Анализ загрязнения топлива

АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТОПЛИВА

Л.Г. Татаров, Ю.С. Тарасов

Аннотация. Рассмотрены четыре типы фильтров, предложен разработанный топливный фильтр. Ключевые слова: фильтр, очистка, загрязненность, топливо, механические примеси.

Топливо можно эффективно использовать только тогда, когда их физико-химические и эксплуатационные свойства соответствуют требованиям стандартов или технических условий.

На подачу топлива влияют присутствие в топливе механических примесей и воды; вязко-стно-температурные свойства топлива; температура помутнения и застывания.

Как известно, в топливоподающей аппаратуре дизелей имеются прецизионные детали (зазор в плунжерной паре топливного насоса 1,5—2,0 мкм), и это предопределяет очень высокие требования к чистоте дизельного топлива. Механических примесей и воды в дизельном топливе быть не должно.

Опыт применения топлив, особенно в сельском хозяйстве, показывает, что при нарушении правил их транспортировки, складирования, перекачки и заправки в баки в топливо попадают вода и различные примеси, которые не только резко увеличивают износ топливной аппаратуры и двигателя, но могут вызвать и отказы их работы. Этому способствует то, что загрязнения, вследствие большей вязкости дизельного топлива, оседают на дно топливных баков и емкостей для хранения значительно медленнее, чем в бензине.

Показатели качества дизельного топлива существенно ухудшаются при попадании в топливо воды. Вода присутствует в топливе в свободном или в растворенном состоянии. Но

Информация об авторах

Тарасов Юрий Сергеевич, аспирант кафедры технической механики Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии, E-mail: Tarasov.US@mail.ru.

Татаров Лева Григорьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технической механики Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии.

чаще всего наблюдается присутствие воды в обоих состояниях одновременно.

Свободная вода находится в топливе в виде эмульсии, причем если размер капель составляет доли микрона, то топливо даже не теряет прозрачности; с увеличением размера капель топливо постепенно мутнеет и становится непрозрачным. Растворимость воды в топливе зависит от температуры и может изменяться от 0,003 % при 0°С до 0,01 % при 27 °С.

Загрязнение дизельного топлива значительно возрастает при работе факторов в запыленных условиях. При содержании пыли в воздухе 1—2,5 г/м3 загрязнений в топливе в 2— 3 раза больше, чем в момент заправки. Рекомендуется, например, перед заправкой дизельного топлива в баки отстаивать его в емкостях в течение 10 дней.

Самым надежным способом очистки дизельного топлива является фильтрация, поэтому топливоподающая система дизелей обязательно включает фильтры, назначение которых — максимально возможно защитить топливный насос высокого давления, форсунки и двигатель в целом ог механических примесей, которые по тем или иным причинам накапливаются в топливе.

В соответствии с назначением фильтров их можно разделить на следующие типы:

а) фильтры предварительной очистки топлива;

б) фильтры грубой очистки топлива;

в) фильтры тонкой очистки топлива;

г) предохранительные фильтры.

Предварительные фильтры в виде фильт-

ров-приемников располагаются в заправочных горловинах расходных баков и в виде фильтров-отстойников в топливопроводах до подкачивающей помпы. Такие фильтры удерживают весьма крупные частицы, которые могут случайно оказаться в дизельном топливе. Поэтому предварительные фильтры предупреждают от загрязнения крупными частицами, в результате которых может возникнуть аварийное состояние подкачивающей помпы и топливной системы на пути от расходного бака до фильтров грубой или тонкой очистки топлива.

Фильтры г рубой очистки включаются в топливопровод низкого давления после подкачивающей помпы и реже перед ней. В выполненных конструкциях фильтров грубой очистки сетчатой, проволочной, ленточной и пластинчатой конструкций тонкость отсева лежит в пределах 50—150 мк (тонкость отсева озна-

чает размер наиболее крупных частиц, которые не удерживаются фильтром). Меньшая тонкость отсева (численно более высокая 100— 150 мк) характерна для фильтров крупных, малооборотных двигателей. По этой причине фильтры грубой очистки не могут заметным образом разгрузить филыр тонкой очистки топлива и увеличить срок службы его фильтрующего элемента. Фильтры грубой очистки топлива обеспечивают лишь надежность работы топливной аппаратуры, которая заключается в отсутствии неисправностей случайного, аварийного характера. Такие неисправности могут вызываться попаданием в топливную аппаратуру относительно крупных частиц механических примесей. Следствием попадания таких частиц может быть задир и зависание плунжеров топливных насосов, зависание игл и отрыв сопел форсунок, разрыв топливопроводов высокого давления и т.д. При работе дизеля в запыленных условиях фильтры грубой очистки могут снижать износ деталей топливоподкачивающей помпы, если они устанавливаются перед помпой.

Фильтры тонкой очистки топлива устанавливаются только после топливоподкачивающей помпы за фильтром грубой очистки или вместо него. Выполненные конструкции фильтров тонкой очистки имеют тонкость отсева менее 20 мк. Очевидно, что топливные фильтры с такой тонкостью отсева уменьшают износ топливной аппаратуры, так как удерживают заметную часть механических примесей, размер которых обычно может достигать до 30 мк. Эффективность работы фильтров тонкой очистки топлива по мере увеличения их тонкости отсева должна возрастать, в связи с тем, что возрастает число частиц механических примесей по мерс уменьшения их размеров.

Последний тип топливных фильгров — предохранительные фильтры, являются частью форсунок, а иногда и топливных насосов. Тонкость отсева исполненных конструкций сетчатых, щелевых, металлокерамических предохранительных фильтров лежит в пределах 40—100 мк. Предохранительные фильтры предназначены для отсеивания из топлива частиц технологического загрязнения в виде следов механической обработки деталей, окалины с термически обработанных деталей, частиц фильтрующих материалов, которые могут попасть в топливо после его фильтрации в грубых и тонких фильтрах. Ввиду малой грязеёмкости

предохранительных фильтров их следует применять лишь в сочетании с фильтрами грубой очистки, тонкость отсева которых должна быть численно ниже тонкости отсева предохранительных фильтров. Предохранительные фильтры, как и все другие, за исключением фильтров тонкой очистки топлива, обеспечивают надежность работы топливной аппаратуры и не снижают ее износа. [ 1 ]

Для повышения степени очистки топлив от механических примесей и воды предлагается разработанный топливный фильтр (рисунок 1), отличающийся от существующих технических средств эффективностью очистки и удобством обслуживания.

Рисунок 1 - Топливный фильтр

1-крышка; 2-впускное отверстие;

3-отражатель; 4-успокоитель; 5-сетчатый

фильтрующий элемент; 6-центральный стер-жень;7-верхняя опорная пластина; 8-нижняя опорная пластина; 9-влагопоглощающий материал; 10-выходное отверстие; 11 -отверстие для отвода топлива; 12-сливная пробка.

Работает топливный фильтр следующим образом. Топливо поступает в фильтр через отверстие 2 для подвода топлива в крышке 1, при этом попадание не отстоявшегося топлива к сетке фильтрующего элемента предохраняется отражателем 3. Далее топливо стекает по конусной поверхности успокоителя 4 через щель между внутренней стенкой стакана и наружной кромкой успокоителя. Конусная поверхность успокоителя обеспечивает равномерное распределение стока топлива по периметру стакана. Вследствие потери скорости потока топлива крупные частицы примесей оседают на дне стакана. Затем топливо проходит к сетчатому фильтрующему элементу 5, зафиксированного на центральном стержне 6 с помощью верхней 7 и нижней опорной пластины 8. Далее топливо попадает в полость, где находится влагопоглощающий материал 9, установленный внутри сетчатого фильтрующего элемента. Проходя через обои фильтры, топливо очищается от мелких механических примесей и от воды. Затем топливо по выходному отверстию 10 через отверстие в стержне 11 поступает в топливную систему. Слив отстоя осуществляется через отверстие в стакане посредством отворачивания сливной пробки 12. Для очистки фильтрующего элемента, он сделан съемным. [ 2]

Данный топливный фильтр позволит практически полностью удалить из дизельного топлива механические примеси и воду. Это способствует более полному сгоранию топлива, снижению его расхода, увеличению срока службы топливных насосов и форсунок.

Список использованных источников

1 Жужиков, В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензии/ В.А. Жужиков.- М: Химия, 1971.- 440с.

2 Пат. на полезную модель 79447 Россия, ВО ГО 27/00. Устройство для очистки жидкостей / Ю.С. Тарасов, Д.Е. Молочников, Л.Г. Татаров; Ульяновская ГСХА.-№2008113495. Заяв. 21.07.08. Опубл. 10.01.2009; Бюл.№1.