Układy wysokiego ciśnienia common-rail (HPCR) to precyzyjne, ale skomplikowane urządzenia, które do bezawaryjnego działania wymagają możliwie najczystszego paliwa. Stara metoda wizualnej kontroli paliwa, polegająca na „wyraźnej i przejrzystej” ocenie, nie jest już wystarczająca przy sprawdzaniu czystości paliwa; nawet mikroskopijne zanieczyszczenia mogą być przyczyną awarii silnika i kosztownego przestoju.

Silniki HPCR są jednak dostępne na rynku już na tyle długo, że producenci oryginalnego wyposażenia (OE) oraz operatorzy są w dużej mierze świadomi problemów powodowanych przez brud i inne twarde cząstki stałe w paliwie. Powszechnie wiadomo również, jak ważna jest skuteczna filtracja zarówno w pojeździe, jak i w zbiornikach paliwa.

Twarde cząstki nie są jedynym zagrożeniem dla tych silników związanym z paliwem. Ankieta* przeprowadzona przez Donaldson Filtration Solutions wśród serwisów drogowych i terenowych wykazała, że woda może odgrywać kluczową rolę w zapewnieniu niezawodności układu paliwowego HPCR, zwłaszcza w regionach o dużej wilgotności i/lub niskiej jakości paliwa. „Niektórzy z mechaników, których ankietowaliśmy, stwierdzili, że największym wyzwaniem, z jakim się mierzą, są kwestie związane z wodą” – powiedział Doug Lundstrom, kierownik ds. produktów w firmie Donaldson. „Problemy z wodą mogą być dość złożone, a właściciele sprzętu mogą nie być świadomi, że mają problemy z wodą i nie wiedzieć, jak sobie z nimi skutecznie poradzić”.

Interwały konserwacyjne nie są zgodne z oczekiwaniami

Ogólna zasada jest taka, że przy idealnych warunkach filtracji operator może spodziewać się miliona mil przejechanych przez silnik HPCR przed momentem „dożywotniego remontu”, który zazwyczaj polega na wymianie wtryskiwaczy. Oczekuje się (lub ma się nadzieję), że wtryskiwacze osiągną co najmniej poziom 805 000 km / 500 000 mil, kiedy to większość silników przechodzi remont w połowie okresu eksploatacji. Jednak w wilgotnym klimacie lub wszędzie tam, gdzie woda w paliwie jest faktem, użytkownicy konsekwentnie uzyskują znacznie mniejszy przebieg niż oczekiwano przed wymianą wtryskiwacza.

„Nasze badanie wykazało, że 565 000 km / 350 000 mil to bardziej realistyczny przebieg, jaki wielu operatorów osiąga ze swoich silników przed wymianą podzespołów układu paliwowego HPCR, takich jak pompy wysokociśnieniowe i wtryskiwacze” – mówi Lundstrom. „Głównie z powodu problemów z paliwem, warsztaty, zwłaszcza na południu kraju, są tak przyzwyczajone do wymiany wtryskiwaczy po tak krótkim okresie użytkowania, że jest to po prostu akceptowane jako rzeczywistość”.

Ale to nie musi być prawdą.

Zrozumienie to pierwszy krok

Trudno uznać wodę za większe zagrożenie niż brud i inne cząstki stałe, ale to, czego nie widać, może wyrządzić ci krzywdę. Woda jest, najprościej rzecz ujmując, niezwykle niszczycielską substancją zanieczyszczającą, która może przedostać się do paliwa. Z tego powodu producenci oryginalnego wyposażenia zazwyczaj określają, że do systemu HPCR dociera minimalna ilość wolnej wody. Woda może wyrządzić wiele szkód. W przypadku kontaktu z elementami żelaznymi lub stalowymi, cząsteczki rdzy mogą przedostać się do strumienia paliwa i wytrawić lub zetrzeć układ. Krople wody mogą powodować zużycie ścierne, ponieważ woda ma gorsze właściwości smarne niż samo paliwo. Woda może rozpuszczać niektóre zanieczyszczenia w paliwie, powodując powstawanie szkodliwych osadów w strumieniu paliwa. Wżery i łuszczenie się powłoki mogą wystąpić, gdy woda jest wystawiona na działanie ciepła i ciśnienia w ciasnych przestrzeniach. W chłodniejszym klimacie woda w paliwie może zamienić się w lód, który z kolei staje się twardym cząsteczką, która – jak wszyscy wiemy  – może uszkodzić silnik lub wtryskiwacze.

To tylko niektóre z bezpośrednich komplikacji, jakie woda może wprowadzić do układu paliwowego. Jeżeli nie podejmie się odpowiednich działań, woda może reagować z niektórymi substancjami chemicznymi zawartymi w paliwie i tworzyć „miękkie ciało stałe”, które może szybko zatkać filtry pokładowe, a nawet powodować osadzanie się osadów, które mogą zachowywać się jak twarde cząstki stałe. Obecność wolnej wody w zbiorniku zbiorczym lub na pokładzie statku może być przyczyną rozwoju mikroorganizmów, które szybko zatykają filtry, a także powstawania kwasu powodującego korozję elementów metalowych.

Jakkolwiek na to nie spojrzeć, woda w paliwie źle wpływa na silnik. Co więc można z tym zrobić?

Technologia ewoluuje, a wraz z nią musi ewoluować również testowanie

Choć filtry typu „barierowego” są nadal powszechne, technologia ta może nie zapewniać niezbędnej ochrony przed wodą w każdych warunkach pracy. W miarę jak przemysł przechodzi na olej napędowy o bardzo niskiej zawartości siarki (ULSD) i coraz więcej biodiesla, usuwanie wody z paliwa staje się coraz większym wyzwaniem. Po pierwsze, wiele nowych dodatków i biodiesli może zmieniać skład chemiczny paliwa, przez co usuwanie wody z paliwa stanie się znacznie trudniejsze. Te nowe substancje chemiczne (w tym środki powierzchniowo czynne i miękkie zanieczyszczenia, które wcześniej nie istniały) mogą pokrywać włókna filtrów i zmniejszać ich zdolność do odpychania wody. 

Aby stawić czoła rosnącym problemom z wodą, producenci pojazdów drogowych i terenowych zaczynają stosować wielostopniowe filtry koalescencyjne, które mogą być skuteczniejsze w usuwaniu wody przez cały okres eksploatacji filtra. Wielostopniowe filtry koalescencyjne paliwa pozwalają kropelkom wody gromadzić się i zwiększać swoją wielkość, zanim zostaną odepchnięte przez hydrofobowy ekran do obszaru zbierającego wodę. Choć udowodniono, że są skuteczniejsze w usuwaniu wody, niektórzy producenci oryginalnego wyposażenia (OE) wahają się przed wprowadzeniem tej nowej technologii, zwłaszcza w sprzęcie terenowym. Dzieje się tak częściowo dlatego, że metody testowania i badań różnią się, co prowadzi do nieporozumień co do istoty problemu.

„Obecne normy testowe ISO dotyczące usuwania wody rzeczywiście istnieją po to, aby porównywać jeden nowy filtr z kolejnym” – mówi Lundstrom. „Nie są one skuteczne w przewidywaniu, jak filtr będzie się sprawował w rzeczywistych zastosowaniach. Filtr jest nowy tylko raz; skuteczność filtra zmienia się przez cały okres jego użytkowania.

Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, większość testów przeprowadza się w warunkach laboratoryjnych, a nie w warunkach terenowych. „Badania laboratoryjne są dokładne, ale czasami nie dają pełnego obrazu” – mówi Lundstrom. „W terenie wyzwania są niemal nieograniczone. Testy terenowe pomagają nam lepiej zrozumieć wszystkie rodzaje zanieczyszczeń, z którymi mamy do czynienia, a tylko dzięki zrozumieniu tych zanieczyszczeń możemy opracować technologię, która pozwoli nam sobie z nimi poradzić. Firmy zajmujące się filtracją, które przeprowadzają testy produktów filtracyjnych w rzeczywistych warunkach, mają przewagę, jeśli chodzi o ochronę dzisiejszych zaawansowanych silników, zarówno na drogach, jak i poza nimi.

Chroń swoje dostawy, chroń swój sprzęt

Najprostszym sposobem zabezpieczenia silnika HPCR jest niedopuszczenie, aby woda dostała się do paliwa. „O wiele łatwiej jest zapobiec przedostaniu się wody do paliwa, niż później ją usuwać” – mówi Lundstrom. „Istnieje wiele sposobów, w jaki woda może przedostać się do twojego systemu zaopatrzenia w wodę, dlatego zalecamy kontrolowanie tego, co możesz kontrolować”.

Choć w przypadku większości silników HCPR filtracja pokładowa z efektywnym usuwaniem wody jest koniecznością, to nie jest to najlepszy punkt wyjścia. Na przykład, jeśli korzystasz z jakiegokolwiek magazynu paliwa, kluczowe jest zabezpieczenie tych zapasów. Istnieją trzy podstawowe sposoby dostania się wody do zbiornika: gdy jest dostarczane przez dostawcę paliwa, z atmosfery i poprzez kondensację. Dlatego skuteczna filtracja zbiorcza ma kluczowe znaczenie. Nawet najmniejszy zbiornik powinien być wyposażony w filtr na wlocie do zbiornika, aby zapobiec zmieszaniu się wstępnie zanieczyszczonego paliwa z istniejącym paliwem. Pompa powinna być wyposażona w filtr usuwający niezwiązaną wodę, która dostała się do sieci. Każdy otwór wentylacyjny lub odpowietrznik zbiornika powinien być wyposażony w system filtracji, aby zapobiec przedostawaniu się wody (i zanieczyszczeń) do atmosfery.

Nawet ta potrójna warstwa ochrony w przypadku zbiorników paliwa, połączona ze skuteczną filtracją na pokładzie, nie jest wystarczająca. Zbiorniki należy regularnie sprawdzać i czyścić. Brak pęknięć, luźnych połączeń i uszkodzonych uszczelek. Należy regularnie kontrolować wszystkie punkty przeładunkowe i regularnie testować paliwo w zbiorniku.

Warto było na koniec

Utrzymanie paliwa, a tym samym systemu HPCR, z dala od wody nie jest łatwe ani proste. Ale warto, zwłaszcza jeśli masz w planach przejechanie miliona mil.

*Artykuł ten został napisany i pierwotnie opublikowany w  Diesel Progress.

**Badanie przeprowadzono w centrach serwisowych reprezentujących 90 000 napraw rocznie na terenie Stanów Zjednoczonych i Brazylii, ze szczególnym uwzględnieniem południowej części USA ze względu na wilgotny klimat.