Джерела забруднення авіапалива

Сучасні гідравлічні системи працюють при різному тиску, який досягає 100 МПа, володіють потужністю до 6500 кВт і містять у собі сотні агрегатів різного призначення і тисячі ущільнюючих пристроїв.

В рідині будь-якої гідравлічної системи не дивлячись на наявність фільтрів і захисту систем від потрапляння забруднення знаходяться мільйони механічних часточок різних розмірів і твердості. Рухаючись разом з потоком, вони викликають підвищений знос гідроапаратури, втрату герметичності, порушення регулювань, збільшення сил тертя, а в деяких випадках і заклинювання рухомих деталей. Часточки провокують кавітаційні явища в системі, засмічують калібровані отвори і фільтри, сприяють накопиченню статичної електрики, підвищують окисніть масла та його нагароутворенню. Використання забруднених рідин призводить не тільки до різкого скорочення строків служби гідроапаратури, але й до швидкої втрати ними властивостей, необхідних для роботи в гідравлічних системах і, таким чином, до їх частої заміни.

Технологія отримання чистої рідини вимагає великих матеріальних затрат. Слід відмітити, що з покращенням якості і тонкості очищення рідини зростають і затрати на її здійснення. Тому для здешевлення цього процесу техніка фільтрації розвивається в основному по двом напрямкам:

1 - це створення фільтрів багаторазового використання з міцних матеріалів, які можуть неодноразово підлягати промиванню, не втрачаючи своїх міцнісних властивостей; розробка методів і засобів, що дозволяють здійснювати більш повну регенерацію фільтроелементів з найменшими економічними витратами. По такому шляху розвиваються бортові фільтри рідинних систем повітряних суден;

2 - це розробка фільтроелементів одноразового використання з найбільш дешевих матеріалів і створення таких технологій виготовлення фільтроелементів, які забезпечують економічно доцільну техніку отримання чистої рідини. Цей напрям розвитку очищення рідин в наш час домінує і наземних засобах фільтрації авіаційних палив. Фільтроелементи таких фільтрів, як правило, виготовляють з паперу, тканини, штучних і природних волокон.

Проблема забезпечення чистоти робочих рідин може бути вирішена лише при комплексному підході. Питання захисту систем від забруднень повинна закладатися при проектуванні, чистота повинна повністю забезпечуватися в процесі зберігання і перевезення нафтопродуктів, при виготовлені і монтажі апаратури, постійно підтримуватися при експлуатації.

Для вирішення проблеми чистоти робочих рідин необхідно: для кожної паливної, масляної і гідравлічної систем визначити гранично допустиму забрудненість рідини, при якій забезпечуються розрахункова надійність системи; розробити конструкцію приладів, що дозволяють швидко і з достатньою точністю оцінити характер і величину забрудненості рідини; мати фільтри і очисники, що дозволяють при малих затратах отримати чисті рідини з рівнем забрудненості нижче гранично допустимого, застосовувати конструкції агрегатів і матеріали для пар тертя, що мало чуттєві до забруднень в рідині; розробити систему заходів, що захищають рідину від забруднень при виготовлені, ремонті та експлуатації.

3. Фільтрація авіаційних палив

Одним із методів видалення забруднень з робочих рідин є фільтрація. Фільтрація - метод очистки рідини від твердих, а в деяких випадках і рідких, забруднень при пропусканні її через пористу перегородку.

Задача видалення забруднень вирішується з допомогою фільтрів, що встановлюються безпосередньо в гідросистемі машин і механізмів. Відповідно до прийнятої системи фільтрації авіаційних палив засоби фільтрації підрозділяють на фільтри попереднього очищення, фільтри тонкого очищення й фільтри-сепаратори.

Перший щабель фільтрації здійснюється фільтрами попереднього очищення, які встановлюються на трубопроводі, що забезпечує видаткові резервуари, а другий і третій щаблі - фільтрами тонкого очищення й фільтрами-сепараторами. Засоби фільтрації другого щабля встановлюються на складі ПММ аеропорту, а третьої - на заправних агрегатах. На складі ПММ засоби фільтрації, як правило, зосереджують в одному місці - у насосній станції або на фільтраційному пункті, які розміщаються наземно у закритих приміщеннях або на відкритих площадках.

Фільтраційні пункти включають фільтри-сепаратори, фільтри тонкого очищення, трубопровідну обв'язку, арматури й контрольно-вимірювальні прилади. У ряді випадків на пунктах фільтрації передбачаються засоби захисту від статичної електрики й автоматичні прилади контролю чистоти палив. Засоби фільтрації у фільтраційному пункті розміщаються з урахуванням наступних вимог: фільтри більше тонкого очищення встановлюються за фільтрами грубого очищення по напрямку подачі палива; фільтри-сепаратори - перед фільтрами тонкого очищення. Варто мати на увазі, що в аеропортах, розташованих у південних зонах або поблизу великих промислових підприємств, де є підвищена запиленість атмосфери перед фільтрами-сепараторами додатково встановлюються фільтри тонкого очищення.

В аеропортах приморських і річкових зон з підвищеною вологістю атмосфери перед фільтрами тонкого очищення додатково встановлюються фільтри-сепаратори. Крім того, розміщення встаткування у фільтраційному пункті не повинне утрудняти проведення монтажних, демонтажних і регламентних робіт. Із цією метою рекомендується залишати проходи між окремими групами фільтрів не менш 1 м, відстань від виступаючих частин фільтрів до стін будинку повинне бути не менш 0,5 м. Фільтри-сепаратори й фільтри тонкого очищення можуть установлюватися окремими блоками, розрахованими на певну пропускну здатність.

Включення засобів фільтрації в трубопровідну мережу системи ЦЗС виробляється за допомогою трубопровідної обв'язки, на якій монтується необхідна кількість запірних арматур. Вибір схеми обв'язки й кількості запірних арматур виробляється з урахуванням можливості послідовного відключення окремих фільтрів або їхніх блоків на період проведення профілактичних робіт без порушення роботи системи. Злив відстою палива з корпусів засобів фільтрації здійснюється по дренажних трубопроводах у заглиблений резервуар, спеціально виділений для цих цілей. Як контрольно-вимірювальні прилади у фільтраційних пунктах використаються манометри, за допомогою яких виміряється тиск на вході й виході із засобів фільтрації. Після фільтрів і фільтрів-сепараторів на фільтраційних пунктах іноді встановлюють автоматичні прилади контролю чистоти палив. У випадку виявлення підвищеного змісту забруднень і води ці прилади перемикають потік палива на повторне очищення через фільтри й фільтри-сепаратори. Найбільше поширення одержали прилади автоматичного визначення чистоти палив «Мікроскан» й «Акваскан». У процесі експлуатації здійснюється систематичний контроль за станом фільтрів по перепаду тиску. При підвищеному або зниженому перепаді тиску фільтруючий елемент підлягає заміні, тому що він або забруднений або прорваний. Технічні характеристики фільтрів визначаються властивостями фільтроматеріалів, що в них використовуються: тканин, нетканинних матеріалів, паперу, волокон, сіток. Тонкість фільтрації і пропускна спроможність - основні експлуатаційні характеристики фільтрів і фільтрів-водовідділювачів. По тонкості фільтрації фільтри для авіаПММ поділяють на фільтри грубого та тонкого очищення.

Ефективність очищення палива забезпечується при виконані наступних вимог:

- фільтрація палив повинна бути ступінчатою, з поступовим підвищенням тонкості фільтрації;

- прокачування палива не повинне перевищувати пропускної спроможності фільтрів і фільтрів водовідділювачів;

- перепад тиску повинен бути не вище і не нижче встановлених меж для даного пристрою.

В аеропортах ЦА визначена така послідовність фільтрації:

· при зливанні із залізничних цистерн і наливних суден проводиться фільтрація авіабензинів через сітчасті фільтри грубого очищення, а авіагасів - через сітчасті фільтри ФГН_120;

· при видачі із витратних резервуарів фільтрація палива проводиться через фільтри ТФ_10 з чохлами ТФЧ, СТ. - 500-2М і ТФ_10 з фільтроелементами ТУБ або через фільтри ТФ_10 з чохлами ТФЧ, СТ. - 2500 та інші;

· при заправці ПК паливо очищується у фільтрах паливозаправників, пересувних і стаціонарних заправних агрегатів системи ЦЗЛ.

В таблиці 5 приведені технічні характеристики деяких фільтрів, що застосовуються в наземних системах очищення палива.

Таблиця 5. Технічні характеристики фільтрів

Характеристики	Марка фільтрів
	ТФ_10 з чохлом ТФЧ_150-200	ТФ_10 з пакетом 8Д2.966.700	ФГН_120, чохол з двох шарів нетканинного матеріалу
Пропускна спроможність номінальна, дм3/хв.	500	1000	2000
Максимальний робочій тиск, кгс/см2	10	10	16
Перепад тиску після встанов-лення нових чохлів або паке-тів при номінальній пропуск-ній спроможності, кгс/см2	0,2…0,40	Не більше 0,3	0,5
Тонкість фільтрації, мкм	20…25	3…5	30…40
Максимальний перепад тиску, кгс/см2	1,5	1,5	2,5
Поверхня фільтрування, м2	0,7…0,8	6	4
Строк придатності, років	3	8	3

Досвід експлуатації складів ПММ аеропортів і паливних систем літаків показує, що застосування окремо взятих навіть дуже ефективних фільтрів не може забезпечити необхідну чистоту авіаційних палив, а отже, і безпеки польотів. Тільки раціональне, комплексне використання заходів по попередженню і зниженню забрудненості палив, що складають систему фільтрації, може забезпечити необхідну чистоту авіаційних палив.

Системи очищення палива повинні забезпечувати безперебійну заправку ПК кондиційним паливом. Система паливозабезпечення а/п ЦА включає три зони очищення палива: в першій зоні проводиться приймання, попереднє очищення і зберігання палива; у другій - зберігання, відстоювання, основне очищення і видача палива на заправку, в третій зоні - заправка Пк паливом.

Рис. 1.4. Технологічна схема заправних пунктів:

Стаціонарні заправні пункти та пересувний заправний агрегат:

1 - напірний патрубок; 2 - кран; 3 - сепаратор; 4 - фільтр тонкого очищення; 5 - дозатор; 6 - засувка; 7 - лічильник; 8 - шланговий барабан; 9 - наконечник; 10 - гідроамортизатор; 11 - трубопровід зворотного зливу; 12 - ручний насос; 13 - зворотний клапан; 14 - шланговий візок; 15 - приєднувальний штуцер.

В першій зоні повинні бути видалені з палива механічні домішки розміром більше 40 мкм і відстійна вода; у другій зоні повинне забезпечуватися видалення всіх механічних часточок розміром більше 5…8 мкм і основна маса вільної води. Вміст механічних домішок повинен бути не більше 0,0002%, вільної води - не більше 0,003% по масі. В третій зоні проводиться очищення палива в паливо заправниках і стаціонарних заправних агрегатах системи ЦЗЛ. Паливо, що заправляється в ПК повинне містити не більше 0,003% вільної води і не більше 0,0002% механічних домішок.

На паливозаправниках встановлюють фільтри тонкого очищення з фільтроелементами ТУБ. В системах ЦЗЛ пересувні і стаціонарні заправні агрегати обладнуються фільтрами с паперовими фільтроедементам типу ТУБ і фільтрами-сепараторами. В окремих випадках, як виключення, дозволяється експлуатація заправних агрегатів, що обладнані тільки фільтрами тонкого очищення і паперовими фільтроелементами.

Рис. 1.5. Схема автоматизованої системи централізованої заправки літаків паливом

4. Методи очищення авіаційних палив в силових полях

Очищення авіаційних палив в силових полях дозволяє вилучати із рідини частинки будь-яких розмірів при малих затратах енергії. Силові очисники, як правило, мають велику брудомісткість, створюють малі гідравлічні опори, легко піддаються регенерації і мають невелику вартість.

Відцентрові очисники

Процес розділення рідких неоднорідних систем під дією відцентрових сил називається центрифугуванням. Відцентрове очищення рідин - це відділення частинок забруднень в полі відцентрових сил.

Відцентрове поле штучно створюється шляхом швидкого обертання рідини в роторі відповідного виконання

Створити відцентрове поле для очищення рідини можна двома шляхами: обертанням потоку рідини в нерухомому пристрої і обертанням ротора разом з рідиною, що в ньому знаходиться. Апарати першого типу називаються гідро циклонами, а другого - центрифугами або відцентровими очисниками.

Рис. 2.2. Схема відцентрового очисника

1 - патрубок для входу забрудненої рідини; 2, 6 - опорні підшипники; 3 - корпус очисника; 4 - ротор; 5 - центральне тіло; 7 - патрубок для виходу чистої рідини.

Гідроциклони характеризуються рядом позитивних якостей: в них відсутні рухомі частини і тому немає необхідності в їх ущільненні і обслуговуванні; їх відрізняє простота конструкції, великий строк служби; відносно велика пропускна спроможність і низький гідравлічний опір дозволяють застосовувати їх в якості пристроїв попередньої фільтрації і встановлювати на лініях зливання малов'язких нафтопродуктів із транспортних засобів.

Центрифуги являються апаратами, в яких в обертання приводиться так званий ротор. Якщо він отримує обертання від якого-небудь механічного приводу, то такі центрифуги називають активними.

На відміну від активних центрифуг існують центрифуги реактивні. Ротор таких центрифуг обертається, використовуючи енергію потоку рідини, що протікає через його внутрішню порожнину.

Відцентрове очищення робочих має ряд переваг:

- немає необхідності в процесі експлуатації замінювати окремі вузли, центрифуги, як, наприклад, в паперових та інших фільтрах тонкого очищення;

- в процесі центрифугування із робочої рідини видаляються в першу чергу забруднюючі частинки, які мають високу щільність, тобто ті частинки, які викликають інтенсивний знос деталей гідравлічного обладнання;

- пропускна здатність центрифуги по мірі накопичення в ній забруднень практично не змінюється;

- при відцентровому осаджені по складу забруднень можна судити про стан зносу окремих вузлів і деталей гідравлічного обладнання, що дозволяє оцінити технічний стан гідроприводу без його розбирання;

- з робочих рідин гідросистем і процесі центрифугування не видаляються активні присадки, а при використанні, наприклад, паперових фільтрів тонкого очищення з масла видаляються до 3% облагороджувальних присадок.

Працездатність відцентрових очисників різко знижується при очищенні сильнов'язких масел, а також в тих випадках, коли щільність частинок забруднення або їх конгломератів близька до щільності рідини, що очищується.

Магнітні очисники

Очищення рідин в магнітному полі застосовується лише тільки для феромагнітних матеріалів. Частинки такого походження, потрапивши в магнітне поле, можуть відчувати силу, що перевищує силу тяжіння на декілька порядків.

Магнітне очищення робочої рідини гідросистем дозволяє видаляти забруднюючі мілкі феромагнітні частинки розміром 0,5 - 5 мкм, наявність яких приводить до забруднення фільтрів тонкого очищення, значно знижуючи строк служби, тобто забезпечують високу тонкість очищення, подовжуючи ресурс звичайних фільтрів тонкого очищення. Крім того, такі частинки являються активним каталізатором при окисленні робочої рідини, зменшуючи строк її служби в гідроприводі. Крім феромагнітних частинок, магнітні фільтри вловлюють органічні засмічення, абразивні частинки, пісок і інші забруднення. Цьому сприяє ефект електризації немагнітних частинок.

Теоретично залежності для розрахунку процесу очищення в магнітному полі не існує, тому не практиці використовують експериментальні дані.

В промислових пристроях очищення рідин використовують як правило постійні магніти, так як застосування електролітів суттєво збільшує вартість засобів очищення, а обслуговування обладнання вимагає високої кваліфікації.

Магнітні фільтри можна створювати для досить значних витрат робочих рідин в гідросистемах. В гідроприводах успішно застосовують магнітні фільтри з витратою робочої рідини до 1000 л/хв. і більше.

Рис. 2.3. Конструкція магнітного очисника

1 - корпус; 2 - кришка; 3 - траверси; 4 - трубчатий магніт; 5 - латунна трубка; 6 - феромагнітна вставка; 7 - шайба.

При проектуванні очисників слід враховувати, що ефективність процесу магнітного очищення залежить від ряду факторів:

- потік рідини повинен проходити тонкими шарами через область з максимальною напруженістю магнітного поля;

- режим течії рідини повинен бути ламінарним;

- чим менша в'язкість рідини, тим ефективніший процес очищення;

- сила, що діє на частинку з боку магнітного поля, обернено пропорційна квадрату відстані;

- напрям потоку рідини повинен співпадати з напрямком силових ліній магнітного поля.

Магнітні фільтри можна створювати для досить значних витрат робочих рідин в гідросистемах. В гідроприводах успішно застосовують магнітні фільтри з витратою робочої рідини до 1000 л/хв. і більше.

Очищення рідини в електричному полі

Великі можливості для очищення робочих рідин від частинок забруднення закладені і застосуванні сильних електричних полів. Рідке паливо, моторне масло, робоча рідина гідравлічної системи являються типовими діелектриками, а частинки забруднення в них зазвичай несуть на собі заряд. Якщо рідина разом частинками забруднення, що в неї потрапляють, піддаються силовому впливу електричного поля, то частинки, згідно з законами електростатики, почнуть здійснювати рух, яким можна керувати: осаджуватися на поверхню електродів, відокремлюватися від основного потоку рідини, укрупнюватися. Частинки, що не несуть електричний заряд, потрапляючи в електричне поле, поляризуються, а величина заряду на них, як правило, підвищується, що інтенсифікує процес.

Ця фізична закономірність - рух заряджених частинок під силовим впливом електричного поля лягла в основу розробок конструкцій електроочисників.

Рис. 2.4. Найпростіша схема електроочисника:

1 - шар електроізоляції; 2 - металічна пластинка; 3 - «ланцюжки» частинок забруднення.

Складнощі при створені електростатичних очисників викликані необхідністю утримувати на поверхні електродів забруднюючі частинки, що втратили заряд в результаті торкання з електродом. При втраті заряду зникають і сили електричного протягування. Н.Н. Белянін запропонував застосовувати пористі керамічні пластини змінної щільності, які запобігають змиванню робочою рідиною притягнутих до електродів забруднюючих частинок. Пористі пластинки надійно утримують забруднюючі частинки навіть при вимкненому електростатичному очиснику. По мірі накопичення забруднювачем пористі пластинки виймають із очисника, очищують і встановлюють знову.

Чим більше напруженість електричного поля, тим ефективніше буде працювати електричний очисник, так як в тому випадку забруднюючі частинки, що мають невеликий заряд, будуть притягуватися до електродів. Але величина напруженості електричного поля обмежується діелектричними характеристиками робочих рідин гідросистем. Гранично допустима різниця потенціалів на електродах залежить від відстані між електродами і будь-якому випадку не повинна перевищувати 90 - 95% напруження пробивання рідини.

Розрахунок електростатичного очисника зводиться в основному до визначення діаметра забруднюючої частинки, що надійно утримується на електроді. В наш час електростатичні очисники не застосовують для очищення робочих рідин гідросистем промислових гідроприводів.

Гравітаційний метод очищення

Страницы: 1, 2, 3