Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Судовые котельные установки: Методические указания по выполнению лабораторных работ

Голосов: 1

Методические указания предназначены для курсантов, изучающих дисциплину "Судовые котельные установки" (СКУ). Методические указания составлены на основании примерной программы дисциплины "Судовые котельные и паропроизводящие установки" для направления подготовки дипломированного специалиста по специальностям 658000 "Эксплуатация водного транспорта и транспортного оборудования" и 240500 "Эксплуатация судовых энергетических установок".

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
    КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
              УНИВЕРСИТЕТ

       КАФЕДРА СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
                 УСТАНОВОК




 СУДОВЫЕ КОТЕЛЬНЫЕ
     УСТАНОВКИ
  Методические указания по выполнению лабораторных
работ для курсантов специальности 240500 «Эксплуатация
           судовых энергетических установок».
               Квалификация — инженер




         ПЕТРОПАВЛОВСК-КАМЧАТСКИЙ 2003
ББК 39.455.1


   Г12
УДК 621.181.27:629.12

   Составитель С. В. Гаврилов, доцент кафедры судовых энергетиче-
ских установок КамчатГТУ

   Рецензент С. А. Жуков, доцент кафедры судовых энергетических
установок КамчатГТУ

   Методические указания предназначены для курсантов, изучающих
дисциплину "Судовые котельные установки" (СКУ).
   Методические указания составлены на основании примерной про-
граммы дисциплины «Судовые котельные и паропроизводящие уста-
новки», рекомендованной Министерством образования России для
направления подготовки дипломированного специалиста 658000 "Экс-
плуатация водного транспорта и транспортного оборудования", специ-
альность 240500 "Эксплуатация судовых энергетических установок", в
2001 г.
   Методические указания учитывают требования Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования
«Направление подготовки дипломированного специалиста 653300
"Эксплуатация транспорта и транспортного оборудования"» по специ-
альности 240500 «Эксплуатация судовых энергетических установок»,
квалификация выпускника — инженер, утвержденного Министерст-
вом образования Российской Федерации 5 апреля 2000 г.

   Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании ка-
федры СЭУ КамчатГТУ от 2 февраля 2003 г. Протокол № 7.




                                              © КамчатГТУ, 2003
                                            © С. В. Гаврилов, 2003


      ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ
               ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ


   Перед началом выполнения лабораторных работ учащиеся под ру-
ководством преподавателя знакомятся с оснащением лаборатории и
получают инструктаж по технике безопасности при работе с инстру-
ментами, оборудованием и химическими реактивами. О проведенном
инструктаже производится отметка в журнале по технике безопасно-
сти лаборатории.
   В ходе лабораторных работ используются легковоспламеняющиеся
и токсичные химические соединения и реактивы. При работе с ними
следует соблюдать меры предосторожности:
   — кислоты и щелочи, попавшие на наружные кожные покровы, не-
обходимо смывать сильной струей воды;
   — при попадании кислоты в глаза, последние необходимо промыть
двухпроцентным раствором соды;
   — при попадании щелочи в глаза, их необходимо промыть слабым
раствором борной кислоты;
   — реактивы, используемые при проведении химических анализов,
необходимо хранить только в сосудах с закрытыми пробками;
   — в помещении лаборатории запрещается пользоваться открытым
огнем и курить; на рабочем месте и около него запрещается хранить
горючие вещества, кроме пробы топлива, с которой производится
работа;
   — использованные жидкости должны немедленно выливаться в
сборную емкость;
   — у рабочего места лаборатории должны находится пенный огне-
тушитель, огнеупорное одеяло, ящик с песком и совок;
   — особую осторожность следует соблюдать при работе с порош-
ком гидрида (карбида) кальция. Нельзя допускать попадания реактива
на кожу рук, а в случае его попадания — необходимо протереть кожу
чистой ветошью и только после удаления реактива вымыть ее водой с
мылом;
   — при обнаружении каких-либо неисправностей оборудования не-
обходимо немедленно сообщить об этом ведущему преподавателю или
заведующему лабораторией.

                                3


                   ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1


         ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
                КОТЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

   Цель работы: Приобретение навыков определения основных пока-
зателей качества котельного топлива в судовых условиях при помощи
комплектной экспресс-лаборатории типа СКЛАМТ-1.

   Задание: Изучить назначение и устройство экспресс-лаборатории
типа СКЛАМТ-1, методику определения с ее помощью основных по-
казателей качества котельного топлива.

                      1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

   Все судовые топлива по вязкости при температуре 50 оС подразде-
ляются на три группы. Предельные физико-химические показатели
этих групп приведены в табл. 1.1.
                                                             Таблица 1.1
                Вязкость,   Плотность    Содержа-    Коксуе-    Золь-
      Вид       сСт, при    при 20 оС,   ние серы,   мость,     ность,
    топлива       50 оС      кг/м3, не     %, не      %, не     %, не
                              более        более      более     более
 Маловязкое       до 12        890          1,5        0,5       0,05
 Средневязкое    12—150        970          2,5        9,0       0,20
 Высоковязкое   выше 150      1015          4,3        —         0,20
   По основному назначению судовые топлива классификацией Shell
Marine Fuel Specifications 1986 г. разделяют на следующие группы:
   — морской газойль (Marine Gas Oil) MGO;
   — морское дизельное топливо (Marine Diesel Oil) MDO;
   — вязкие топлива (Intermediate Fuel Oil или Thin Fuel Oil) IFO,
TFO;
   — высоковязкие топлива (Heavy Fuel Oil или Residual Fuel Oil)
HFO, RFO;
   — бункерные мазуты (Bunker Fuel Oil) BFO.
   Показатели качества топлива регламентируются международными
и национальными (государственными) стандартами, техническими
условиями, а также ведомственными спецификациями. Международ-
ные и национальные стандарты устанавливают лишь наиболее общие
требования по важнейшим характеристикам топлив. Технические ус-
ловия и ведомственные спецификации регламентируют конкретные
требования по всем их основным физико-химическим показателям.

                                 4


   До 1982 г. не существовало международных технических условий,
отражающих специфические требования к топливам для СЭУ. Первы-
ми из них стал Британский стандарт BSMA 100:1982. В 1987 г. Меж-
дународной организацией стандартизации ISO был создан стандарт
ISO/DIS 8217, уточненный в 1996 г. Другими широко применяемыми
техническими условиями являются требования SIMAC для тяжелых
топлив, разработанные в 1990 г. Они отличаются от требований
ISO/DIS 8217 ужесточением показателей и введением дополнительных
характеристик.
   Несмотря на введение в действие указанных стандартов, в между-
народной практике в настоящее время распространено другое обозна-
чение средне- и высоковязких топлив: IFO-30, IFO-40, IFO-180, и т. д.,
в которой цифровое обозначение соответствует значению кинематиче-
ской вязкости в сСт при температуре 50 оС.
   Ограничительный перечень топлив отечественного производства,
допускаемых для котельных установок рыбопромысловых судов, ус-
тановлен отраслевым стандартом ОСТ 15.360-86 "Топлива отечест-
венные и зарубежные для судов флота рыбной промышленности. Но-
менклатура. Порядок назначения и применения". Этот перечень при-
веден в табл. 1.2.
                                                            Таблица 1.2
              Основная марка                Дублирующая марка
1. Дизельное топливо Л-62 по ГОСТ 305- Дизельное топливо утяжеленного
82                                     фракционного состава (УФС) по
                                       ТУ 38.001355-86
                                       Судовое маловязкое топливо
                                       (СМТ) по ТУ 38.101567-87
2. Моторное топливо ДТ, ДТВК, ДМВК по Газотурбинное     топливо   ТГ,
ГОСТ 1667-68                           ТГВК по ГОСТ 10433-75
3. Мазут флотский Ф5, Ф12 по ГОСТ Моторное топливо ДТ, ДТВК по
10585-75                               ГОСТ 1667-68
                                       Моторное топливо ДМВК по
4. Мазут топочный 40 по ГОСТ 10585-75 ГОСТ 1667-68
                                       Мазут    топочный     40    по
5. Мазут топочный 100 по ГОСТ 10585-75 ГОСТ 10585-75
   Этот же отраслевой стандарт устанавливает примерное соответст-
вие основных характеристик различных видов отечественных и зару-
бежных судовых топлив, табл. 1.3 [3].
   Основными документами на принятую партию топлива являются
паспорт качества (сертификат), в котором приведены основные пока-
затели, характеризующие качество топлива, и коносамент (накладная),
заверенная подписями выдающего и принимающего топливо лиц и



                                  5


судовой печатью. Использование нефтепродуктов, не имеющих сер-
тификата, запрещается.
   Перед приемкой топлива на судно необходимо получить на бунке-
ровщике сертификат и убедиться, что показатели качества топлива
соответствуют требуемым, в противном случае его приемка запреща-
ется. Накладная и сертификат вместе с отчетом по ГСМ и теплотехни-
ческим отчетом по прибытии судна из рейса представляются старшим
механиком в механико-судовую службу судовладельца. Они служат
основными документами для учета выполнения норм расхода топлива
и достигнутой экономии.
                                                            Таблица 1.3
      Отечественное топливо                 Зарубежное топливо
                                      Между- BSMA:100 ISO/DIS 8217
 ГОСТ или ТУ         Топливо         народная
                                      класси-
                                     фикация
                    Маловязкое
ГОСТ 305-82     Дизельное Л-62        MDO       M1, M2    DMB, DMC
                Дизельное Л-35        MGO        M3       DMX, DMA
ТУ 38.001355-86 Топливо утяжелен-     То же     То же       То же
                ного фракционного
                состава
ТУ 38.101567-87 Топливо маловязкое      "          "           "
                судовое
                   Средневязкое
ГОСТ 1667-68    ДТВК                IFО-20
ГОСТ 10433-75   ТГВК                  —           —
ГОСТ 10433-75   ТГ                    —           —           —
ГОСТ 1667-68    ДТ                  IFО-40        —           —
ГОСТ 10585-75   Флотский мазут Ф5   IFО-40        М4          —
ГОСТ 10585-75   Флотский мазут Ф12 IFО-80         M4        RMB10
ГОСТ 1667-68    ДМВК               IFО-120        —         RMB10
                                                            RMB15
                  Высоковязкое                   —
ГОСТ 10585-75   Топочный мазут 40    IFО-230     M6         RME25
ГОСТ 10585-75   Топочный мазут 100   IFО-600     M11        RMK45
Аналогов нет                         IFО-700     M12        RMH55
   Если в процессе приемки топлива на судно возникают сомнения в
его качестве, его экспресс-анализ может быть проведен при помощи
экспресс-лаборатории. При обнаружении несоответствия показателей
топлива указанным в сертификате, приемка должна быть прекращена.
На принимающем и выдающем топливо судах отбираются пробы для
анализа в лабораторных условиях с целью установления причин
ухудшения качества топлива и определения виновных лиц.

                                 6


   Учет расхода топлива на судне ежесуточно ведется третьим меха-
ником, который предоставляет сведения старшему механику и регист-
рирует их в машинном журнале теплохода.

                    2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

    2.1. Определение плотности топлива
    Определение плотности производится при помощи денсиметров
общего назначения. В комплект экспресс-лаборатории типа СКЛАМТ-
1 входят денсиметры с пределами ареометрических шкал 0,7—0,76;
0,76—0,82; 0,82—0,88; 0,88—0,94; 0,94—1,0 г/см3.
    Плотность топлива определяется в следующем порядке.
    2.1.1. Пробоотборник с мазутом необходимо выдержать при темпе-
ратуре окружающей среды так, чтобы его температура отличалась от
температуры окружающего воздуха не более чем на 5 оС.
    2.1.2. Налить пробу мазута в чистый сухой мерный цилиндр, опус-
тить в него денсиметр, держа его за верхний конец.
    2.1.3. Произвести отсчет по верхнему краю мениска, который дол-
жен находится на уровне глаз. Измеренное значение плотности соот-
ветствует температуре опыта, показываемой термометром, располо-
женным на дверце ящика лаборатории.
    2.1.4. Для определения количества топлива, принятого на борт суд-
на, следует найти его плотность при температуре приемки, которая мо-
жет отличатся от указанной в сертификате (20, 50, 80 оС). Для сравне-
ния фактической и указанной в сертификате плотностей следует при-
вести фактическую плотность, определенную экспериментально, к
температуре, указанной в сертификате. Приведение плотности осуще-
ствляется по формуле
                                   ρt1 = ρt + у(t – t1)                     (1.1)
где        ρt1 — плотность топлива, приведенная к температуре, ука-
занной в паспорте качества, г/см3;
            ρt — плотность топлива, найденная анализом, г/см3;
             y — температурная поправка, г/(оС·см3), зависящая от
плотности топлива, табл. 1.4;
              t — температура пробы топлива, оС;
             t1 — температура приведения, оС.
                                                                      Таблица 1.4
 Плотность, г/см3      0,69—0,74         0,74—0,82        0,82—0,89   0,89—0,97
 Поправка у              0,0009            0,0008           0,0007      0,0006
   2.1.5. Измерение плотности остаточных топлив с вязкостью более
210 сСт (28 оВУ) производят после их разбавления равным объемом
керосина или дизельного топлива. Измеренную плотность полученной

                                          7


смеси вначале приводят к нужной температуре по формуле (1.1), а
затем по выражению (1.2) вычисляют плотность остаточного топлива,
г/см3,
                             ρсм = 2ρсм – ρд                         (1.2)
где          ρсм — плотность смеси;
             ρд — плотность керосина или дизельного топлива при той
же температуре, что и плотность смеси.
   2.1.6. Данные замеров и приведенные плотности заносят в табл. 1.5.
                                                              Таблица 1.5
     Вид        Измеренная     Температура     Поправка    Приведенная
   топлива       плотность     окружающей         у         плотность
                                        о
                    ρt          среды t, С                     ρt1
 Дизельное
 Остаточное
   2.2. Определение содержания в топливе воды
   Метод основан на измерении разности температур пробы топлива,
возникающей в результате протекания экзотермической реакции меж-
ду содержащейся в нем водой и порошком гидрида кальция. Реакция
взаимодействия воды и гидрида кальция протекает по схеме
                   2Н2О + СаН2 = Са(ОН)2 + 2Н2 + Q.
   Количество выделяющегося в ходе указанной реакции тепла прямо
пропорционально содержанию в топливе воды.
   Содержание влаги определяют следующим образом.
   2.2.1. Пробоотборник заполняется топливом на 3/4 уровня, проба
подогревается до 40—50 оС и в течение нескольких минут перемеши-
вается встряхиванием.
   2.2.2. Подготовленная проба наливается в сухую, чистую пробирку
до отметки 10 мл, выдерживается до приобретения температуры ок-
ружающей среды (по показаниям термометра, вставленного в пробир-
ку).
   2.2.3. При помешивании термометром в пробу засыпают навеску
порошка гидрида кальция. При наличии влаги температура пробы
начнет медленно повышаться. Через 7—10 минут определяют ее ко-
нечную температуру и по разности начальной и конечной температур
с помощью номограммы, расположенной на верхней панели лаборато-
рии (рис. 1.1), находят содержание в топливе воды.
   Если после добавления гидрида кальция температура пробы увели-
чивается не более чем на 0,5 оС, то топливо влаги не содержит.
   Примечание. Топливо, содержащее более 2 % воды, и вязкие топлива не-
обходимо разбавлять не содержащим влаги керосином или дизельным топли-
вом. Для этого в мерный цилиндр наливают 20 мл топлива и добавляют разба-


                                   8


витель до отметки 100 мл. После перемешивания выполняют анализ пробы,
полученный результат увеличивают в 5 раз.




   Рис. 1.1. Номограмма для определения содержания в топливе воды

   2.3. Определение температуры вспышки
   Определение температуры вспышки топлива производится путем
визуального наблюдения воспламенения паров нефтепродуктов от
нагретой электрическим током спирали воспламенителя. Температура
пробы измеряется электрическим термометром.
   Прибор для определения вспышки нефтепродуктов состоит из двух
блоков: нагревателя с тиглем и датчика температуры; блока стабилизи-
рованного питания с измерительным прибором.
   Перед проведением опыта необходимо проверить состояние при-
бора, установить воспламенитель, проверить его нажатием кнопки в
течение 5 с.
   Определение температуры вспышки производится в следующем
порядке.
   2.3.1. Прибор прогревается до 100 оС, для чего снимается воспла-
менитель, прибор закрывается защитным колпачком, переключатель
предела нагрева устанавливается в положение "90—110 оС", переклю-
чатель шкал термометра — в положение "50—150 оС".
   2.3.2. После прогрева прибора переключатель предела нагрева ус-
танавливается в положение "0", защитный колпачок снимается и при-
бор охлаждается до температуры 50 оС.
   2.3.3. Топливо наливается в тигль с нанесенной на дне буквой "Т"
до уровня проточки. Воспламенитель устанавливается так, чтобы край



                                   9


его спирали был ниже верхнего края тигля на толщину проволочки.
Прибор закрывается защитным колпачком.
    2.3.4. Переключатель предела нагрева устанавливается на два ин-
тервала выше предполагаемой температуры вспышки. Рост температу-
ры контролируют по нижней шкале прибора (50—150 оС). Скорость
роста температуры не должна превышать 2 оС в минуту. Ее регулиру-
ют переключением предела нагрева.
    2.3.5. Примерно за 10 оС до предполагаемой температуры вспышки
начинают наблюдение через смотровое окно колпачка. Кнопку вос-
пламенителя нажимают через каждые 2 оС и держат нажатой примерно
5 с. При появлении вспышки фиксируют температуру на шкале.
    2.3.6. Прибор отключают от сети, снимают защитный колпачок,
вынимают при помощи пинцета воспламенитель и тигль. Внимание!
Горячий тигль может вызвать ожоги! После охлаждения тигля до 50 оС
опыт повторяют с новой пробой топлива. Расхождение между резуль-
татами не должно превышать 3 оС. Результаты заносят в табл. 1.6.
                                                              Таблица 1.6
        Вид                        Температура вспышки, оС
     топлива             опыт 1               опыт 2         принятая
 Дизельное
 Остаточное
   Примечание. Истинная температура вспышки определяется с учетом тем-
пературной поправки Δt (табл. 1.7), которую необходимо прибавить к темпе-
ратуре вспышки, найденной опытным путем.
                                                              Таблица 1.7
 Барометрическое        688—716        717—745     745—803    выше 803
 давление, мм. рт. ст
 Поправка Δt, оС
   2.4. Определение вязкости топлива
   Вязкость характеризуется силами внутреннего трения, возникаю-
щими при взаимном перемещении слоев жидкости. Количественно эти
силы оцениваются при помощи коэффициента динамической вязкости.
При движении слоев жидкости с различными скоростями между ними
возникают касательные силы, равные
                             F = μ |dv/dz|S,
где       μ — коэффициент динамической вязкости, Па·с;
     |dv/dz| — модуль градиента скорости, характеризующий измене-
ние скорости в направлении z, перпендикулярном слоям жидкости;
          S — площадь соприкосновения слоев.
   Коэффициент динамической вязкости μ численно равен касатель-
ной силе, действующей на площади 1 м2 и обеспечивающей разность
скоростей движения параллельных слоев жидкости, находящихся на

                                   10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика