metodama, koja omogućavaju postizanje optimalnih rezultata. To je znanost koja se bavi prepoznavanjem stanja tehničkog sustava. Dijagnostika stanja (slika 2.3) obuhvaća sve aktivnosti koje se provode s ciljem ocjene trenutnog stanja tehničkog sustava, sa i bez rastavljanja sustava. Uspoređivanjem s dozvoljenim (nominalnim) vrijednostima planiraju se aktivnosti održavanja ili prognoze stanja sustava budućnosti. Dijagnostika u sebi sadrži određivanje i analizu statičkih i dinamičkih značajki i procjenu sustava. Praćenje i kvantitativno mjerenje promjena stanja sustava vrši se preko odgovarajućih značajki tehničkog sustava. Izbor dijagnostičkih značajki svakog sastavnog dijela ili sustava vrši se na osnovi: - proučavanja njihovih funkcija, načina i uvjeta rada - analize razine njihovog funkcioniranja - sastavljanja logičkih shema uzročno-posljedičnih veza značajki i faktora koje utječu na radnu sposobnost tehničkog sustava - analize otkaza i dr. Smanjenje ili gubljenje radne sposobnosti tehničkog sustava u procesu eksploatacije proizlazi iz uzroka (trošenje, deformacija, korozija, oštećenja) koji utječu na relevantne značajke motornog sustava. Ako je stanje sustava takvo, da vrijednost makar i jedne zadane značajke (koja karakterizira sposobnost izvo|enja zadane funkcije) ne odgovara zahtjevima utvr|enim normativno-tehničkom dokumentacijom, sustav se smatra nesposobnim za rad. Promjenu tehničkog stanja, koja se događa trenutno, nazivamo diskretnom i ona se opisuje dinamičkim veličinama. Ako se promjena tehničkog stanja događa postupno, nazivamo je monotonom i ona se opisuje statičkim veličinama. Dijagnostički model predstavlja formalni opis (u analitičkoj, tabličnoj ili drugoj formi) sastavnog dijela tehničkog sustava i njegovog ponašanja u neispravnom i ispravnom stanju. Utvr|ivanje stanja tehničkog sustava može se ostvariti primjenom odgovarajuće mjerne i druge opreme pomoću specijalista za dijagnostiku.

166



DIJAGNOSTIKA STANJA SUSTAVA

PROVJERA RADNE SPOSOBNOSTI

PROVJERA OPTIMALNOSTI

SUSTAV JE RADNO SPOSOBAN

SUSTAV NIJE RADNO SPOSOBAN

SUSTAV JE SPREMAN ZA RAD

PREDVI\ANJE STANJA SUSTAVA

SUSTAV RADI U DOZVOLJENIM GRANICAMA ODSTUPANJA

SUSTAV JE SPREMAN ZA RAD

SUSTAV ]E U VREMENU T OTKAZATI

TRA@ENJE UZROKA BUDU]EG OTKAZA

TRA@ENJE OTKAZA

OTKLANJANJE OTKAZA ZAMJENA ILI POPRAVAK SASTAVNIH DIJELOVA SUSTAVA

Slika 9.1. – 3.: Dijagnostika stanja sustava

167



9.2. OSNOVNE ZADAĆE DIJAGNOSTIKE TEHNIČKOG SUSTAVA

Osnovna stanja sustava mogu biti: - Stanje "u radu" - ispravno stanje tehničkog sustava pri kome on odgovara svim zahtijevima koji su određeni normativno-tehničkom dokumentacijom. - Stanje "u otkazu" (shut down) - neispravno stanje tehničkog sustava pri kome on odgovara barem jednom zahtjevu određenom normativno-tehničkom dokumentacijom. - Stanje "u zastoju " - zbog otkaza. Osnove za dijagnostiku tehničkog sustava jesu: - određivanje ispravnih tehničkih sustava koji podliježu dijagnostici njihovih mogućih neispravnosti; - formiranje i izbor matematičkog modela ispravnog sustava, koji pomaže u otkrivanju neispravnosti; - formiranje i algoritam dijagnosticiranja; - izbor sredstava dijagnosticiranja. Prema karakteru promjene dijagnostičkih značajki s vremenom, razlikujemo: - statičke (uzima se da mjerna veličina ostaje nepromjenjena), - dinamičke (mjerna veličina mijenja se s vremenom). Stanje tehničkog sustava u našem slučaju motora, može se opisati velikim brojem dijagnostičkih značajki. Sve značajke radnog procesa ne utječu podjednako na stanje sustava. Veći broj značajki koji se kontrolira omogućava veću vjerojatnost pravilne prognoze stanja sustava. Rad u različitim režimima opterećenja i stalna promjena vanjskih uvjeta utječu na vrijednosti značajki. Kod ovako složenih sustava, kao što je motorni sustav, ne mogu se teoretski navesti sva moguća stanja. Zato je potrebito otkriti kakve su neispravnosti i odstupanja od normalnog rada moguća, što je u radu i učinjeno. 9.3. PRIMJERI DIJAGNOSTIČKOG EKSPERTNOG SUSTAVA BRODSKOG PORIVNOG STROJA 9.3.1. Sustav Dijagnostike Sustav "Dijagn", razvijen je u programskom jeziku Prolog za rad na osobnom računalu. Predstavlja osnovu za izgradnju ekspertnog sustava i služi za dijagnostiku u OFF-line režimu (značajke se unose u računalo nakon uzetih mjerenja, za razliku od ON-line režima gdje se pomoću mjerno-računarske tehnike izravno s osjetnika podaci unose u računalo i obrađuju). Modul za akviziciju - zahvatanje znanja omogućuje ekspertu kreiranje dinamičke baze znanja. Podaci se unose ručno preko tastature osobnog računala. Baza znanja čini jedan od najvitalnijih segmenata ekspertnog sustava. Predstavljanje znanja je u vidu činjenica, produkcijskih pravila tipa "ako dođe do određene situacije, tada je potrebita određena akcija". Baza znanja nije konačna i ona se stalno može proširivati i dopunjavati. Upravo izgradnja kvalitetne i konzistentne baze znanja je jedna od najsloženijih faza u izgradnji ekspertnog sustava. Mehanizam zaključivanja zasnovan je na standardnom konceptu Prolog jezika, tj. na zaključivanju unatrag (backward reasoning) koje polazi od postavljenog cilja (goal) i traži uvjete (conditions) koji udovoljavaju tom cilju. Korisničkio sučelje zajedno s modulom za objašnjenje, predstavlja komunikacijsko sredstvo sa sustavom.

168



Cilj izrade ovakve ovakve baze znanja bio je ukazati na sveobuhvatnost posla pri stvaranju jednog ekspertnog dijagnosti~kog sustava u kojem je potrebito da u stvaranju sudjeluje tim (grupa) eksperata iz područja informatike, brodostrojarstva i sličnih tehničkih područja. Navedeni su osnovni problemi-kvarovi u radu jednog brodskog Diesel motora: -Pri upućivanju, motor se ne okreće ili se samo ljulja ne čineći puni okretaj. -Motor radi normalno sa zrakom, ali ne daje paljenja ili pali na prekide. -Motor radi ali jedan od cilindara ne pali. -Motoru se smanjuje broj okretaja ili se sasvim zaustavi. -Motoru se smanjuje broj okretaja sa istodobnim lupanjem kod svake promjene hoda klipa. -Kod jednog od cilindara se umanjuje temperatura ispuha i tlak izgaranja. -Kod jednog od cilindara, temperatura ispuha se poveala, a tlak paljenja se smanjio. -Dimljenje i temperatura ispuha kod svih cilindara se pove}ava. -U jednom cilindru čuje se lupanje kod svakog drugog okretaja i prestaje čim se kod neispravnog cilindra isključi pumpa goriva. -U jednom cilindru čuje se lupanje koje se ponavlja kod svake promjene hoda klipa. -Jedan od cilindara dimi,ispušni plinovi imaju tamnu boju. -Povećano dimljenje se zapaža kod svih ili kod većine cilindara, ispušni plinovi su tamne boje. -Motor dimi - ispušni plinovi su plavkaste boje. -Motor se ne može zaustaviti kod postavljanja polužja za gorivo u položaj "stoj". -Cijev za dovod komprimiranog zraka ventilu za upućivanje zagrijava se. -Izlazna voda nekog od cilindara ima višu temperaturu od vode ostalih cilindara, premda je ventil za reguliranje potpuno otvoren. -Ventil sigurnosti jednog od cilindara neprestano puca. -Ventil sigurnosti jednog cilindra neprestano puca, temperatura ispuha pada, a tlak paljenja je nepostojan. -Ventili sigurnosti pucaju kod svih cilindara. -Ventil sigurnosti neprekidno propuštaju kod različitih cilindara. -Klipni prstenovi propuštaju plinove, dim izlazi iz kućišta, u cilindru se čuje naročito pucketanje. -Poluge i kotačići ventilskih pogona i pogona pumpi goriva zagrijavaju se. -Usisni i ispušni ventili ne rade normalno. -Pumpa za podmazivanje ne radi ispravno. -Pumpa za ulje ne stvara dovoljan tlak. -Pumpa za podmazivanje ležaja križne glave ne proizvodi dovoljan tlak. -Cirkulacija ulja za hlađenje klipova prestala. -Manometri ispred i iza pročistača ulja ne pokazuju nikakvu razliku tlaka. - Manometri ispred i iza pročistača ulja pokazuju preveliku razliku tlaka. -U cirkulaciji ulja nadolazi voda, ulje mjenja boju i postaje mutno. -Pumpa ulja ne stvara tlak. -Pumpa ulja u pogonu tuče. -Kod smanjenog opterećenja broj okretaja motora se povećava iznad dozvoljene granice. -Regulator ne podržava jednaki broj okretaja. -Regulator ne podržava mali broj okretaja. -Regulator ne dozvoljava razvijanje punog broja okretaja. -Ležaj koljenastog vratila se grije. Proučeni su mogući uzroci uz naznaku njihove vjerojatnosti i navedene upute za otklanjanje neispravnosti.

169



Navedeno je osnova za bazu znanja temeljenu na iskustvu i stručnoj literaturi. Struktura ekspertnog dijagnostičkog sustava, gdje se primjenjuje razvijeni program, predstavljena je blok shemom na slici 9.3. - 1. (lit. 8)

Korisnik

Ekspert podru~ja

Modul za akviziciju

Modul za obja{njenje

Sustav nadzora i upravljanja

ES

Baza podataka Mehanizam i znanja zaklju~ivanja

Slika 1. Blok shema ekspertnog sustava za OFF-line dijagnostiku kvarova brodskih Dieselovih motora 9.3.1.1. IZLIST BAZE ZNANJA DIJAGNOSTIČKOG EKSPERTNOG SUSTAVA

Problem 3 "Motor radi ali jedan od cilindar ne pali." Mogući uzroci: -"Usisni ili ispušni ventil nekog cilindra propušta ili visi uslijed čega je kompresija slaba.",": vjerojatnost /30 - 60 %/" -"Klip pumpe za gorivo ili preljevni ventil je zariban.",": vjerojatnost /30 - 60 %/" Upute za otklanjanje neispravnosti: -"Provjeriti nepropustljivost ventila pomoću komprimiranog zraka. Provjeriti zračnost ispod podizača ventila. Ako je potrebito treba ventile rastaviti i obrusiti."

170



-"Treba pogledati kretanje klipa, razvodnika ili preljevnog ventila i ako se primjeti da postoje zaribavanja treba motor zaustaviti, pumpu rastaviti i neispravnosti odstraniti." Problem 4 "Motoru se smanjuje broj okretaja ili se sasvim zaustavi." Mogući uzroci: -"Pumpe za gorivo ne dovode jednoličnu koičinu goriva (ventili propuštaju) .",": vjerojatnost /60 - 80 %/" -"Klip pumpe za gorivo se pomiče polako (tromo) .",": vjerojatnost /60 - 80 %/" -"U gorivo je nadošla voda što se može provjeriti na pipcima prečistača za gorivo.",": vjerojatnost /80 - 100 %/" -"Dotjecanje goriva pumpama za gorivo se smanjilo ili potpuno prekinulo uslijed male ili nikakve količine goriva u pogonskom tanku.",": vjerojatnost /5 - 30 %/" -"Preniski tlak zraka za ispiranje radnog cilindra uslijed:-propuštanja ventila pumpe za ispiranje ili razbijenih pojedinih ventila;-jedna kompletna grupa ventila je labava (opuštena) .",": vjerojatnost /30 - 60 %/" -"Neki od dijelova motora (klip, ležaj, itd.) je jako ugrijan.",": vjerojatnost /5 - 30 %/" Upute za otklanjanje neispravnosti: -"Pregledati ventile pumpe i po potrebi ih ubrusiti i ugladiti." - "Klip pumpe treba očistiti, a njegov cilindar izgladiti i namazati uljem." -"Motor zaustaviti i vodu odstraniti iz prečistača, pogonskog tanka i čitavog sustava za gorivo." -"Pogonski tank napuniti gorivom i provjeriti pravilnost položaja ventila i pipaca na cjevovodu goriva." -"Pregledati ventile i neispravne ili polomljene zamjeniti novim.-Pregledati sve grupe ventila i neispravnosti odstraniti." -"Odmah zaustaviti motor i ako je moguće odstraniti kvar." Problem 6 "Kod jednog od cilindara se umanjuje temperatura ispuha i tlak sagorijevanja." Mogući uzroci: -"Smanjeno dodavanje goriva radi neispravnosti pumpe goriva ili brijega pumpe goriva.",": vjerojatnost /60 - 80 %/" -"Rupice na sapnici ubrizgača su začepljene. Kod toga se čuju udarci u cijevi ubrizgača. Kao uzrok može biti i propuštanje goriva iz tlačnog u rashladni prostor ubrizgača.",": vjerojatnost /30 - 60 %/" Upute za otklanjanje neispravnosti: -"Provjeriti da klip pumpe nije zariban i da li su tlačni ventil i njegova opruga ispravni. Kod pumpe s preljevnim ventilom (razvodnikom) treba pregledati da isti nisu zaribani. Pregledati kolutić, brijeg i polužje pumpe da li se nalaze u ispravnom stanju." -"Ubrizgač treba izvaditi, rupice na sapnici očistiti. Ako je potrebito, ubrizgač treba zamjeniti." Problem 7 "Kod jednog od cilindara, temperatura ispuha se povećala, a tlak paljenja se smanjio." Mogući uzroci: -"Ubrizgač je neispravan (igla zapinje ili slabo dosijeda) .",": vjerojatnost /60 - 80 %/"

171



Upute za otklanjanje neispravnosti: -"Ako se ne može postići normalan rad igle putem pritezanja opruge, tada treba motor zaustaviti i neispravnosti odstraniti ili ubrizgač zamjeniti." Problem 8 "Dimljenje i temperatura ispuha kod svih cilindara se povećava." Mogući uzroci: -"Motor je preopterećen.",": vjerojatnost /80 - 100 %/" -"Kod motora s puhalom umanjuje se tlak nabijanja radi neispravnosti puhala.",": vjerojatnost /60 - 80 %/" -"Nepravilno ispiranje kod dvotaktnih motora.",": vjerojatnost /5 - 30 %/" Upute za otklanjanje neispravnosti: -"Provjeriti opterećenje svih cilindara. Dok se ne pronađe uzrok preopterećenju mora se voziti smanjenim brojem okretaja." -"Provjeriti da li tlak nabijanja i broj okretaja turbine za dodavanje zraka odgovara broju okretaja i operećenju motora. Osim toga provjeriti i nepropusnost zračnog i ispušnog voda. Ako je potrebito treba rastaviti i pregledati puhalo." -"Prvom prilikom treba pregledati i očistiti ventile za ispiranje. Ako je potrebito agregat za ispiranje pregledati i popraviti." Problem 13 "Motor dimi-ispušni plinovi su plavkaste boje." Mogući uzroci: -"Ulje za podmazivanje dolazi u prostor izgaranja uslijed veće istrošenosti prstena za ulje.",": vjerojatnost /80 - 100 %/" -"Prsteni za ulje su nepravilno postavljeni.",": vjerojatnost /80 - 100 %/" -"Razina ulja u kućištu je suviše visoka uslijed začepljenosti cijevi za otjecanje ulja u pogonski tank. Donji dijelovi koljenastih ležajeva dotiču se razine ulja i jako ga zapljuskuju po kućištu.",": vjerojatnost /60 - 80 %/" -"Tlak ulja za podmazivanje ležajeva i hlađenje klipova je previsok.",": vjerojatnost /30 60 %/" -"Preobilno podmazivanje ispirne pumpe, radi čega ulje sa ispirnim zrakom dilazi u cilindar.",": vjerojatnost /30 - 60 %/" Upute za otklanjanje neispravnosti: -"Uljni prstenovi moraju se zamijeniti." -"Pregledati sve prstene koji brišu ulje." -"Pregledati stanje i očistiti mreže na otvoru za otjecanje ulja iz kućišta u pogonski tank." -"Tlak ulja regulirati na normalu." -"Smanjiti podmazivanje ispirne pumpe i regulirati je prema propisima za dotični motor."

9.3.2. Primjer dijagnostike pomoću programa EKSE

172



Ovaj primjer radi na problemu kompleksne analize i testiranja sustava parametara diesel motora, tako da ističe karakteristike motornog radnog ciklusa. Postiže se slijedeće: 1.) Analiza stanja motora od strane ekspertnog sustava i prijedlozi za podešavanje i servisiranje 2.) Proračun performansi motora s obzirom na standardno stanje okoline 3.) Vizuelno prikazivanje trendova i automatsko stvaranje cijelog raporta koji uključuje trenutno opažanje i stanje motora 4.) Optimizacija rada motora postignuta termodinamičkom analizom radnog ciklusa. Kroz analizu indikatorskog dijagrama motora s unutrašnjim izgaranjem moguće je dobiti vrijednosti radnog ciklusa motora koje je nemoguće ili teško izmjeriti, a koji su veoma bitni da bi smo ocijenili točnost učestalosti radnog ciklusa i njegovu optimizaciju. 9.3.3. Primjer dijagnostičkog modela brodskog dizel motora za održavanje po stanju i administracija doknadnih dijelova New Sulzer Diesel Ltd. je razvio cijelu familju novih proizvoda, nazvanih MAPEX, dizajniranih tako da poboljšaju djelotvornost motora kroz bolje rukovođenje i planiranje. Proizvodi MAPEX-a (lit 6) komplementiraju i proširuju funkcije standardne daljinske kontrole i nadzora sustava. U njihove karakteristike spada nadzor, analiza trenda i planiranje, kao i rukovođenje rezervnim dijelovima i održavanje. Članovi MAPEX familje su:  SIPWA-TP (lit 6) koji je alat za nadzor trošenja klipa na Sulzer-ovom dvotaktnom diesel motoru. Sa SIPWA-TP-om može se sa sigurnošću optimizirati potrošnja ulja za podmazivanje cilindra, te se na taj način klipovi generalno repariraju samo kad je potrebno  MAPEX-PR (lit 6) za nadzor stanja cilindra prilikom rada na Sulzer-ovim dvotaktnim diesel motorima. MAPEX-PR omogućava nadzor temperature zidova košuljice cilindra, temperaturu ulaza i izlaza rashladne vode, temperaturu ispirnog zraka nakon svakog hladnjaka, plus brzinu motora i poziciju indikatora opterečenja  MAPEX-SM (lit 6) kao napredni rukovodeći alat za administraciju i planiranje rezervnih dijelova i održavanje. Mapex-sm MAPEX-SM je napredni menadžerski alat za administraciju i planiranje rezervnih dijelova i održavanje. Dolazi u kompletu sa originalnim podacima od New Sulzer Diesel-a za određeni motor, ili motore. Sistem radi na računalima kompatibilnima sa IBM osobnim računalima. Uključuje nabavku rezervnih dijelova, kontrolu inventara, statističke izvještaje, snimanje povijesti održavanja i mnogo više. Mapex-pr

173



MAPEX-PR, vezan za pouzdanost klipa u radu, je sistem za konstantno nadgledanje stanja cilindra u radu na velikim dvotaktnim Sulzer-ovim diesel motorima. u slučaju otkrivanja oprečnih stanja uključuje alarm. MAPEX-PR je idealan dodatni modul za SIPWA-TP i najčešće se implementiraju u isti hardware. MAPEX-PR omogućava grafičko nadgledanje slijedećih podataka:  temperaturu stijenke cilindra  izlaznu i ulaznu temperaturu rashladne vode cilindra  temperaturu ispirnog zraka nakon svakog rashladnika  brzinu motora  poziciju indikatora opterečenja motora

Sipwa-tp Sulzer-ovprogram za otkrivanje trošenja klipnog prstena sa procesiranjem tijeka je moćan alat za otkrivanje trošenja klipnog prstena i rotacije na velikim Sulzerovim dvotaktnim diesel motorima. Sa SIPWA-TP-om možemo sigurno optimizirati trošenje ulja za podmazivanje cilindra i izvoditi generalnu reparaturu klipa samo kada je to stvarno potrebno. Sistem nam omogućava da brzo poduzmemo protumjere u slučaju nenormalnog stanja u radu. Emisije ispušnih plinova iz motora se također smanjuju, zbog nižeg nivoa ulja za podmazivanje cilindra. SIPWA-TP podržava direktno prebacivanje informacija u glavni ured preko satelitskih komunikacija, kao i na floppy diskete.

174



ISPITIVANJE DIESEL MOTORA SKICA POKUSNE INSTALACIJE

I - Sustav kočenja; II - Sustav hlađenja; III - Sustav mjerenja potrošnje goriva; IV - Sustav mjerenja potrošnje zraka; V - Garnitura U-cijevi za mjerenje niskih tlakova; VI - Uređaji za provjeru sastava ispušnih plinova; VII - Upravljački stol. 1 – motor, 2 – kočnica, 3 – elastična spojka, 4 – temeljna ploča, 5 – rasplinjač, 6 – prigušni spremnik, 7 – prigušni uređaj, 8 – spremnik goriva, 9 – mjerna posuda, 10 – trokraki pipac, 11 – rashladnik voda-voda, 12 – dovod vode, 13 – ispušni lonac, 14 – analizatori plina, 15 – temperature u rashladnom sustavu, 16 – temperature u ispušnom sustavu, 17 – tlak ulja, 18 – broj okretaja motora, 19 – upravljačke ručice (motora i kočnice)

DIESEL MOTOR (karakteristike) D = 110 mm S = 140 mm L = 245 mm R = 70 mm  = 18 z = 4 Radni volumen

175



Vh = 5,31 dm3 Vh = z*D2/4*s Privješena pumpa goriva: Np = n/2 = 950 min-1 Donja ogrijevna vrijednost Hd = 42000 kJ/kg g = 0,835 g/cm3 Izmjerene veličine i zadane standardne veličine: -

tlak okoline pa = 743,5 mmsŽ = 0,9913 bar

-

temperatura okoline ta = 18,5 C

-

standardne vrijednosti tst = 20 C pst = 1,013 bar

-

opterećenje na kočnici Fn 0 G = 435 N

-

broj okretaja motora n = 1900 min-1

-

masa potrošenog goriva mg gr = 100 gr

-

vrijeme za koje se gorivo potroši g = 24,2 s

-

pad tlaka u kolektoru zraka pr = 166 mmH2O = 0,0166 bar

-

pad tlaka u venturi cijevi pv = 355 mmH2O = 0,0355 bar

-

pad tlaka u cijevi ispred venturija p1 = 123 mmH2O = 0,0123 bar

-

maseni protok vode kroz izmjenjivač topline mhv = mhw/w = 432 kg/h ; w = 2 s

-

temperatura vode na ulazu i izlazu izmjenjivača topline twu = 79 C ; twi = 88 C

-

temperatura vode na ulazu i izlaza rashladnika ulja

176



tujlu = 15 C ; tulji = 76 C -

maseni protok ulja kroz rashladnik mhu = 440 kg/h

-

temperatura i tlak ulja tu = 91 C ; pu = 3,4 bar

-

temperatura ispušnih plinova tip = 630 C. ODREĐIVANJE POJEDINIH PARAMETARA MOTORA

1. KORIGIRANA SNAGA MOTORA Peo = k * Pe kW = 61,983 kW

*

1,0186 = 63,13 kW

2. ZAKRETNI MOMENT MOTORA Meo = 9550*

Peo 63,13kW  = 9550* = 316,66 Nm n 1900 min 1





3. SREDNJI EFEKTIVNI TLAK 4. 300 * i * peo 300 * 4 * 63,13kW  pe = = = 7,508 bar Vh * n 5,31 dm 3 *1900 min 1 i = 4 – taktnost

 





5. SATNA POTROŠNJA GORIVA Gh = 3,6*

m g  g

= 3,6

100gr  = 14,876 kg/h 24,2s 

6. SPECIFIČNA EFEKTIVNA PORTOŠNJA GORIVA ge = 103 *

Gn 14,876kg / h = 103 * = 235,54 gr/kWh 63,13kW  Peo

7. CIKLUSNA POTROŠNJA GORIVA

3,6 *100gr *10 6 b= = = 78,14 mm3/cikl 3 1 60 *  g  g n p i 60 * 24,2s * 0835 mg / mm * 950 min * 4

3,6 * m g *10 6







8. EFEKTIVNI STUPANJ KORISNOSTI MOTORA

3,6 *10 6 3,6 *10 6 e = = = 0,364 ge H d 235,5gr / kWh* 42000kJ / kg

177





9. MEHANIČKI STUPANJ KORISNOSTI MOTORA m =

-

Pe Pe  Pm

tlak mehaničkih gubitaka određuje se Rombergovom metodom

Gh – satna potrošnja = f(pe) Pm = 2,25 bar m =

7,508bar  = 0,769 7,508bar   2,25bar 

10. INDIKATORSKA SNAGA MOTORA Pi =

Peo

m

=

63,13kW  = 82,09 kW 0,769

11. KOEFICIJENT PUNJENJA MOTORA v = -

teorijski protok Vt =

-

p a  p r Tst V s * * Tr V t p st





 

2 * n * Vn * 60 2 *1900 min 1 * 5,31 dm 3 * 60 = = 302,6 kW 1000 * 4 1000 * 

stvarni protok Vs = 14,7118*(1 - 0,6625*

pv pv )* m3/h p1 1

178

Pomorski fakultet u Splitu = 14,7188 (1 –0,665


123mmVs 0,0355bar  )* = 250 m3/h 1,16 kg / m3 0,979bar 





p1 = pa - p1 = 0,9913 – 0,0125 = 0,979 bar 0,979 *105 Pa  p - 1 = 1 = = 1,16 kg/m3 RT1 287J / kgK * 293K  0,9913  0,0166 20 250 - v = = 0,799 * * 1,013 18,5 302,6 -

12. KOEFICIJENT VIŠKA (PRETIČAK) ZRAKA  = L / Lmin Lmin – stehiometrijzka količina zraka potrebna za potpuno izgaranje 1 kg goriva Lmin =

 kmolzraka 1 g g 0,01 *( L  H  ) = 0,4945   0,21 12 4 32  kggoriva 

L – stvarna količina zraka koja dolazi na 1 kg goriva L=

pb * VL  kmolzr    8315 * Tr  kggor 

Tr = To K pb = pa – pr = 0,9913 bar - 0,0166 bar = 0,9747 * 105 Pa -

volumni protok zraka kroz motor

Vs  m3 zraka  3   ; Vs m /h ; Gh kg/h Gn  kggoriva  m3 zraka  250 m3 / h  16,0856 VL =  14,876kg / h  kggoriva VL =





 m3 zraka  0,9747 *105 Pa  *16,8056  kggoriva  kmolzraka  L = = 0,68   8315 * 291,5K   kggoriva 

 = 0,68/0,4945 = 1,37  TOPLINSKI BILANS MOTORA Osnovna jednadžba toplinskog bilansa Qg (dovedena) = Qe (efektivna) + Qhw (odv. rashl. medijem) + Qhv (odv. uljem) + Qr (odv. isp. plinovima) + Qost 13. KOLIČINA TOPLINE DOVEDENA GORIVOM

179



Qg = Gh * Hd = 14,876 kg/h * 42000 kJ/kg = 624,79 MJ/kg 15. KOLIČINA TOPLINE KOJA SE EFEKTIVNO ISKORISTI Qe = 3600 * Peo kJ/h ; Qe = 3600 * 63,13 kW = 227,268 MJ/h 16. KOLIČINA TOPLINE ODVEDENA RASLADNOM TEKUĆINOM -

hlađenje bloka Qhw = mhv * cw * (twi – twu) = 432 kg/h * 4,187 kJ/kgK * (79 C - 88 C) = Qhw = -16,28 MJ/h

-

odvedena hlađenjem ulja Qhu = mhu * cw * (tiwu – tuwu) = 440 kg/h * 4,187 kJ/kgK * (15 C -76 C) = Qhu = -94,06 MJ/h Qw = Qhw + Qhu = -16,28 – 94,06 = -110 MJ/h

17. KOLIČINA TOPLINE ODVEDENE ISPUŠNIM PLINOVIMA Qip = Gn * {Mi *cpmi   * tip - Mz * cpmz 0 r  * tR} tr = ta cpmi kJ/kg - specifična toplina pojedinih produkata izgaranja  kmolisp. pl.  Mi   - broj molova pojedinih produkata izgaranja  kggor.  t

 kmolzr.  Mv   - broj molova zraka po jedinici goriva  kggor.  Cpmz kJ/kgK - specifična toplina zraka g  kmolCO  0,86 M CO2  c   0,0716   12 12  kggoriva g H 2O 0,13  kmolH 2 O  = = 0,065  M H 2O =  12 2  kggoriva 

 kmolO2  M O2 = 0,21 * ( - 1) * Lmin = 0,21 * (1,370-1) * 0,4945 = 0,0385    kggoriva  kmolN 2  M N 2 = 0,79 *  * Lmin = 0,79 1,37 * 0,4945 = 0,535    kggoriva Mz = L = 0,68 c Opm2 = 29,224 + 0,004042 tg = 31,77 kJ/kgK N2 c pm = 28,733 + 0,0023275 tg = 30,19 kJ/kgK

H 2O c pm = 33,15 + 0,005275 tg = 36,47 kJ/kgK

6 2 2 c CO pm = 36,03 + 0,021 tg – 7,788 * 10 tg = 46,16 kJ/kgK z c pm = 28,84 + 0,0026822 tr = 28,88 kJ/kgK

Qip = 210,55 kJ/h 18. OSTALI TOPLINSKI GUBICI

180



Qost = Qg - Qe - Qhw - Qip = 624,79 – 227,268 – 110,3 – 210,55 = Qost = 76,672 MJ/h 19. POSTOTNI UDIO POJEDINIH KOLIČINA TOPLINE -

dovedena količina topline gorivom qg = 100 

-

efektivno iskorištena toplina qe = 100 * Qe/Qg = 36,375 

-

toplina odvedena hlađenjem qhw = 100 * Qw/Qg = 17,65 

-

toplina odvedena ispušnim plinovima qip = 100 Qip/Qg = 33,7 

-

ostala količina topline qost = qg –(qe + qw + qip) = 13,27 

a) Brzinska karakteristika

181



b) Toplinski bilans

c) Karakteristike opterećenja

d) Univerzalni dijagram za ge

182



183



DIJAGNOSTIKA KVAROVA-PITANJA 1) Dijagnostika kvarova-cilj i suština: a) Elementi dijagnosticiranja b) Principi dijagnosticiranja c) Metode dijagnosticiranja d) Definicija dijagnostike stanja e) Funkcionalna shema dijagnostike stanja f) Zadaci dijagn. tehničkog sustava g) Grupe dijagnostičkih značajki 2) Klasifikacija metoda mjerenja 3) Klasifikacija sredstava mjerenja 4) Griješke mjerenja 5) Primjena matematičke statistike kod ocjene rezultata mjerenja 6) Općenito o dijagnostičkim ekspertnim sustavima (opis, primjeri, faze realizacije) 7) Funkcionalna shema ekspertnog dijagnostičkog sustava 8) Mjerenje temperature termometrima i senzorima a) Definicija i osnovni principi mjerenja temperature b) Oblasti primjene pojedinih vrsta termometra c) Značaj mjerenja temperature d) Vrste termometara (principi, opis i sheme pojedinih vrsta i primjena - Lit.1. Sl. 73,74,76,85,89) 9) Mjerenje tlaka (definicija, osnovni principi, oblasti primjene pojedinih vrsta, značaj, sheme i skice - Lit.1. Sl. 64,65,66,69) 10) Mjerenje protoka fluida (osnovni principi, primjena, značaj - Lit.1. Sl. 62,63) a) Mjerenje potrošnje goriva (vrste i skice - Lit.1. Sl. 48) b) Mjerenje tekućine u rezervoarima c) Korištenje prigušnih sredstava (primjena, izvodi - Lit.1. Sl. 56) 11) Mjerenje vibracija i buke motora (propisi o buci i vibracijama, metode mjerenja uz skice i opis) a) Razina jakosti zvuka b) Blok shema mjerača zvučnog nivoa 12) Snimanje razvijenih tlakova u cilindru (indiciranje) a) Principi rada indikatora (primjeri uz skice i opis - Lit.1. Sl. 31,32,38, 40,43) b) Obrada indikatorskog dijagrama c) Indikatorska snaga-objašnjenje uz opis 13) Određivanje efektivne snage motora (izvodi) a) Metode mjerenja zakretnog momenta b) Vrste kočnica na probnim stolovima (opis i sheme - Lit.1 Sl.7,10,12) c) Određivanje broja okretaja (metode - Lit.1 Sl. 28,30) 14) Kontrola kvalitete ispušnih plinova motora SUI a) Metode određivanja dimnosti i sastava ispušnih plinova (primjena - Lit.1. Sl. 88,90,93,94,95) 15) Odabir relevantnih značajki motornog sustava - određivanje ulazno- izlaznih značajki 16) Utjecaj relevantnih značajki motornog sustava na stanje procesa (opis pojedinih značajki) a) Međuovisnost značajki Dieselovog motornog sustava 17) Korekcija relevantnih značajki (objašnjenje uz primjer pojedinih veličina - Lit.1.i 2.) 18) Objašnjenje procesa izgaranja (modeliranje fiz.-kem. procesa)

184



19) Analiza indikatorskog dijagrama (općenito uz primjer analize ind. dijagrama dvotaktnog Diesel motora) 20) Dijagnostika stanja Dieselovog motora uz pomoć analize indikatorskog dijagrama a) navesti primjere poremećaja pojedinih značajki, moguće uzroke i preporučene akcije 21) Najčešće neispravnosti u radu brodskih pomoćnih uređaja i strojeva a) Pomoćni kotlovi b) Pumpe c) Kompresori i ventilatori d) Čistioci i filtri e) Izmjenjivači topline f) Rashladni uređaji g) Vitla i dizalice h) Kormilarski strojevi i uređaji 22) Zadatak iz ispitivanja značajki Diesel motora (brzinske karakteristike i karakteristike opterećenja 23) Karakterisktike modernih brodskih sporohodnih motora 24) Objasniti nove sustave goriva InFI (Intelligent Fuel Injection) i sustave za rad ispušnih ventila InVA (Intelligent Valve Actuation).

185



Preporučena literatura: (1.) M. Mikuličić: Motori I, Školska knjiga - Zagreb, 1976. (2.) D. Krpan, D. Jeras: Laki motori, Sveučilišna naklada Liber, Zagreb,1976. (3.) J. Šretner: Brodski motori s unutrašnjim izgaranjem, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb, 1970. (4.) CAPA - User Oriented Expert System, MAN-B&W, 1988. (5.) D. Jeras: Motori s unutra{njim izgaranjem, Zagreb, 1976. (6.) Instrukcijska knjiga MAN-B&W za dieselov motor serije MC (7.) Katalog tvrtke "Sultzer" s mogućnostima proizvoda "MAPEX" (8.) R. Antonić, G. Radica: Expertni sustav brodskog dieselovog motora - koncept razvoja i primjene, ETAN u pomorstvu, Zadar, 1989. (9.) G. Radica, R. Antonić: Modeliranje radnog procesa SUI za dijagnostiku ekspertnim sustavom, ETAN u pomorstvu, Zadar, 1990. (10.) G. Radica i dr.: Identifikacija parametarskog sustava za testiranje dieselovih motora na probnom stolu diesel motora, ETAN u pomorstvu, Zadar, 1988. (11.) Katalog tvrtke "ATM": Tehnika vođenja procesa, Zagreb, 1995. (12.) G. Radica: Dijagnostika stanja brodskog dieselovog motora, Zagreb, 1993. (13.) Grupa autora: Upute za rad s diesel motorima, Beograd, 1954. (14.) Živković-Trifunović: Ispitivanje motora SUS, Beograd 1985 (15) Ozretić: Brodski pomoćni motori

186



Prilog 1. LISTA PRIKLJUČAKA

Priključak Gorivo BX BD BF AF F Voda K L M N P Ulje AR E U AB R Zrak A AP B C

Opis priključka Ulaz pare za grijanje cijevi goriva Izlaz slatke vode za grijanje drenažnih cijevi za gorivo Izlaz pare za grijanje cijevi goriva Gorivo u drenažni spremnik Izlaz goriva Ulaz slatke rashladne vode Izlaz slatke rashladne vode Odzračivanje rashladne vode Ulaz rashladne vode u rashladnik zraka Izlaz rashladne vode u rashladnik zraka Izlaz uljnih para Odzračna cijev odvoda ulja za podmazivanje iz turbopunjača Ulaz rashladnog ulja Odvod ulja za podmazivanje iz turbopunjača Ulaz ulja za podmazivanje Ulaz uputnog zraka Ulaz zraka za suho čišćenje turbopunjača Ulaz sigurnosnog zraka Izlaz ispušnih plinova

187



188

DIJAGNOSTIKA KVAROVA.pdf

Recommend Documents