Čistioci i filtri

1. Čistioci i filtri

2. Najčešći pogonski stroj kod većine današnjih brodova trgovčke mornarice je sporookretni dizelski dvotaktni motor • Razvitkom ove tehnologije, kako bi se povečala ekonomičnost plovidbe počela su se upotrebljavati goriva lošije kakvoće • Ta goriva sadrže nečistoće • Sve štetne nečistoće koje su sadržane u gorivu i ulju za podmazivanje moraju se odstraniti kako bi se izbjeglo trošenje ležajeva i drugih tarnih površina

3. Osnovni način pročišćivanja goriva ili ulja je da se ono ostavi da se taloži u tankovima • Tankovi moraju imati dovoljno veliku površinu za taloženje • Uz veću površinu dna i manju dubinu tanka taloženje je brže i efikasnije • Taloženjem se odstranjuju samo grubije čestice iz tekućine koju pročišćavamo • Za učinkovito i što potpunije odstranjivanje nečistoća upotrebljavaju se centrifugalni čistioci odnosno separatori

4. Čistioci • Čišćenje predstavlja odjeljivanje krutih tvari od tekućine • U tanku čestice krutih tvari zbog svoje veće mase (djelovanje gravitacijske sile) talože se na dnu • Ako bismo na čestice primjenili veću silu, čišćenje bi bilo brže i učinkovitije • Način da se tekućine koje pročišćujemo podvrgnu većoj sili je da na njih primjenimo centrifugalnu silu

5. Način rada centrifugalnih čistioca je taj da se tekućina u posebno oblikovanom bubnju zavrti na velik broj okretaja (oko 10000 okr/min) • Djelovanjem centrifugalne sile teže će se čestice taložiti na unutarnjoj stjenki bubnja • Pritom će se tekućinske primjese koje se nalaze u tekućini koju čistimo, također odvojiti • Gorivo ili ulje koje u sebi sadrži vodu biti će odjeljeno na sloj vode i sloj ulja/goriva unutar bubnja centrifugalnog čistioca

6. Razdvajanje dvaju tekućina uz istodobno odstranjivanje krutih tvari nazivamo odjeljivanje ili separiranje • Centrifugalno polje znatno je učinkovitije od gravitacijskog • U gravitacijskom polju sa taložnim tankom ravnoteža hidrostatskog tlaka izražava se preko jednakosti:

7. Kruti talog Mješavina tekućina Princip rada centrifugalnog separatora Teža tekućina (veća gustoća) Lakša tekućina (manja gustoća)

8. U bubnju centrifugalnog čistioca tlak raste sa kvadratom udaljenosti od osi vrtnje • Masa čestice u centrifugalnom polju bubnja polumjera 0,1 m, koji se okreće brzinom vrtnje od 10000 okr/min poveća se preko 10000 puta u odnosu na normalnu masu • Djelovanje tako jakih sila ubrzava razlučivanje međusobno pomješanih tekućina i taloženje krutih čestica

9. Gibanje čestica je teže ukoliko je tekućina gušća • Kako bi odjeljivanje bilo što uspješnije potrebno je da tekućina ima što manji viskozitet • Protok unutar separatora određen stupnjem djelovanja obrnuto je razmjeran viskozitetu tekućine koja se u separator dovodi

10. Voda Ulje Talog Presjek bubnja separatora sa vidljivim tanjurima za čišćenje

11. Različite izvedbe separatora pogonjenih elektromotorom

12. Podjela čistilaca • Čistioce djelimo u odnosu na izvedbu: • S bubnjem u kojemu se talog zadržava i naknadno u definiranim vremenskim razmacima iz njega odstranjuje (za čišćenje goriva i ulja sa predviđenim sadržajem taloga 0,03%) • S bubnjem samočistiocem u kojemu se talog izbacuje automatski bez prekida rada (za čišćenje goriva i ulja sa predviđenim sadržajem taloga do 0,5%) • S bubnjem samočistiocem sa sapnicama postavljenim na njegovu obodu (za čišćenje goriva i ulja sa predviđenim sadržajem taloga većim od 0,5%)

13. Pri procesu odjeljivanja dviju tekućina u separatoru, između njih nastaje granična valjkasta ploha • Što je granična ploha bliža periferiji bubnja, to su rezultati odjeljivanja bolji • Kako bi se ostvarila što bolja granična ploha ugrađuju se gravitacijski prstenovi • Prsten bi trebao biti što veći da ne prekine vodenu brtvu

14. Tablični prikaz promjera gravitacijskih prstenova s obzirom na gustoću tekućine

15. Bubanj u kojem se odstranjuje talog nazivamo bubanj purifikator (čistilac) • Bubanj u kojemu se vrši pročišćivanje jedne tekućine tako što odstranjujemo istovremeno talog i primjesu (npr. vodu)nazivamo klarifikator • Bubanj klarifikatora nema gravitacijski prsten • Bubnjevi purifikatora u klarifikatora napunjeni su tanjurima od nehrđajućeg čelika čija je debljina oko 1mm • Razmak između tanjura je od 0,5 do 2 mm, što ovisi o konstrukcijskom rješenju

16. Kućište bubnja Tanjuri od nehrđajućeg čelika Dno bubnja Prikaz djelova bubnja centrifugalnog čistioca

17. Proces odjeljivanja je bolji što god su gorivo i ulje manjeg viskoziteta • Kako bi se smanjio viskozitet tekućina se prethodno zagrijava • Na taj način postižemo veći protočni kapacitet čistioca • Viskoznost takućine mora biti nešto niža od 37,4 cSt da bi odjeljivanje bilo efikasno • Gorivo i ulje za podmazivanje grije se u posebnim električnim ili parnim grijačima

18. Ovisno o tekućini ona se grije na: • Mazivo ulje za dizel motore 75-90°C • Mazivo ulje za turbine 70-75°C • Teško dizel gorivo do 70°C • Srednje dizel gorivo do 40°C • Lako dizel gorivo (obično nije potrebno grijati)

19. Sustav za pročišćivanje teškog goriva (HFO – Heavy Fuel Oil) za dizel ganerator

20. U tablici su navedene temperature teškog goriva potrebne za njegovo pročišćavanje

21. Sustavi za pročišćavanje • Laka se goriva pročišćavaju u jednom stupnju, odnosno za njihovo se pročišćavanje koristi purifikator • Pročišćavanje teških goriva vrši se u jednom ili dva stupnja • U prvom stupnju odstranjuju se glavnina vode i nečistoća • U drugom stupnju (sigurnosni stupanj) odstranjuje se ostatak nečistoća

22. Kod separatora koji rade automatski praktičnije je pročišćavati gorivo ili ulje u jednom stupnju • U dizel motoru ponekad se pod određenim okolnostima stvara sumporna kiselina koja u dodiru sa sustavom ulja može izazvati poveću štetu • Kako bi se to izbjeglo ulje se u bubnju čistioca pere toplom vodom

23. Sustav pročišćavanja

24. Ulje za podmazivanje dizel motora onečišćeno je česticama metala, hrđe, ugljenih čestica te proizvoda oksidacije asfalta • Ono također sadrži vodu kao posljedicu kondenzata ili propuštanja rashladnog sustava • Teška goriva stvaraju onečišćenje zbog spojeva koji nastaju pri izgaranju a procure u sustav ulja • Navedene nečistoće uzrokuju oštećenja na pokretnim djelovima motora

25. Ulja koja se upotrebljavaju za podmazivanje stapa pročišćavaju se na dva načina: • Mimovodni ili by-pass način kod kojega se kroz centrifugalni čistilac provodi samo dio količine ulja koje je trenutno u protoku • Pročišćavanje sa punim protokom ulja kroz centrifugalni čistilac

26. Kod mimovodnog (by-pass) načina pročišćavanja ulje se crpi iz najnižeg mjesta u tanku, pročišćava u centrifugalnom čistiocu te vraća u tank odmah do usisa pumpe za podmazivanje • S obzirom da ovo pročišćivanje nije potpuno, preporučeno je pročišćivanje ukupne količine ulja u sustavu za podmazivanje 2,5 – 3 puta unutar 24 sata

27. Pročišćivajem pri punom protoku onečišćeno ulje sakupljeno u tanku može se ponovno pročistiti • Pri ulazu nečistog ulja u čistilac potrebno je dodavati slatku vodu kojoj je temperatura za 5°C veća od temperature ulja • Voda se dodaje: • Kako bi isprala anorganske i organske kiseline sadržane u ulju • Kako bi se olakšalo odjeljivanje krutih čestica • Kako bi se vodena brtva u ulju stalno obnavljala

28. Pročišćavanje lakih goriva i odjeljivanje nečistoća koje se u njemu nalaze izvodi se u jednom stupnju • Goriva koja se danas koriste na brodu sadrže velik broj štetnih krutih čestica različitih veličina • Ta su goriva vrlo gusta i imaju veliki viskozitet • Takva se goriva nazivaju teška goriva • Korištenje nepročišćenog teškog goriva izaziva jako trošenje djelova motora

29. Svojstva teškog goriva

30. Pročišćavanjem se iz goriva odstranjuju krute čestice svih veličina, s obzirom na to da čestice veličine veće ili jednake kritičnom promjeru (dk) moraju biti odstranjene u potpunosti • Nepročišćeno teško gorivo ima koncentraciju veličine čestica kod 20 do 30 mikrona • Čistilac drugog stupnja kod pročišćivanja teškog goriva služi kao pričuva za slučaj da čistilac prvog stupnja nije dovoljno dobro ugođen • Pročišćivaći novijih generacija međutim mogu dovoljno kvalitetno odstraniti nečistoće i za goriva gustoće do 1010 kg/m³ u samo jednom stupnju pročišćivanja

31. Prikaz čistioca tvrtke ALFA – LAVAL koji izvodi pročišćivanje teškog goriva u jednom ciklusu čišćenja

32. Svaki separator spojen na sustav pročišćavanja teškog goriva mora imati: • Centrifugalni samočistilac • Upravljačku jedinicu • Tekućinski osjetnik (mora biti postavljen u prostoru taloga) • Osjetnik protoka vode • Grijač goriva • Pokazivač protoka • Osjetnik temperature • Prekidač protoka • Blok magnetskih ventila

33. Automatski rad separatora • Postupak pročišćavanja ulja za podmazivanje i goriva provodi se automatski i programiran je u određenim vremenskim razmacima • Automatski rad odlikuju • Rad u uvjetima automatizacije strojarnice • Visoka točnost u svim fazama rada • Mogučnost daljinskog upravljanja rada • Smanjenje broja osoblja • Osnovni dio opreme kako bi se ostvarila automatizacija rada je jedinica za vremensko usklađivanje

34. Određivanje protočnog kapaciteta čistioca • Čistioci se dimenzioniraju u odnosu na sustav u kojem se primjenjuju, a to su • Sustav goriva dizel motora • Sustav ulja za podmazivanje dizel motora • Sustav ulja za podmazivanje parnih turbina • Čistioci se također odabiru s obzirom na snagu stroja kojeg treba podmazivati pročišćenim uljem odnosno snabdjevati gorivom, protoku tekućine u sustavu i vremenu čišćenja

35. Protočne vrijednosti čistilaca

36. Filtri • Tekućine koje protječu cjevima raznih sustava sadržavaju nečistoće • Te nečistoće mogu smanjiti protok tekućine u sustavu, stvoriti naslage ili oštetiti uređaje i strojeve u tom sustavu • Kako bi se to spriječilo tekućine treba voditi kroz specjalne čistioce koji filtriraju te tekućine • Ti se čistioci nazivaju filtri

37. Za određivanje filtra pri zadanim pogonskim uvjetima, potrebno je poznavati: • Protočnu količinu u jedinici vremena • Sredstvo koje kroz filtar protječe • Viskoznost • Radni tlak • Traženu finoću filtra • Izvedbu i materijal od kojeg filtar mora biti izgrađen • Radnu temperaturu

38. S obzirom na radne uvjete filtri mogu biti: • Jednostavni (imaju mogučnost prekida rada) • Prekretni (za trajni rad) • Automatski (za trajni rad bez nadzora) • Osnovna dva djela filtra su kućište i element za čišćenje (filtarski uložak) • Kućište filtra izrađuje se od željeza, čelika, bronce ili nekog drugog metala • Filtar razlikujemo prema elementu za čišćenje na: • Grubi filtar • Fini filtar • Najfniji filtar

39. Prema izvedbi elementa za čišćenje razlikujemo tri vrste filtra: • Filtar sa sitom • Filtar sa lamelama • Magnetski filtar

40. Različite izvedbe filtara i filterskih uložaka

41. Filtar sa sitom • Najjednostavnija izvedba filtra • Pri grubom filtriranju element za čišćenje napravljen je od rupičastog lima • Za fini i najfiniji filtar krletci od rupičastog lima dodaju se fine mrežice od običnog čelika, nehrđajućeg čelika, tekstila ili mjedi • Za najfinije čišćenje postoje specjalni ulošci načinjeni od tekstila ili papira

42. Izgled presjeka jedne izvedbe filtra sa sitom

43. Prikaz protoka tekućine kroz filtar sa sitom

44. Nečistoće ostaju u ulošku filtra što kroz vrijeme smanjuje protok tekućine kroz filtar • Filtarski uložak se povremeno zamnjenjuje ili pročišćuje tako što ga se izvadi iz kućišta filtra • Rupe uloška za grubo čišćenje moraju biti promjera od 1 do 3 mm, a za fino se čišćenje tom se ulošku dodaje fina mrežica sa širinom rupica oko 0,1, 0,2 ili 0,5 mm • Kako bi se omogučio neprekinuti rad i pri promjeni uloška za čišćenje filteri se uparuju • Na taj način se po potrebi pomoću pipca za prekretanje tok tekućine prebacuje sa jednog na drugi filtar u sklopu

45. Filtar sa lamelama • Sastoji se od kućišta u kojem se nalazi paket prstenastih lamela načinjenih od čeličnog lima • Lamele su pričvršćene na vreteno koje se može okretati izvan kućišta filtra • Lamelni filtri nemoraju biti dvostruke izvedbe jer se čiste okretanjem prethodno navedenog vretena

46. Slika prikazuje osnovne djelove filtra sa lamelama

47. Slog čeličnih prstenastih lamela naslagan je na takav način da između svake lamele ostaje mali procjep • Tekućina koja ulazi u filtar, pod tlakom nailazi na vanjski dio lamela, probija se između njih te ostavlja nečistoću na vanjskoj strani • Rotacijom lamela preko vratila na koje su pričvršćene, čestice prljavštine se odstranjuju • Pročišćena tekućina diže se kroz sredinu sloga lamela te izlazi izvan kućišta filtra dalje u sustav

48. Nečistoća koju lamele strugači skinu sa lamela filtra pada na dno kućišta • Dno kućišta mora biti dovoljno velike zapremnine kako bi moglo primiti nečistoće • Te se nečistoće povremeno ispuštaju ispuštanjem kroz otvor na dnu ili otvaranjem poklopca • Filterski uložak dakle čine lamele složene u snop • Razlikujemo S i F izvedbu

49. Filter s lamelama se postavlja u sustavu goriva i u sustavu ulja za podmazivanje • Postavlja se na cjevovod pred ulaz u motor • Filtar po izvedbi može biti: • Dvostruki s ručnim čišćenjem • Jednostruki automatski (obavezno kod automatiziranih strojarnica) • Dopušteni pad tlaka za filtar goriva iznosi: • 0,2 bar (za čisti filtar) • 0,5 bar (za prljavi filtar)

50. Magnetski filtar • U osnovi to je filtar sa sitom s razlikom da su mu na unutarnjoj strani poklopca pričvršćeni premanentni magneti • Ti magneti privlače sve vrste željezne nečistoće • Nečistoće se naknadno odstranjuju sa magneta korištenjem četke