SVEUČILIŠTE U SPLITUPOMORSKI FAKULTET U SPLITU

PREDDIPLOMSKI SVEUČILIŠNI STUDIJ POMORSKA NAUTIKA

Sustav ulja dizel-motornog propulzijskog sustava

SEMINARSKI RAD IZ BRODSKIH ENERGETSKIH SUSTAVA

NASTAVNIK: STUDENTI:

Split, lipanj 2011.

Sadržaj

1. UVOD ................................................................................................................ 1

2. SUSTAV ULJA ........................................................................................... 2

3. PROCES SEPARIRANJA ULJA ................................................................. 3

4. PUMPE U SUSTAVU ULJA .......................................................................... 4

4.1 VIJČANE PUMPE ............................................................................... 5

4.2 ZUPČANE PUMPE ......................................................................... 6

5. MOTORNA ULJA .......................................................................................... 8

6. RADNI POSTUPCI KOD POKRETANJA I ZAUSTAVLJANJA

GLAVNOG MOTORA .............................................................................. 8

7. ISPITIVANJE I ODRŽAVANJE SUSTAVA PODMAZIVANJA ........ 11

8. ZAKLJUČAK .......................................................................................... 9

LITERATURA ...................................................................................................... 10

POPIS SLIKA ...................................................................................................... 11

1. UVOD

U daljnjem dijelu ovog seminarskog rada, pokušat ćemo vam objasniti koje su dužnosti sustava ulja kod dizel-motornog propulzijskog sustava, pokazati koliko je on zapravo bitan i neophodan za uspješan rad brodskog stroja i plovidbu broda.

Namjena sustava ulja je cirkulacija i nadopuna dovoljne količine ulja odgovarajućeg tlaka, čistoće i temperature koje služi za podmazivanje (cirkulacijsko-tlačno podmazivanje) i za odvođenje topline dijelova glavnog motora. Sustav ulja je jedan od najbitnijih sustava brodskog motora, bez kojeg bi bilo nemoguće radit. Taj sustav ulja se proteže po cijeloj strojarnici obuhvaćajući mnoge dijelove koji ga čine. To su osnovni dijelovi, koji zapravo i tvore taj sustav. Tu spadaju tankovi ulja, pumpe ulja, cjevovodi i naravno sama ulja koja se nalaze u sustavu.

2. SUSTAV ULJA

Ulje služi za podmazivanje, odnosno stvaranje kliznog filma na ležajevima, i za odvođenje topline. Uobičajeni sustav ulja za podmazivanje prikazan je na slici 6.34. Sustav se sastoji od tri neovisna sustava ulja. Prvi je sustav za podmazivanje ležajeva glavnog motora i križne glave, te za rashlađivanje stapala. Drugi sustav služi za podmazivanje razvodne osovine (osovina koja pogoni visokotlačne pumpe goriva i aktuator za hidrauličko otvaranje ispušnog ventila), dok treći sustav služi za podmazivanje cilindara glavnog motora.

Glavne pumpe ulja su obično vijčane izvedbe i usisavaju ulje iz slivnog tanka glavnog motora te ga tlače kroz filtare prema rashladnicima ulja. Naravno, dok jedna pumpa radi, druga je u pripremi. Za održavanje konstantne temperature brine se trosmjerni automatski ventil s kontrolerom čiji se pripadajući osjetnik nalazi na izlaznoj cijevi ulja iz glavnog motora. Prema potrebi miješa se ulje koje je prošlo kroz rashladnik s uljem koje ide mimo rashladnika (by-pass). Nakon toga ulje odlazi prema glavnom motoru gdje se jedan dio odvaja za podmazivanje križne glave i rashlađivanje stapa, dok se drugi dio koristi za podmazivanje ležajeva glavnog motora. Ulje se dalje slijeva u karter motora, a odatle u slivni tank. Centrifugalni separator služi za pročišćavanje ulja od nečistoća, te za odvajanje vode iz ulja. Separator, preko posebne ili privješene pumpe, usisava ulje iz slivnog tanka i pročišćeno ulje vraća u isti tank, dok nečistoće i vodu izbacuje u tank taloga (sludge tank). Na slivni tank ugrađena je i preljevna cijev prema preljevnom tanku ulja (spill oil tank). U slučaju potrebe nadopunjavanja, ili pak izmjene cijele količine ulja, koristi se pumpa ulja za nadopunjivanje koja je povezana sa skladišnim tankovima ulja. Detektor uljnih para (oil mist), u slučaju prevelike količine uljnih para u karteru, zaustavlja glavni motor i tako otklanja opasnost od eksplozije. Pumpe ulja razvodne osovine usisavaju ulje iz tanka ulja razvodne osovine i tlače ga prema razvodnoj osovini. Ulje se, nakon što obavi svoju radnju, vraća u isti tank. Taj tank se nadopunjuje iz sustava ulja za podmazivanje ležajeva, križne glave i hlađenja stapa preko pripadajućeg ventila. Ispust tanka teče u preljevni tank ulja. Dakle, u ova dva sustava nalazi se ulje iste kvalitete i osobina. Treći sustav ulja služi za podmazivanje cilindarskih košuljica kako bi se spriječilo njihovo trošenje. Ovisno o sadržaju sumpora u gorivu koristi se ulje s više ili manje aditiva. Iz dnevnog tanka cilindarskog ulja ulje slobodnim padom dolazi do lubrifikatora i odatle se tlači u priključke za podmazivanje koji su radijalno raspoređeni na više mjesta po cilindarskoj košuljici. Ulje podmazuje cilindarsku košuljicu i stapne prstenove da bi nakon toga izgorjelo zajedno s gorivom. Za nadopunjavanje dnevnog tanka cilindarskog ulja služi pumpa cilindarskog ulja koja je cjevovodom povezana sa skladišnim tankom cilindarskog ulja.

Glavni motor ima odvojene sustave podmazivanja u kojima se koristi mazivo ulje različitih karakteristika. To je sustav podmazivanja ležajeva glavnog motora (niskotlačni od 2,5 – 5 bara), sustav podmazivanja križne glave (srednjotlačni od 5 – 12 bara) i sustav podmazivanja turbopuhala. Sustavno (kartersko ulje)glavnog motora upotrebljava se za podmazivanje pokretnih dijelova i omogućava normalan pogon. Sustav ulja niskog tlaka napaja temeljne ležaje, odrivni ležaj, zupčani pogon razvodnog vratila, razvodno vratilo i hidrauliku za regulaciju dobave cilindarskog ulja. Sustav ulja srednjeg tlaka napaja križne glave, ležajeve ojnice, klizne stope te sustav upravljanja motora. Radi kontrole sustava podmazivanja, na svim potrebnim mjestima u sustavu ulja ugrađeni su termometri i manometri. Pumpa usisava ulje iz sabirnog tanka ulja preko finog filtera i tlači ga u rashladnik. Pumpe su vezane paralelno i dok jedna radi, druga je u pripremi. Izlazna temperatura ulja iz rashladnika regulira se preko termostatskog ventila. Temperatura ulja na ulazu u ležajeve i stazu križne glave održava se na 45°C. Ulje koje podmazuje cilindre, osnovne ležaje, gornje i donje ležaje ojnica i staze križnih glava slijeva se u uljno korito (karter) odakle se slobodnim padom slijeva u sabirni tank. Pumpa separatora usisava ulje iz sabirnog tanka i tlači ga u separator. Separirano ulje vraća se natrag u slivni tank. Za glavni motor i pomoćne uređaje ulje se uglavnom koristi za sljedeće namjene: - da smanji trenje i habanje kliznih dijelova stvarajući film ulja između dodirnih površina - da odvodi toplinu s kliznih površina dijelova koji se hlade uljem

- da potpomaže brtvljenje - da uklanja nečistoće s kliznih površina

Potrošnja ulja ovisi o opterećenju motora. Neadekvatno podmazivanje uzrokuje da vrući plinovi izgaranja prođu mimo kliznih prstenova, što dovodi do većeg trošenja prstenova i košuljice cilindra, a ponekad i do zaribavanja klipova. Prebogato podmazivanje rezultira stvaranjem naslaga čađe na gornjim dijelovima klipa, a klipni prestenovi mogu ostati zaglavljeni u svojim utorima. Osim toga mogu se pojaviti požari od ostatka uljnih para u ispušnom cjevovodu. Lubrifikatori ili mazalice tlače točno određenu količinu ulja do priključka za podmazivanje u košuljici cilindra.

3. PROCES SEPARIRANJA ULJA

Slika 6. Sustav centrifuglanog separatora ulja

Proces separiranja (odjeljivanja) krutih i težih čestica (nečistoće i voda) od lakših (ulja) bolje se odvija što je ulje manje viskoznosti. Viskoznost prilikom odjeljivanja treba biti nešto niža od 37,4 cSt. U tu svrhu se gorivo i mazivo ulje grije u posebnim parnim ili električnim grijačima na približnu temperaturu od 75-90°C. Ukoliko je u centrifugalnom čistiocu potrebno razdijeliti mješavinu ulja i vode, u kojoj je količinski više ulja, bubanj čistioca treba napuniti vrućom vodom prije nego se uvodi mješavina. Temperatura vode treba biti jednaka temperaturi potrebnoj za grijanje ulja. Nadalje, poželjno je prije ulaza nečistog ulja u separator dodavati slatku vodu, kojoj je temperatura 5°C iznad temperature ulja na ulazu u čistioc. Ovim postupkom voda ispire organske i anorganske kiseline nastale izgaranjem teškog goriva cilindru motora, a koje procure uz stap cilindra u karter motora i pomiješaju se s uljem. Također se postiže lakše odjelivanje krutih čestica jer iste bivaju ovlažene i teže. Preporučljivo je ukupnu količinu ulja u sustavu podmazivanja i hlađenja pročistiti 2,5-3 puta u roku od 24 sata.

4. PUMPE U SUSTAVU ULJA

Glavne pumpe ulja za podmazivanje ležajeva su obično vijčane izvedbe i usisavaju ulje iz slivnog tanka glavnog motor, temperature oko 50°C, te ga tlače pod tlakom od 3 bara kroz filtere prema rashladnicima ulja. Naravno, dok jedna pumpa radi, druga je u pripremi.

4.1 VIJČANE PUMPEDjelovanje vijčanih pumpi slično je djelovanju stroja za mljevenje mesa.

Vijčana pumpa IMO, prikazana na slici 2.14., ima tri vijka od kojih je srednji, većeg promjera, spojen s pogonskim strojem. Vijci između sebe, između čitavog zavoja spirale, zatvaraju tekućinu i potiskuju je aksijalno stalno u istom smjeru, a uspon vijka djeluje kao stap. Vijčane pumpe su jednostavne, sigurne, imaju miran rad, samousisne su i bez vibracija. Na kućištu imaju ugrađen prekotlačni ventil koji služi kao zaštita pumpe.

Vijčane pumpe se najčešće upotrebljavaju za razna podmazivanja strojeva, te kao transfer pumpe za prebacivanje goriva i maziva iz tankova. Tlakovi su još veći nego kod zupčane pumpe, a veće su i količine dobave. Na slici 2.15. prikazan je presjek kroz jednu pumpu s dva vijka.

¸ 4.2 ZUPČANE PUMPE

Zupčane pumpe (slika 2.14.) sastoje se od kućišta i od dva zupčanika od kojih je jedan spojen s pogonskim vratilom. Klizne plohe zupčanika zakaljene su i brušene, a među njima mora biti što manje zračnosti. Pri rotaciji zupčanika u smjeru strelice prostor između zubaca i kućišta napuni se tekućinom, koja se odvodi u tlačni vod. Visina dizanja ovih pumpi može biti i do 500 m, a tlak čak preko 100 bara. Broj okretaja ovih pumpi je takav da se one mogu izravno spajati s elektromotorom. Na brodovima se obično koriste za protok maziva i goriva.

5. MOTORNA ULJA

Kod motornih uređaja ulje se upotrebljava da smanji trenje između tarnih površina, da odvede toplinu nastalu trenjem, da odstrani nečistoće s kliznih površina stapa i radne košuljice, da neutralizira kisele produkte izgaranja.

Motorna ulja moraju udovoljiti ovim uvjetima: viskoznost mora udovoljavati uvjetima rada motora bez obzira na izmjenu temperature u dopuštenim granicama; moraju biti otporna prema isparavanju, jer će u tom slučaju biti manja mogućnost da nastane eksplozija u karterskom prostoru motora; moraju biti otporna prema oksidaciji i starenju; moraju imati mogućnost rastapanja čađe i koksa u produktima izgaranja; moraju imati zadovoljavajuću mazivost (dobru i trajnu čvrstoću uljnog filma); ne smiju biti korozivna; pri upotrebi teških goriva ulje mora neutralizirati kisele produkte izgaranja; ulje za podmazivanje cilindarskog prostora (motori bez križne glave) mora što potpunije izgarati; temperatura skrućivanja mora biti što niža (-10 stupnjeva C).

Motorna ulja možemo podijeliti na prirodna i legirana.Prirodna ulja se dobivaju frakcijskom destilacijom prirodnog zemnog ulja (nafte). Ulja

dobivena frakcijskom destilacijom imaju određenu viskoznost, plamište i gustoću.Ulja se zatim podvrgavaju:- Ekstrakciji, da se odstrane aromati i poveća viskoznost- Deparafinizaciji, da se odstrani kristalni parafin- Ispiranju kemikalijama i aktivnom glinom, da se uklone smole, asfalti, kisikovi i

sumporni spojevi.Prirodna ulja na bazi naftenske osnove imaju blaga antioksidacijska i deterdžentska

svojstva, ali za motore s većim specifićnim opterečenjima i motore koji troše teško gorivo ne mogu zadovoljiti uvjete:

Osnovni nedostatci prirodnih ulja:- Nemaju sposobnost otapanja taloga koji nastaje izgaranjem i starenjem ulja u

motoru- Nemaju sposobnost neutralizacije kiselih produkata izgaranja- Mala im je otpornost protiv oksidacije

Ulja s prirodnim svojstvima danas se upotrebljavaju samo za motore manjih snaga bez prednabijanja cilindara i bez križne glave, a dok za veće (brodske motore) koristimo legirana ulja. Ulja sa dodatkom različitih aditiva radi boljih svojstava.

6. RADNI POSTUPCI KOD POKRETANJA I ZAUSTAVLJANJA GLAVNOG MOTORA

Radni postupci kod pokretanja glavnog motora :

Pokretanja sustava za podmazivanje ležajeva i hlađenje stapala:- Provjeriti da slivni tank ima dovoljno ulja i po potrebi nadopuniti.- Namjestiti regulator temperature na automatski rad i temperaturu od 45°C. - Otvoriti usisne i tlačne ventile na obje glavne pumpe za podmazivanje.- Otvoriti ventil dobave ulja za podmazivanje ležajeva.- Startati ručno jednu glavnu pumpu i čekati dok tlak ne naraste na 3 bara.- Namjestiti rad pumpe na automatski rad (jedna u radu druga u pripremi-standby).- Provjeriti da li ulje za hlađenje stapa i podmazivanje ležajeva ima radnu temperaturu.

Pokretanje sustava podmazivanja razvodne osovine:- Namjestiti regulator temperature na automatski rad i temperaturu od 50°C.- Provjeriti da tank ulja za podmazivanje razvodne osovine ima dovoljno ulja i po

potrebi nadopuniti iz sustava ulja za podmazivanje glavnog motora.- Na regulatoru tlaka podestiti tlak ulja na 4 bara.- Provjeriti da li su otvoreni ventili na obje pumpe i i oba filtera.- Startati ručno jednu pumpu i čekati dok tlak ne naraste na 3,7 bara.- Namjestiti rad pumpe na automatski rad (jedna u radu druga u pripremi-standby).

Pokretanje sustava za podmazivanja cilindara:- Provjeriti da li dnevni tank ulja za podmazivanje cilindra ima dovoljno ulja i po

potrebi nadopuniti,- Provjeriti da li su svi potrebni ventili otvoreni.

Radni postupak kod zaustavljanja glavnog motora:

Kada se motor zaustavi i završi s manovorom potrebno je sačekati oko 30 minuta kako bi se motor ohladio i isključile sve pumpe ulja. Temperatura ulja u slivnom tanku za vrijeme lučkog pogonu održava se kontinuiranim radom separatora ulja.

7. ZAKLJUČAK

Sustav ulja je nezaobilazan brodski sustav bez kojeg brodski motor i sama plovdba broda bi bila nemoguća. Za njegov dobar rad potrebna je kvalitetan odnos prema njemu što podrazumijeva uredno održavanje i briganje o cijelom sustavu. To redovno održavanje sustava podrazumijeva redovitu kontrolu i separiranje ulja u sustavu, redovito čišćenje pumpi za transfer ulja, kako glavnih tako i onih rezervnih da u slučaju otkazivanja glavne pumpe nebi došlo do problema zato šta je rezervna pumpa zaribana. Kontrola cjevovoda i tankova također bi se trebala obavljati radi nečistoća koje se mogu skupiti na stjenkama cijevi i tanka. Ako je sve tako redovito i održavano, sustav ulja bi trebao funkcionirati bez problema. Za njegovo održavanje odgovorna je posada koja danas pomoću suvremene tehnologije može očitavati sve parametre sustava i na taj način sebi odrediti intervale održavanja i čišćenja.

LITERATURA

[1] Osnove Brodostrojarstva, Željko Kurtela, Sveučilište u Dubrovniku, Pomorski fakultet, Dubrovnik, 2000.

[2] Brodski Motori, Ante Pažanin, Školska Knjiga, Zagreb, 1993[3] Analiza i rukovanje sustavima, N. Račić i Đ. Dobrota, Sveučilište u Splitu, Pomorski

fakultet, Split

POPIS SLIKA

Slika 6.34 - Sustav ulja

Slika 6. - Sustav centrifugalnog separatora ulja

Slika 2.14 - Vijčana IMO pumpa

Slika 2.15 - Vijčana pumpa s dva vijka (presjek)

Slika 2. - Zupčana pumpa