Анализ характеристик топлива на борту судна

Бункеровка судна требует тщательной проверки качества поступаемого на борт топлива. Для проведения анализа топливных смесей, а также определения их физико-химических показателей, необходимо специализированное оборудование.

В данном материале рассмотрим судовое специализированное оборудование, необходимое для выполнения процедур с топливными смесями при бункеровке судна.

Судовая экспресс-лаборатория

Есть ряд доступного для анализа топлива оборудования, предназначенного для проверки бункерных поставок в период самой поставки. Это диапазон от простых ручных комплектов, основанных на проведении основных пунктов лабораторного анализа, до более точного, сложного электронного оборудования.

Многие с коммерческой стороны доступные исследования – это не упрощение стандартной процедуры анализа, особенно по отношению к более дорогостоящему анализу с использованием электронного оборудования, взамен ему используются альтернативные методы, которые находятся в определенном соотношении рядом с лабораторными результатами. На результаты, полученные на оборудовании этого типа, также можно полагаться, поскольку они точны и используются для принятия решений относительно приемлемости и подходящей Топливные системы высокого давления в судовых двигателяхобработки топлива. Некоторые из основных исследований дают простой подходящий/неподходящий результат или информацию по основному направлению.

В случае возникновения разногласий всегда желательно отправить образец с подозрительным топливом для проведения лабораторных анализов – стоимость расходов при этом значительная.

Как правило, современный типовой комплект, включающий сложное электронное оборудование для проведения исследований топлива на борту судна, предназначен для анализа:

• вязкости при 40 °С и 50 °С, для прогнозирования при 100 °С;
• плотности;
• содержания воды;
• совместимости;
• содержания соленой/пресной воды.

Возможности такого оборудования часто могут проявляться в ограничении исследований, присущих для смазочного и гидравлического масла, таких как определение общего коэффициента кислотности, щелочного числа, нерастворимости.

Плотность

Прибор для определения плотности по существу состоит из трех элементов:

• подогревателя;
• ряда ареометров;
• программируемого калькулятора.

Прибор для измерения плотности заполняют топливом, которое отобрано, затем включают, чтобы образец был подогрет до 50 °С (±0,1 °С). Когда температура устойчиво держится на 50 °С, один из трех ареометров вводят в подогретое топливо. В показанном комплекте есть диапазоны:

• 800-950 кг/м³ для дистиллятных сортов;
• 900-1010 кг/м³ для остаточного топлива;
• 850-1010 кг/м³ для всех сортов.

Выбирается соответствующий ареометр для топлива, которое будет проверяться. Если есть любое сомнение, тогда должен использоваться ареометр с большим диапазоном. Ареометр, который должен быть чистым и сухим, оставляется на некоторое время в нерабочем состоянии. Для дистиллятных сортов топлива может быть полезным включить на короткое время такой ареометр в работу, чтобы сделать ее более стабильной.

Когда достигнуто устойчивое состояние, взяты данные, тогда мениск касается основания ареометра. Данные, полученные с помощью ареометра, вводят в прибор для определения плотности, который затем показывает значение плотности, откорректированное при 15 °С в вакууме.

Читайте также: Основные характеристики дизельного топлива, влияющие на его качество

Следует отметить, что в процедуре исследования (ISO 3675 сырая нефть и жидкие нефтепродукты – лабораторное определение плотности или относительной плотности – метод с использованием ареометра) основная поверхность нефти пересекает ареометр, но не мениск. Это нелегко определить для вязких непрозрачных сортов, таких как остаточное топливо, и выдать для мениска ошибку, которая попала и в программируемый калькулятор.

Вязкость

Вискозиметр часто состоит из трех элементов:

• подогревателя;
• перекатывающего шарика;
• программируемого калькулятора.

Прибор запрограммирован на определение кинематической вязкости при 40 °С для Исследование физико-химических свойств судовых высоковязких топливдистиллятных сортов топлива. После заполнения топливом прибора воздух выходит из прибора, и подбирают температуру для исследования. Как только достигнута необходимая для исследования температура, прибор должен быть наклонен, и после того, как положение вискозиметра стабилизируется, может быть правильно прочитано значение вязкости в сСт. Наклоняя прибор, могут быть повторно взяты данные, хотя для точности важно проверить, чтобы весь воздух вышел из вискозиметра.

Содержание воды

Вода в комплекте для проведения анализа нефти предполагает использование двух реактивов, известных как «А» и «В». По существу прибор состоит из датчика давления и манометра. Этот прибор отградуирован для воды.

Реактив «А» растворяется в исследуемом топливе и превращает в эмульсию любую присутствующую воду. Реактив «В» – пассивный к топливу, тем не менее освобождает газ при контакте с водой. Объем газа (и давление) пропорциональны количеству воды, присутствующей в топливе.

В дополнение к проверке содержания воды в поставляемом топливе, вода в комплекте для исследования топлива может использоваться для определения эффективности работы сепаратора по удалению воды. Данные о наличии воды в образце должны собираться до и после работы сепаратора.

Совместимость

Топливо или топливную смесь сначала подогревают, чтобы поддерживать нестабильное состояние. Образец предварительно подогретой смеси помещают в цветную фотографическую бумагу и затем высушивают в сушилке. Полученное в результате пятно сравнивают с рекомендуемыми шаблонами.

Соленая/пресная вода

Обычно точность анализа на соленую/пресную воду состоит в обнаружении 100 мг/кг (ррт) содержания соли (NaCl). Исследование должно в первую очередь рассматриваться как подходящий/неподходящий результат. А потом уже оценивается количественное значение.

Температура застывания

Если необходимо, на борту может быть сделана оценка температуры застывания топлива. Для этой цели не потребуется приобретать специальное оборудование. Следующий применяемый на борту метод указывает, имеет ли топливо высокую или низкую температуру застывания.

Будет интересно: Транспортные характеристики газов

200 мл образца топлива помещают в 250-мл мензурку и подогревают при погружении мензурки в ванну с кипящей водой до тех пор, пока температура топлива достигнет 50 °С. Тогда мензурку помещают в холодильник и отмечают температуру с помощью цифрового или стержневого термометра.

При увеличении температуры на 3 °С мензурка должна быть перемещена из холодильника, и содержимое наклонено в мензурке, чтобы посмотреть состояние текучести. Это должно повторяться до тех пор, пока не будет наблюдаться никаких признаков текучести.

Следует отметить, что такое исследование на борту дает оценочный результат, поскольку не принимается в расчет тепловая реакция топлива.

Широкое применение для проведения анализа топлива и масел на борту судна нашло надежное оборудование, поставляемое фирмой UNITOR.

Стационарная судовая лаборатория для анализа топлива и масел представлена на рис. 1.

Она включает основные функциональные блоки:

• VISCOMAR – определение вязкости топлива и смазочного масла;
• DENSI-TEC – определение плотности топлива;
• TOETEC – определение содержания воды в топливе;
• COMPAMAR – определение топлива на совместимость.

Дозировочное оборудование для анализа

С целью быстрого проведения анализа топлива возможно применение автоматического пробоотборника, выпускаемого фирмой UNITOR представленного на рис. 2.

Автоматический пробоотборник отбирает пробы из трубопровода топлива Бункеровка суднапри бункеровке судна и позволяет провести экспресс-анализ получаемого бункера на соответствие параметрам, указанным в поставляемой cпецификации. Электронное устройство для перемешивания отбираемой контрольной пробы показано на рис. 3.

Стандартный дозировочный комплект, поставляемый фирмой UNITOR, состоит из:

• электронного дозировочного насоса;
• дозировочного бачка;
• регулируемого подающего устройства с поплавковым выключателем и сигнализацией (рис. 4);
• трубки от насоса к форсунке;
• форсунки, рассчитанной для работы в системах подогрева топлива в комплекте с 1-метровой трубкой из нержавеющей стали.

Анализ вязкости топлива

Вязкость топлива может быть определена на борту судна с помощью экспресс-лаборатории, включающей прибор VISCOMAR, представленный на рис. 5.

Прибор позволяет точно определять вязкость топлив и смазочных масел при стандартных температурах 40 °С, 50 °С, 80 °С. Цифровое считывание показаний в сСт и градусах Цельсия. Наличие в комплекте калькулятора CALCUMAR позволяет с помощью математических функций расширить диапазон исследований, а именно:

• определить температуру предварительного подогрева и необходимую вязкость топлива для впрыска, то есть точную температуру топлива перед форсункой;
• определить минимальные температуры для перекачки топлива;
• определять смеси топлив при стандартных температурах или при разных температурах;
• осуществлять перевод полученных значений в сСт в градусы Рейдвуда или Энглера и наоборот.

Анализ топлива на совместимость/осадок горячей фильтрации

Переносная экспресс-лаборатория для анализа топлива и масла на борту судна показана на рис. 6.

Небольшие габариты в сочетании с компактностью, небьющимися принадлежностями, не требующими очистки емкостями для отбора проб, позволяют быстро и с достаточной степенью удобства провести анализ в течение менее пяти минут.

В комплект входят Руководство с методиками предотвращения загрязнения топлива. Использование такой портативной лаборатории содействует определению с большой степенью точности необходимости ввода присадок, улучшающих сгорание топлива и их диапазон дозировки.

Анализ общего щелочного числа масел

Экспресс-лаборатория для определения щелочности масел показана на рис. 7.

Портативная лаборатория может использоваться для всего диапазона широко применяемых сортов смазочных масел: разработанная для анализа смазочных масел со щелочным числом до 40, она может легко давать анализы современных смазочных масел со щелочным числом 70 и выше. В работе экспресс-лаборатории применяется только один реактив нетоксичной и неогнеопасной природы, лабораторные принадлежности не требуют особого ухода: после проведенного анализа их достаточно прополоскать водой. Результаты анализа циркуляционных и цилиндровых масел при использовании такой лаборатории готовы уже через три минуты.

Результаты анализа могут быть использованы в эксплуатации для определения срока смены масла. То есть указать на первые признаки износа втулок и поршневых колец, так как повышенное содержание серы в топливе быстро уменьшает щелочное число.

Анализ на совместимость топлива разных сортов

Определение стабильности топливной смеси проводят не ранее чем через 1 час после её перемешивания.

Фильтровальную бумагу кладут горизонтально так, чтобы середина листа не касалась опоры, для этой цели используют лабораторный стакан или чашку Петри диаметром 40-50 мм.

Смесительную емкость извлекают из водяной бани или термостата, встряхивают в течение 5 секунд, вынимают пробку, опускают в ёмкость стеклянную палочку до дна и перемешивают топливную смесь в течение 5 секунд.

Извлекают стеклянную палочку из смесительной ёмкости и, не касаясь стенок ёмкости, дают первой капле стечь обратно. Затем палочку быстро переносят в вертикальном положении таким образом, чтобы её конец находился над центром листа фильтровальной бумаги на высоте 50-40 мм от её поверхности. Дают второй капле стечь на бумагу. Этим способом наносят 2-3 пятна. Сравнивают внешний вид полученных пятен с эталоном (рис. 8).

Различия внешнего вида пятен свидетельствует о плохом перемешивании пробы. В этом случае испытания повторяют.

Полученные пятна сушат в течение 60 минут при температуре 24-30 °С, после чего, сравнивают их с эталонными, вид которых представлен выше (пробы 1-5).

Определение стабильности топливной смеси

Различия в яркости, цвете и размере полученных пятен при сравнении с эталонными не учитываются, например пробы 1 и 2. Если пробы (пятна) имеют более или менее однородную окраску, то это свидетельствует о полной совместимости топлив и стабильности их.

Определение удельного веса (плотности) топлива при требуемой температуре. Коэффициенты поправки для удельного веса

С помощью следующих таблиц, зная удельный вес топлива при определенной температуре, можно определить его удельный вес при требуемой температуре. Данные коэффициенты обладают, наибольшей точностью при применении к температурам, не превосходящим 20 °F (около 10 °С); самая высокая точность достигается при температурах от 50 до 70 °F (10-20 °С).

Точность таблиц понижается при расширении диапазона температур, для которых они используются, поэтому температура, при которой регистрируется удельный вес, должна быть как можно ближе к температуре, при которой удельный вес является искомым. В случае возникновения необходимости в поправках к удельному весу при широком диапазоне температур более точные результаты получаются при применении процедуры, описанной во втором из нижеприведенных примеров, чем при непосредственном применении таблицы коэффициентов.

Из примера видно, что в таких случаях прежде всего вычисляется удельный вес топлива при 60 °F‚ а затем применяется соответствующий коэффициент поправки (табл. 1).

 
Если расчет производится в метрической системе, то прежде всего следует ввести поправку в удельный вес, доведя его до значения как при 15 °С с помощью таблицы 2.

 
Пример.

а) Тяжёлое топливо обладает удельным весом 0,948 при 24,5 °С. Каков будет его удельный вес при 15 °С?

Разница температур: 24,5 °С – 15 °С = 9,5 °С.

Таблица 2 дает коэффициент поправки в 0,00063 на 1 °С. Таким образом общая поправка равняется:

Поскольку удельный вес повышается по мере понижения температуры, поправку следует прибавить. Таким образом удельный вес при 15 °С будет равен:

б) Удельный вес дизельного топлива равен 0,865 при 30 °F. Каков будет его удельный вес при 84 °F?

В данном случае необходимо ввести поправку при большой разнице температур (54 °F). Это делается следующим образом:

1. Прежде всего непосредственно по таблице 1 рассчитывается удельный вес при 60 °F. Удельный вес при 60 °F будет ниже, чем при 30 °F и будет равняться:
$0,865 – (30 · 0,00036) = 0,854.$
2. С этим новым удельным весом, 0,854, обращаемся к таблице 1 и находим соответствующий коэффициент поправки (т. е. 0,00037 на 1 °F).
3. Затем с помощью нового коэффициента рассчитывается удельный вес при требуемой температуре, т. е. удельный вес при 84 °F будет равен:
$0,865 – (54 · 0,00037) \mathrm{или} 0,845.$

Определение объёма топлива при требуемой температуре. Коэффициенты поправки для объема

Следующие таблицы (3, 4) позволяют рассчитывать объемы при любой требуемой температуре по объемам при определенной температуре.

 
Они используются аналогично таблицам коэффициентов для удельного веса и те же замечания являются действительными по отношению к диапазону температур, при которых таблицы используются с максимальной точностью (табл. 4).

 
Нижеприведенный пример показывает, как следует поступать в случае внесения поправок при большой разнице в температурах.

Пример.

Объем загрузки газойля определяется в 52 550 литров при 38 °С; его удельный вес равняется 0,839 при 24 °С. Каков его объем при 15 °С?

В данном случае необходимо внести поправку в объем при большой разнице в температурах – 23 °С. Делается это следующим образом:

1. Удельный вес при 15 °С, соответствующий удельному весу 0,839 при 24 °С, рассчитывается по таблице 2.

При этом получается следующий результат:

$0,839 + (9 · 0,00066) = 0,845$
2. С этим новым удельным весом в 0,845 мы обращаемся к таблице 4, из которой находится соответствующий коэффициент поправки, т. е. 0,00081 на 1 °С.
3. Сокращение объема равно:
$52 550(0,00081 · 23) = 979 литров.$

Таким образом объем при 15 °С равен:

$52 550 – 979 = 51 571 литров.$

Заключение по проведению анализа топлива на борту:

• на борту судна доступны для использования разные комплекты для исследования топлива;
• сложное и удобное в использовании электронное оборудование доступно для проведения исследований на борту судна с точностью, приближающейся к достигаемой в лаборатории;
• диапазон доступных на борту судна исследований меньше, чем проводимых в лаборатории;
• при отборе оборудования результаты должны быть достаточно точными, чтобы содействовать принятию или отклонению использования топлива в последующей калькуляции стоимости;
• результаты проведенных на борту исследований могут использоваться для оформления письменного протеста;
• любые разногласия по результатам проведенных на борту исследований топлива должны быть проверены лабораторным путем.