Надежность газового двигателя: понимание расхода моторного масла

В данной статье объясняются механизмы, влияющие на расход смазочного масла в стационарных газовых двигателях. Объясняются положительные и отрицательные последствия потребления нефти. В нем обсуждается важность учета зольности масла при выборе смазочного масла для газовых двигателей и подчеркивается важность мониторинга расхода масла в повседневной работе.

Смазочное масло в стационарном газовом двигателе выполняет множество важных функций. Оно смазывает поверхности, находящиеся в относительном движении друг относительно друга, обеспечивая разделение этих поверхностей посредством вискозиметрии жидкости, герметизирует поверхность контакта поршневого кольца и гильзы цилиндра и охлаждает детали двигателя, такие как поршни и подшипники. С помощью технологии присадок смазочное масло также обеспечивает защиту от износа во время запуска и от коррозии, вызываемой кислотными соединениями, возникающими в топливе или в результате процессов деградации масла. Наконец, что немаловажно, он сохраняет двигатель в чистоте.

Типичный контур смазки газового двигателя состоит из масляного картера, масляного насоса, масляного радиатора, клапанов регулирования давления и температуры, полнопоточных масляных фильтров и систем вторичной фильтрации. Масляный насос всасывает жидкость из поддона через сетчатый фильтр. Далее масло охлаждается в масляном радиаторе; термостатический клапан определяет, какое количество масла проходит через охладитель, а какое — в обход его, чтобы достичь желаемой температуры масла на входе. Масло проходит через масляные фильтры с крупностью от 20 микрон (номинальная) до 40 микрон (абсолютная). Из масляных фильтров масло подается в двигатель, питая коренные и шатунные опорные подшипники, распределительный и ведомый валы, зубчатую передачу, турбокомпрессоры, коромысла и валы, поршни и гильзы. Стержни клапанов и направляющие втулки клапанов обычно не входят в состав масляной системы под давлением, поскольку в них масло поступает от коромысел, свободно протекающих по пластине клапанов. В конечном итоге все масло возвращается в масляный картер, температура которого примерно на 10–15°C (50–59°F) выше, чем при попадании в двигатель.

Масляная пленка обеспечивает полное разделение подшипников и шеек коленчатого вала. При запуске образуется гидродинамический клин: чем быстрее вал вращается в подшипнике или чем выше вязкость жидкости, тем толще будет масляная пленка. Снижение скорости, снижение вязкости и увеличение нагрузки уменьшают толщину масляной пленки. Между поршневым кольцом и стенкой гильзы также образуется гидродинамический клин, обеспечивающий разделение этих металлических поверхностей; эта масляная пленка также действует как уплотнение для дымовых газов.

Для правильной смазки стержней и направляющих впускных и выпускных клапанов необходим минимальный поток масла. Через зазор между направляющей и штоком клапана в поток газа попадет небольшое количество масла. Это масло достигнет седел впускных клапанов и защитит их. Однако на стороне выпуска поток выхлопных газов не позволяет им достичь седел выпускных клапанов. Вместо этого они защищены золой от масла, сгоревшего в камере сгорания.

Расход масла в стационарных газовых двигателях – нормальная и необходимая функция для исправной работы. Производители газовых двигателей учитывают это при проектировании своих двигателей, так как требуется определенное количество расхода масла. Каждый производитель двигателей имеет свой собственный диапазон приемлемого или неприемлемого уровня потребления, который часто предоставляется владельцам в граммах на киловатт-час (г/кВтч). В современных двигателях типичными являются нормы расхода масла от 0,05 г/кВтч до 0,15 г/кВтч, которые имеют тенденцию к увеличению по мере приближения двигателя к плановому межремонтному интервалу. Нормы расхода масла в малонагруженных двигателях обычно несколько выше.

Скорость расхода масла также может влиять на срок службы маслозаливной горловины. Низкий расход масла может означать малое количество свежего масла, что может сократить потенциальный срок службы масла. Более высокий расход моторного масла увеличивает скорость подпитки свежего масла, что может способствовать увеличению срока службы масла, если более высокий расход масла не совпадает с увеличением количества прорывных газов.