Аналіз експлуатації суднових дизелів під час використання моторних мастил з різними структурними характеристиками

Автор(и)

  • Тимур Олександрович Столярик Національний університет «Одеська морська академія», Україна https://orcid.org/0000-0002-2922-9728

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.265868

Ключові слова:

суднові тронкові дизелі, мащення суднових дизелів, моторне мастило, товщина мастильного шару, крайовий кут змочування

Анотація

Об'єктом дослідження є процес мащення суднових тронкових дизелів. Предметом дослідження є моторні мастила суднових дизелів, що забезпечують мащення, охолодження та розмежування поверхонь тертя.

Виконано аналіз експлуатації суднових дизелів під час використання моторних мастил з різними структурними характеристиками. Дослідження виконували на дизелях Yanmar 6EY18AL судна класу Multipurpose Vessel дедвейтом 27540 тонн. Завданням дослідження було визначення впливу структурних характеристик мастильного шару (крайового кута змочування та товщини) на експлуатаційні параметри суднового дизеля та експлуатаційні характеристики мастила, що використовується в його циркуляційній системі мащення. При цьому як експлуатаційні параметри дизеля розглядалися тиск стиснення, концентрація оксидів азоту в випускних газах і температура випускних газів після циліндра; як експлуатаційні характеристики масла – його лужне число, а також вміст продуктів зносу та забруднення. Дослідження виконувались на двох однотипних дизелях, у циркуляційній системі мащення яких використовувалися мастила з різними структурними характеристиками. Структурні характеристики мастильного шару визначалися методом еліпсометрії. Експлуатаційні характеристики дизеля – за допомогою системи діагностування Doctor. Експлуатаційні характеристики мастила – шляхом спектрографічного аналізу. Встановлено, що збільшення крайових кутів змочування та товщини мастильного шару покращує теплоенергетичні та екологічні показники роботи дизеля. При цьому (для періоду експлуатації дизелів 500–1000 годин) уповільнюється зниження тиску стиснення в циліндрі, знижується температура газів після циліндра, зменшується емісія оксидів азоту з випускними газами. Крім того, знижується знос деталей дизеля та окислення мастила.

Отримана в ході дослідження інформація щодо структурних характеристик моторних мастил забезпечить можливість їх вибору та подальше використання таких, які будуть сприяти більш якісному підтриманню експлуатаційних показників роботи суднових дизелів.

Біографія автора

Тимур Олександрович Столярик, Національний університет «Одеська морська академія»

Аспірант

Кафедра суднових енергетичних установок

Посилання

  1. Sagin, S., Madey, V., Stoliaryk, T. (2021). Analysis of mechanical energy losses in marine diesels. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (61)), 26–32. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239698
  2. Fomin, O., Lovska, A., Kučera, P., Píštěk, V. (2021). Substantiation of Improvements for the Bearing Structure of an Open Car to Provide a Higher Security during Rail/Sea Transportation. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (8), 873. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9080873
  3. Sagin, S. V., Solodovnikov, V. G. (2015). Cavitation treatment of high-viscosity marine fuels for medium-speed diesel engines. Modern Applied Science, 9 (5), 269–278. doi: https://doi.org/10.5539/mas.v9n5p269
  4. Maryanov, D. (2021). Development of a method for maintaining the performance of drilling fluids during transportation by Platform Supply Vessel. Technology Audit and Production Reserves, 5 (2 (61)), 15–20. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.239437
  5. Maryanov, D. (2022). Control and regulation of the density of technical fluids during their transportation by sea specialized vessels. Technology Audit and Production Reserves, 1 (2 (63)), 19–25. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.252336
  6. Sagin, S. V., Semenov, O. V. (2016). Marine Slow-Speed Diesel Engine Diagnosis with View to Cylinder Oil Specification. American Journal of Applied Sciences, 13 (5), 618–627. doi: https://doi.org/10.3844/ajassp.2016.618.627
  7. Popovskii, Yu. M., Sagin, S. V., Khanmamedov, S. A., Grebenyuk, M. N., Teregerya, V. V. (1996). Designing, calculation, testing and reliability of machines: influence of anisotropic fluids on the operation of frictional components. Russian Engineering Research, 16 (9), 1–7.
  8. Nahim, H. M., Younes, R., Nohra, C., Ouladsine, M. (2015). Complete modeling for systems of a marine diesel engine. Journal of Marine Science and Application, 14 (1), 93–104. doi: https://doi.org/10.1007/s11804-015-1285-y
  9. Sagin, S. V., Semenov, O. V. (2016). Motor Oil Viscosity Stratification in Friction Units of Marine Diesel Motors. American Journal of Applied Sciences, 13 (2), 200–208. doi: https://doi.org/10.3844/ajassp.2016.200.208
  10. Zablotsky, Y. V., Sagin, S. V. (2016). Enhancing Fuel Efficiency and Environmental Specifications of a Marine Diesel When using Fuel Additives. Indian Journal of Science and Technology, 9 (46), 353–362. doi: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i46/107516
  11. Zablotsky, Y. V., Sagin, S. V. (2016). Maintaining Boundary and Hydrodynamic Lubrication Modes in Operating High-pressure Fuel Injection Pumps of Marine Diesel Engines. Indian Journal of Science and Technology, 9 (20), 208–216. doi: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i20/94490
  12. Zhou, Y., Li, W., Stump, B., Connatser, R., Lazarevic, S., Qu, J. (2018). Impact of Fuel Contents on Tribological Performance of PAO Base Oil and ZDDP. Lubricants, 6 (3), 79. doi: https://doi.org/10.3390/lubricants6030079
  13. Guo, Z.-W., Yuan, C.-Q., Bai, X.-Q., Yan, X.-P. (2018). Experimental Study on Wear Performance and Oil Film Characteristics of Surface Textured Cylinder Liner in Marine Diesel Engine. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 31 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s10033-018-0252-3
  14. Lijesh, K. P., Khonsari, M. M. (2018). On the Degradation of Tribo-components in Boundary and Mixed Lubrication Regimes. Tribology Letters, 67 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s11249-018-1125-8
  15. Chong, W. W. F., Hamdan, S. H., Wong, K. J., Yusup, S. (2019). Modelling Transitions in Regimes of Lubrication for Rough Surface Contact. Lubricants, 7 (9), 77. doi: https://doi.org/10.3390/lubricants7090077
  16. Zavos, A. (2021). Effect of Coating and Low Viscosity Oils on Piston Ring Friction under Mixed Regime of Lubrication through Analytical Modelling. Lubricants, 9 (12), 124. doi: https://doi.org/10.3390/lubricants9120124
  17. Delprete, C., Razavykia, A. (2017). Piston ring–liner lubrication and tribological performance evaluation: A review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 232 (2), 193–209. doi: https://doi.org/10.1177/1350650117706269
  18. Fomin, O., Lovska, A., Skok, P., Rogovskii, I. (2021). Determination of the dynamic load of the carrying structure of the hopper wagon with the actual dimensions of structural elements. Technology Audit and Production Reserves, 1 (1 (57)), 6–11. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.225458
  19. Cherniak, L., Varshavets, P., Dorogan, N. (2017). Development of a mineral binding material with elevated content of red mud. Technology Audit and Production Reserves, 3 (3 (35)), 22–28. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2017.105609
  20. Dzyura, V., Maruschak, P., Prentkovskis, O. (2021). Determining Optimal Parameters of Regular Microrelief Formed on the End Surfaces of Rotary Bodies. Algorithms, 14 (2), 46. doi: https://doi.org/10.3390/a14020046
  21. Sumardiyanto, D., Susilowati, S. (2021) Analysis the Occurrence of Wear on Crank Pin Bearing in Diesel Engine. Journal of Mechanical Engineering and Automation, 10 (1), 19–23.
  22. Salaheldin, A., Xiqun, L., Zheng, Q. (2014). Effect of cylinder liner oil grooves shape on two-stroke marine diesel engine’s piston ring friction force. Advances in Mechanical Engineering, 7 (2), 837960. doi: https://doi.org/10.1155/2014/837960
  23. Abril, S. O., Del Socorro Fonseca-Vigoya, M., Pabón-León, J. (2022). CFD Analysis of the Effect of Dimples and Cylinder Liner Honing Groove on the Tribological Characteristics of a Low Displacement Engine. Lubricants, 10 (4), 61. doi: https://doi.org/10.3390/lubricants10040061
  24. Rahmani, R., Rahnejat, H., Fitzsimons, B., Dowson, D. (2017). The effect of cylinder liner operating temperature on frictional loss and engine emissions in piston ring conjunction. Applied Energy, 191 (1), 568–581. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.01.098
  25. Senatore, A., Risitano, G., Scappaticci, L., D’Andrea, D. (2021). Investigation of the Tribological Properties of Different Textured Lead Bronze Coatings under Severe Load Conditions. Lubricants, 9 (4), 34. doi: https://doi.org/10.3390/lubricants9040034
  26. Hu, Y., Meng, X., Xie, Y. (2018). A new efficient flow continuity lubrication model for the piston ring-pack with consideration of oil storage of the cross-hatched texture. Tribology International, 119, 443–463. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.11.027
  27. Yu, A., Niu, W., Hong, X., He, Y., Wu, M., Chen, Q., Ding, M. (2018). Influence of tribo-magnetization on wear debris trapping processes of textured dimples. Tribology International, 121, 84–93. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2018.01.046
  28. Mohamad, S. A., Kamel, M. A. (2020). Optimization of cylinder liner macro-scale surface texturing in marine diesel engines based on teaching–learning-based optimization algorithm. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 235 (2), 329–342. doi: https://doi.org/10.1177/1350650120911563
  29. Sagin, S. V. (2019). Decrease in mechanical losses in high-pressure fuel equipment of marine diesel engines. Scientific research of the SCO countries: synergy and integration. Part 1. Beijing: PRC, 139–145. doi: https://doi.org/10.34660/INF.2019.15.36258
  30. Peng, C. (2021). Wear Test of Cylinder Liner and Piston Ring of Marine Diesel Engine Based on Computer Simulation Technology. Journal of Physics: Conference Series, 2074 (1), 012033. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2074/1/012033
  31. Nouri, J., Vasilakos, I., Yan, Y., Reyes-Aldasoro, C.-C. (2019). Effect of Viscosity and Speed on Oil Cavitation Development in a Single Piston-Ring Lubricant Assembly. Lubricants, 7 (10), 88. doi: https://doi.org/10.3390/lubricants7100088
  32. Vadivel, A., Periyasamy, S. (2020). Experimental Investigation of Thermal Barrier (8YSZ-MGO-TIO2) Coated Piston used in Diesel Engine. Journal of Applied Fluid Mechanics, 13 (4), 1157–1165. doi: https://doi.org/10.36884/jafm.13.04.30825
  33. Vural, E. (2020). The Study of Microstructure and Mechanical Properties of Diesel Engine Piston Coated with Carbide Composites by Using HVOF Method. Transactions of the Indian Institute of Metals, 73 (10), 2613–2622. doi: https://doi.org/10.1007/s12666-020-02055-y
  34. Sagin, S. V., Solodovnikov, V. G. (2017). Estimation of Operational Properties of Lubricant Coolant Liquids by Optical Methods. International Journal of Applied Engineering Research, 12 (19), 8380–8391.
  35. Sagin, S. V. (2018) Improving the performance parameters of systems fluids. Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 55–59.
  36. Zavos, A., Nikolakopoulos, P. G. (2021). Investigation of the top compression ring power loss and energy consumption for different engine conditions. Tribology – Materials, Surfaces & Interfaces, 16 (2), 130–142. doi: https://doi.org/10.1080/17515831.2021.1907682
  37. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A., Zablotskyi, Y. V., Gaichenia, O. V. (2022). Supplying of Marine Diesel Engine Ecological Parameters. Naše More, 69 (1), 53–61. doi: https://doi.org/10.17818/nm/2022/1.7
  38. Kuropyatnyk, O. A., Sagin, S. V. (2019). Exhaust Gas Recirculation as a Major Technique Designed to Reduce NOх Emissions from Marine Diesel Engines. Naše More, 66 (1), 1–9. doi: https://doi.org/10.17818/nm/2019/1.1
  39. Fernández-Feal, M., Fernández-Feal, M., Sánchez-Fernández, L., Pérez-Prado, J. (2018). Study of Metal Concentration in Lubricating Oil with Predictive Purposes. Current Journal of Applied Science and Technology, 27 (6), 1–12. doi: https://doi.org/10.9734/cjast/2018/41472
  40. Sagin, S. V., Kuropyatnik, A. A. (2017) Application of the system of recirculation of exhaust gases for the reduction of the concentration of nitric oxides in the exhaust gases of the ship diesels. American Scientific Journal, 15 (2), 67–71.
  41. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A. (2021). Using exhaust gas bypass for achieving the environmental performance of marine diesel engines. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 36–43. doi: https://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-36-43
  42. Sagin, S. V., Stoliaryk, T. O. (2021). Comparative assessment of marine diesel engine oils. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 29–35. doi: https://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-29-35
  43. Dvořáková, Ľ., Kruml, S., Ryzák, D. (2021). Antipalindromic numbers. Acta Polytechnica, 61 (3), 428–434. doi: https://doi.org/10.14311/ap.2021.61.0428
  44. Madey, V. V. (2021). Usage of biodiesel in marine diesel engines. The Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 7-8, 18–21. doi: https://doi.org/10.29013/ajt-21-7.8-18-21
  45. Sagin, S. V., Kuropyatnyk, O. A. (2018). The Use of Exhaust Gas Recirculation for Ensuring the Environmental Performance of Marine Diesel Engines. Naše More, 65 (2), 78–86. doi: https://doi.org/10.17818/nm/2018/2.3
  46. Chu Van, T., Ramirez, J., Rainey, T., Ristovski, Z., Brown, R. J. (2019). Global impacts of recent IMO regulations on marine fuel oil refining processes and ship emissions. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 70, 123–134. doi: https://doi.org/10.1016/j.trd.2019.04.001
  47. Popovskii, A. Yu., Altoiz, B. A., Butenko, V. F. (2019). Structural Properties and Model Rheological Parameters of an ELC Layer of Hexadecane. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 92 (3), 703–709. doi: https://doi.org/10.1007/s10891-019-01980-0
  48. Lovska, A., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P. (2020). Dynamic Load Modelling within Combined Transport Trains during Transportation on a Railway Ferry. Applied Sciences, 10 (16), 5710. doi: https://doi.org/10.3390/app10165710
  49. Lopatin, O. P. (2020). Study of the influence of the degree of exhaust gas recirculation on the working process of a diesel. Journal of Physics: Conference Series, 1515 (4), 042021. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1515/4/042021
Analysis of the operation of marine diesel engines when using engine oils with different structural characteristics

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-24

Як цитувати

Столярик, Т. О. (2022). Аналіз експлуатації суднових дизелів під час використання моторних мастил з різними структурними характеристиками. Technology Audit and Production Reserves, 5(1(67), 22–32. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.265868

Номер

Том 5 № 1(67) (2022): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології та системи енергопостачання: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Tymur Stoliaryk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.