Повреждение двигателей загрязненным топливом

Загрязненное топливо может привести к преждевременному выходу из строя оборудования с любым сроком службы. Из-за чрезвычайно высокого давления таким повреждениям больше всего подвержено современное оборудование, оснащенное топливной системой с рампой высокого давления (HPCR). Твердые частицы обычно называют «грязью», однако такие загрязнения часто состоят из широкого спектра материалов, встречающихся в местах эксплуатации оборудования (уголь, железо, соль и т. д.), образующихся в топливных баках и трубопроводах (ржавчина, коррозия и т. д.), а также в двигателях (углеродистые материалы и частицы износа). 

Проблема

Повреждения, вызываемые твердыми частицами

Твердые частицы вызывают повреждения подвижных деталей топливных систем. Это может привести к проблемам с запуском, снижению мощности двигателя, проблемам с холостым ходом и полному выходу двигателя из строя. 

Изменение факела распыла форсунок HPCR может повлечь за собой возникновение проблем со сгоранием топлива и снижение общей работоспособности топливной системы. Высокая точность дозирования топлива, форма факела и синхронизация впрыска являются чрезвычайно важными условиями эффективной работы двигателя. Клапаны с шаровым седлом закрываются шариками диаметром всего 1 мм. Герметичность абсолютно необходима для надлежащего впрыска. Вызываемые эрозионным износом повреждения могут приводить к подаче избыточного количества топлива с понижением эффективности его использования и в конечном счете могут привести к простою. 

Задиры и абразивный износ могут также нарушать работу насоса. В современных двигателях с рампой высокого давления (HPCR) эти проблемы усугубляются жесткими допусками и чрезвычайно высоким давлением. В таких условиях наибольшие повреждения наносят мельчайшие частицы (размером 1–5 микрон), воздействие которых на поверхности деталей аналогично пескоструйной обработке.

Допустимые концентрации твердых частиц 

В некоторых регионах 38 000 литров (10 000 галлонов) обычного дизельного топлива могут содержать до 700 г (1 1/2 фунта) твердых частиц, что в 1000 раз превышает предельное значение 0,7 г (1/4 унции) на 38 000 литров (10 000 галлонов) для топливных систем HPCR. В действительности «нормальной» концентрации твердых частиц не существует. Производители форсунок явно заявляют, что вызванные попаданием твердых частиц в двигатель повреждения являются не заводским дефектом, а результатом использования загрязненного дизельного топлива, которое не подходит для топливных систем HPCR. В конечном итоге ответственность за топливо и последствия его применения несет конечный пользователь. 

Как грязь попадает в топливо?

Пыль и грязь присутствуют повсюду; их особенно много на рабочих площадках. Нефтеперерабатывающие заводы производят достаточно чистое дизельное топливо, однако при каждой транспортировке или хранении топлива оно загрязняется. Ниже перечислены некоторые основные факторы загрязнения топлива.

Трубопроводы: состояние большинства трубопроводов оставляет желать лучшего. На нефтеперерабатывающих заводах в топливо обычно добавляют ингибиторы коррозии для защиты трубопроводов, однако при прохождении через трубопроводы топливо все же захватывает частицы ржавчины и другие твердые частицы. 

Баржи и железнодорожные цистерны: как часто их сливают и очищают? Какую жидкость перевозили в них последний раз? Откуда она поступила? Сколько этой жидкости оставалось в емкости, когда заливали ваше топливо? Как долго груз был в пути? Были ли емкости герметично закрыты? Существует множество возможностей проникновения загрязнений в топливо. 

Емкости на нефтебазе: обычно часто сливаются и заливаются, поэтому внешние загрязнения не успевают попасть в топливо. Заливалось ли в емкость загрязненное топливо из трубопровода или баржи? Могли ли крупные частицы загрязнений осесть на дне емкости? Как часто очищается емкость? Была ли она только что заполнена? Был ли поднят со дна осадок в процессе заполнения емкости? Насколько заполнена была емкость при перекачке топлива в автоцистерну? Чистота топлива зависит от множества факторов. 

Емкости для хранения: емкости для наливного хранения топлива на объекте, как правило, реже сливаются и заливаются по сравнению с емкостями на нефтебазе. Наряду с упомянутыми выше проблемами емкости на объектах и рабочих площадках подвергаются воздействию других источников загрязнения. К ним относятся, например, попадание грязи и воды, образование конденсата, ржавчины, коррозии, размножение микробов, выпадение глицерина, нестабильность добавок. Одними из основных факторов, влияющих на качество топлива, являются время и температура. 

Перекачка топлива: как далеко расположена раздаточная колонка от емкости для наливного хранения дизельного топлива? Чем длиннее трубопровод, тем выше вероятность загрязнения перекачиваемого по нему топлива. Поддерживаются ли в чистоте дозирующие краны раздаточной колонки? Их когда-нибудь роняли на землю? Как их очищали после этого? Чисты ли заливные горловины топливных баков оборудования? Пересмотрите отношение к поддержанию чистоты, учитывая чрезвычайно жесткие допуски топливной системы. Возможно, после этого вы будете внимательнее относиться к чистоте. 

Топливные баки оборудования: Загрязнение топлива продолжится даже после того, как оно попадет в оборудование. В каком состоянии находится топливный бак? Возможно, в использовании оборудования были длительные перерывы? Какая защита установлена в системе впуска воздуха оборудования? Тяжелое оборудование используется в экстремальных условиях, обычно при сильной загрязненности. 

Двигатели: даже если топливо в баке идеально чистое, оно может загрязняться при прохождении через топливную систему. При механическом трении образуются частицы износа. Высокая температура и чрезвычайно высокое давление в современном двигателе приводят к коксованию и образованию углеродистых материалов на форсунке. Большая часть этих образуемых в системе частиц возвращаются в топливный бак вместе с несгоревшим дизельным топливом.

Решение

Если твердые частицы повреждают оборудование или быстро засоряют фильтры, необходимо сначала выявить проблему, проверив чистоту топлива во всех критических точках: при доставке, в емкости для наливного хранения и в раздаточной колонке. Это позволит определить приоритет действий, направленных на повышение качества топлива: очистка топлива перед перекачкой, улучшение условий хранения в емкости, установка систем фильтрации в раздаточных колонках и т. д. 

Получение чистого топлива 

Если уровень чистоты поставляемого дизельного топлива ниже требуемого, необходимо обсудить это с поставщиком. Скорее всего, поставляемое топливо полностью соответствуют принятым в отрасли требованиям, поэтому поставщик, вероятно, не делает ничего противоправного. Тем не менее, важно соблюдать общепринятые правила обращения с топливом. Качество дизельного топлива у разных поставщиков может сильно отличаться из-за их разного подхода к ведению дел. Выбор хорошего поставщика дает много преимуществ. Настоятельно не рекомендуется принимать решения о закупках, основанные исключительно на цене. Расходы при поставке некачественного топлива значительно превысят экономию в несколько рублей за литр при выборе самой низкой цены. Если играть в «дизельную лотерею», рано или поздно вы проиграете. Крупные потребители дизельного топлива могут устанавливать собственные требования и убедить поставщика установить системы фильтрации на нефтебазе или на автоцистернах, однако в большинстве случаев этот вариант недоступен. Поэтому вам придется самостоятельно проверять, подходит ли уровень чистоты топлива для используемого оборудования. Средний уровень чистоты доставляемого топлива значительно варьируется в разных регионах. 

Тестирование — это единственный способ точно оценить чистоту дизельного топлива. Можно воспользоваться услугами любой авторитетной лаборатории, которая проводит анализ нефтепродуктов. Можно также использовать комплект тест-полосок для определения количества частиц и USB-микроскоп. 

Очистите топливо перед тем, как перекачать его для хранения

Установите высокоэффективную однопроходную систему фильтрации на входе в емкость для наливного хранения, чтобы очистить топливо до рекомендованного уровня чистоты. Это позволит защитить не только оборудование, но и ваши инвестиции в дизельное топливо. Кроме того, это предотвратит повреждение емкости для хранения из-за перекачки некачественного топлива. Тщательная очистка емкости — это дорогостоящая и трудоемкая процедура.

Защитите инвестиции в дизельное топливо при хранении

Рабочие площадки, как правило, сильно загрязнены, поэтому при каждой транспортировке или хранении топлива оно продолжает загрязняться. Необходимо предотвратить попадание дополнительных загрязнений в дизельное топливо после того, как оно попадет в емкость для наливного хранения. Это по силам любому пользователю топлива. Загрязнения могут попадать в емкость для наливного хранения и топливные баки оборудования при доставке, из воздуха, из емкости/бака или при прямом контакте. Чтобы избежать этого, следует соблюдать общепринятые правила обращения с топливом. 

Контрольный перечень правильного обращения с топливом

• Осмотрите все емкости и убедитесь, что они герметичны, не имеют трещин, ослабленных фитингов или других 
  отверстий, через которые могут проникнуть загрязнения. 
• Осмотрите все сапуны. Многие трубки сапунов практически не защищены от переносимых по воздуху загрязнений. Чтобы обеспечить защиту от загрязнений, установите высокоэффективные фильтры сапунов. Комбинированный сапун с воздушным фильтром и влагопоглотителем (гигроскопичный сапун) подходит лучше всего, поскольку он обеспечивает защиту от загрязнений и влаги. 
• Осмотрите все точки перекачки и раздаточные колонки. Примите меры по предотвращению попадания загрязнений в систему по неосторожности. 
• Регулярно осматривайте внутренние поверхности емкости для наливного хранения. Протестируйте пробы топлива, взятые у дна, в средней и в верхней частях емкости, чтобы определить наличие грязи, воды или других загрязнений. 
• Периодически сливайте и очищайте емкость, если заливаемое в нее новое топливо загрязняется. . 

Для очистки содержимого емкости можно также использовать тележку с фильтрами. Она прекрасно подходит для фильтрации небольших объемов дизельного топлива. Перед тем как подсоединить тележку с фильтрами, убедитесь, что в емкости осталось немного топлива. Это позволит эффективно удалить скопившиеся на дне загрязнения, не смешивая их с большим объемом более чистого топлива.

Фильтрация топлива в раздаточной колонке

Поскольку источниками загрязнения могут быть нестабильные жидкости и сама емкость, заключительную фильтрацию рекомендуется проводить у раздаточной колонки. Фильтрация на этом этапе имеет первостепенную важность. Она гарантирует подачу в ценное оборудование только чистого топлива, не содержащего влаги. В зависимости от расхода и общей потребности в дизельном топливе для фильтрации у раздаточной колонки может быть достаточно установки одного фильтра на топливном насосе. Систему фильтрации можно масштабировать для работы с любым потоком топлива от одного насоса низкого расхода до коммерческой нефтебазы с огромными потоками. 

Эффективность фильтра

Не все фильтры дизельного топлива одинаковы. Некоторые фильтры способны задерживать только крупные частицы загрязнений, другие удаляют более 99,9% всех частиц загрязнений размером вплоть до одноклеточной бактерии. Выберите фильтр, который сможет очистить дизельное топливо до рекомендованного уровня чистоты. Для этого фильтр для емкостей наливного хранения должен быть таким же эффективным, как бортовой топливный фильтр тонкой очистки, рекомендованный производителем оборудования. Количество частиц размером менее 4 микрон значительно превышает количество более крупных частиц загрязнений. Если фильтр не сможет эффективно задерживать частицы такого размера, оборудование останется незащищенным, а срок службы бортовых фильтров сократится. Независимо от выбранного фильтра анализ проб топлива является единственным достоверным способом убедиться, что топливо достаточно чистое.

Бортовые фильтры

С внедрением топливных систем HPCR требования к бортовой фильтрации топлива росли в геометрической прогрессии. Одной из причин рекомендовать фильтрацию поступающего из емкости топлива перед заправкой оборудования является защита бортовых топливных фильтров. Это значительно продлит срок службы бортового фильтра и создаст дополнительную линию обороны, чтобы гарантировать заявленный срок службы всех компонентов топливной системы и эффективность технического обслуживания с установленными интервалами. 

В настоящее время к фильтрам предъявляются повышенные требования в отношении размера задерживаемых частиц, эффективности (процента задерживаемых частиц) и общего объема удерживаемых загрязнений. Современные высокотехнологичные синтетические фильтрующие материалы отличаются повышенной эффективностью фильтрации и увеличенным объемом удерживаемых загрязнений. Однако возможность использования фильтра в каком-либо конкретном варианте применения не означает, что он соответствует спецификациям производителя оригинального оборудования. Наличие перекрестных ссылок на фильтры не обязательно означает их одинаковую производительность. 

Следуйте спецификациям производителя оборудования и проверяйте не только размер задерживаемых частиц, но и коэффициент бета (эффективность) фильтра. 10-микронный фильтр, который задерживает только половину (бета 5(c) = 2) всех частиц размером 10 мкм и более, не равен 10-микронному фильтру, который задерживает 99,9% всех частиц загрязнений размером 10 мкм и более (бета 10(c) = 1000). Доказано, что топливные фильтры Donaldson соответствуют спецификациям производителя оборудования или превышают их.