Техническое руководство · Сепараторы

Гравитационный диск: как подбирают правильный размер и чем оборачивается неправильный

Гравитационный диск — плоское кольцо с отверстием, одна из самых дешёвых деталей внутри сепаратора и при этом та деталь, от которой зависит, очищает машина масло или тихо выбрасывает его часть вместе с водой. На диске не написано, под какое масло он подходит, на шильдике этого тоже нет. Правильный размер вытекает из масла, которое стоит в цистерне сегодня, и может перестать быть правильным, когда в самой машине не изменилось ничего.

Что диск делает на самом деле

В барабане пурифайера две жидкости вращаются с одной скоростью, и обе прижимаются к периферии. Очищенное масло уходит ближе к оси, через кольцо на стороне лёгкой фазы; отделённая вода уходит дальше, через отверстие гравитационного диска. Каждая стоит столбом и давит изнутри на поверхность их раздела тем сильнее, чем выше её плотность и чем глубже столб. Поверхность устанавливается там, где давления равны. Это и есть граница раздела: равновесие, а не элемент, выточенный в барабане, и на обычной машине диск — единственное, чем это равновесие сдвигают.

Отверстие больше — вода переливается на большем радиусе, её столб мельче и давит слабее; отверстие меньше — воды удерживается больше и давит она сильнее. В руководствах изготовителя это сказано одной строкой: диск с большим отверстием смещает границу раздела к периферии барабана, диск с меньшим — ближе к его центру.

Место у границы узкое: снаружи от кромки пакета тарелок и внутри от наружной кромки верхней тарелки. Уйдёт внутрь пакета — вода войдёт в каналы, по которым поднимается масло. Выйдет за верхнюю тарелку — водяного затвора, который не даёт маслу уходить наружным путём, больше нет.

Диск к тому же половина пары. Кольцо на выходе лёгкой фазы (level ring) задаёт второй радиус в том же балансе, и на многих барабанах его меняют при переводе машины между режимами пурифайера и кларификатора. Барабан, собранный не с тем кольцом, не отзовётся на смену диска так, как обещает номограмма, — а виноватым назначат диск.

Размер задаёт масло, а не машина

Раз положение границы зависит от обеих плотностей, правильный диск вытекает из того, насколько масло и вода разошлись по плотности при температуре обработки, — а это другой вопрос, чем «как называется машина». Два одинаковых сепаратора на одной раме, в одном режиме, могут требовать разных дисков просто потому, что один ещё работает на прежнем бункере. Марку ISO 8217 из бункерной накладной разберёт расшифровка марки топлива.

Плотность в бункерной накладной приведена к фиксированной температуре, а сепаратор работает не при ней. К той же опорной температуре расчёт количества бункера приводит объём при температуре в танке, чтобы получить объём при 15 °C и тонны. При нагреве обе жидкости легчают, но не одинаково: в верхней части того диапазона, до которого греют тяжёлое топливо, вода теряет плотность быстрее топлива, и разница, на которой сепаратор вообще работает, оказывается самой узкой именно там, где тяжёлое топливо и обрабатывают. Отсюда известный потолок по плотности, выше которого диск границу раздела уже не удержит: при температуре сепарации топливо и вода для центрифуги превращаются в одну жидкость. Цифра есть в документации изготовителя и в судовых документах на топливо, а не в каталоге поставщика.

Номограммы к тому же построены на пресной воде как тяжёлой фазе. Если в масле забортная вода, тяжёлая фаза тяжелее расчётной, и изготовитель прямо оговаривает: тогда может потребоваться диск с отверстием больше, чем даёт номограмма.

Две ошибки, и кричит только одна

Слишком малое отверстие держит границу слишком близко к центру. Слой воды растёт, доходит до подъёмных каналов в пакете тарелок, и вода начинает уходить вместе с очищенным маслом. Такая ошибка заявляет о себе сама: сигнализация по воде, вода в расходной цистерне, меняющийся результат анализа, эмульсия на выходе.

Слишком большое отверстие держит границу слишком далеко наружу. За наружной кромкой верхней тарелки затвор срывается, и масло уходит из барабана наружным путём, вместе с водой. Снаружи ничего не заметно: очищенное масло чистое, даже чище обычного, потому что более тонкий слой воды оставляет пакету больше работы по маслу, а на сторону воды сигнализация не заведена. Следы остаются там, куда никто не смотрит: шламовая цистерна наполняется раньше срока, бункер кончается раньше расчёта, на сливе идёт масло. Бояться нужно именно этой ошибки, и именно о ней доложат в последнюю очередь.

Перечень неисправностей изготовителя показывает несимметричность прямо. Плохой результат сепарации — отверстие мало. Масло в уходящей воде и сорванный водяной затвор — отверстие велико. В обеих строках стоит и вторая причина, к размеру отношения не имеющая: уплотнительное кольцо под диском, которое, задубев, даёт ту же картину, что и диск на размер больше. Диск, заказанный без своего кольца, — неполный заказ.

На саморазгружающейся машине есть и подсказка по времени. Водяной затвор восстанавливается после каждой разгрузки барабана, поэтому диск, который велик лишь чуть-чуть, часами держит и срывается в минуту после разгрузки. Потери, привязанные к разгрузкам, — не случайный отказ, а машина, показывающая, где кончился её запас.

Топливо и смазочное масло — разные задачи

На тяжёлом топливе масло и вода близки по плотности, и вся задача идёт у предела. Мелочи значат много, набор дисков реально используется, а смена бункера — повод пересмотреть размер, а не формальность.

На смазочном масле задача просторнее, но острее по последствиям. Масло заметно легче воды, запас приличный, подбор не такой тонкий. Меняется другое: откуда приходит вода и что стоит на кону — холодильник, сальник или конденсат вместо бункеровщика, и картер, от которого зависит двигатель. Отсюда и другие вопросы: не какой бункер, а какая марка масла, что происходит в картере и не поступает ли вода быстрее, чем машина её убирает. Сепаратор смазочного масла, теряющий масло на сторону шлама, откачивает этот картер.

Три настройки, которые на самом деле одна

Диск, температуру сепарации и производительность нельзя выбирать по отдельности, и номограмма изготовителя подтверждает это тем, что берёт все три сразу. При этом сама она — расчёт по плотностям, и изготовители честно предупреждают, что он теоретический: она даёт диск, с которого начинают, а не тот, который ставят и забывают.

Расчёт не учитывает, что масло надо продавить через пакет и вывести через своё кольцо. Всё, что этому мешает, утолщает слой масла и выдавливает границу наружу — в сторону срыва затвора. Холодное масло, вязкое масло, завышенная подача. Поэтому в том же перечне заниженная температура сепарации и завышенная производительность стоят причинами сорванного водяного затвора — в одной графе со слишком большим диском. Отсюда правило изготовителя: чем тяжелее и вязче масло и чем больше подача, тем меньше должно быть отверстие; и ставить надо самый большой диск, который ещё не срывает затвор, потому что так пакет работает по маслу максимально.

Значит, диск верен только при названной температуре и названной производительности. Машина, которую гонят, чтобы догнать уровни в цистернах, или машина с подогревателем, не справляющимся в холод, уже сдвинула две переменные из трёх. Там, где выход подпорный, в тот же баланс входит противодавление на стороне чистого масла. Для топлива расчёт вязкости топлива по температуре покажет, какая вязкость остаётся при температуре, которую подогреватель действительно держит, по двум измеренным точкам.

Машины, у которых диска нет

Когда плотность топлива перешагнула то, что удерживает неподвижный порог, от неподвижного порога пришлось отказаться. На машинах Alfa Laval ALCAP гравитационного диска нет: датчик следит за содержанием воды в очищенном масле, и при его росте система даёт разгрузку — установка следует за топливом, а не настраивается под него. Схема unitrol у GEA Westfalia и обнаружение воды на машинах Mitsubishi SelfJector решают ту же задачу своими средствами: удерживать границу раздела измерением, а не геометрией.

Диск от этого не исчез. Обычные пурифайеры остаются в работе на огромном действующем флоте, стоят на смазочном масле, где запаса всегда хватало, и служат вторыми машинами там, где основная уже автоматическая. Отсюда развилка за каждым запросом по сепаратору: у одной машины размер диска — часть заказа, у другой такой детали нет вовсе. Выяснить это первым вопросом и значит отличить заказ от недели переписки.

Частые вопросы

Что произойдёт, если отверстие гравитационного диска слишком мало?

Граница раздела смещается слишком близко к центру барабана. Слой воды растёт, доходит до подъёмных каналов в пакете тарелок, и вода начинает уходить вместе с очищенным маслом. Эта ошибка заявляет о себе сама: сигнализация по воде, вода в расходной цистерне, эмульсия на выходе.

Что произойдёт, если отверстие гравитационного диска слишком велико?

Граница раздела смещается слишком далеко к периферии барабана, и водяной затвор у верхней тарелки срывается — масло уходит из барабана вместе с водой. Снаружи ничего не заметно (очищенное масло чистое), а следы проявляются позже: шламовая цистерна наполняется раньше срока, бункер кончается раньше расчёта.

У всех ли морских сепараторов есть гравитационный диск, который нужно подбирать?

Нет. На машинах Alfa Laval ALCAP диска нет вообще — датчик следит за содержанием воды в очищенном масле, и система сама даёт разгрузку. Схема unitrol у GEA Westfalia и обнаружение воды на Mitsubishi SelfJector решают ту же задачу измерением, а не геометрией. Обычные пурифайеры и большинство машин на смазочном масле по-прежнему используют диск.

Что прислать при заказе диска

Одного обозначения машины мало: оно называет размер барабана и поколение, но не масло. Предложить позицию можно только по совокупности данных.

1. Маркировка установленного диска и замер штангенциркулем, если клеймо стёрто. Установленный диск — свидетельство, а не ответ: он и сам может оказаться тем, что нашлось в кладовой.
2. Масло, названное тем, что оно есть — остаточное, дистиллятное или марка смазочного, — с плотностью из бункерной накладной или анализа и с указанием температуры, к которой эта плотность приведена.
3. Температура, при которой масло действительно обрабатывают, снятая с работающей машины, а не взятая из проекта, и заданная производительность.
4. Марка, модель и заводской номер с шильдика, с фотографией. Заводской номер здесь работает больше обозначения: одна номинальная модель охватывает исполнения с разной начинкой.
5. Режим и конфигурация — пурифайер или кларификатор, и какое кольцо стоит на стороне лёгкой фазы, если барабан переводили.
6. Что машина фактически делает, если запрос вырос из неисправности: вода в масле, масло в воде, затвор срывается после разгрузок, растёт уровень шлама.
7. Нужен набор или один размер. Машины комплектуются набором дисков не случайно.

Уплотнительное кольцо под диском идёт в ту же строку: деталь мелкая, картина от неё крупная.

Чего Vessel Core не делает до рассмотрения запроса

Vessel Core не скажет вам, какой диск нужен вашей машине. Этого не скажет никто за пределами вашего машинного отделения: ответ складывается из вашего масла, вашей температуры обработки и вашей производительности, сверяется с номограммой изготовителя и подтверждается работой машины и осмотром обоих выходов. Поставщик может предложить размер, который вы определили, набор вокруг него и уплотнительное кольцо к нему — и прямо сказать, если машина на шильдике относится к тем, у которых диска нет.

Запрос отправляйте через форму RFQ, приложив фото шильдика и, если есть, фото установленного диска. Если модель неясна, что присылать вместо номера детали, объясняет отдельное руководство. Общий контекст — на странице запасных частей сепараторов и в руководстве по сепараторам.

Названия производителей служат только идентификации оборудования. У Vessel Core нет дилерского, дистрибьюторского, представительского или партнёрского соглашения с Alfa Laval, GEA Westfalia, Mitsubishi или любым другим изготовителем; компания работает как независимый поставщик запасных частей.