ВведениеЭкономию смазочного масла можно получить как за счет разработки и внедрения инновационных технологий, так и внедрения технически обоснованных норм расхода. Существующие методики расчета норм расхода смазочного масла судовыми дизелями учитывают три составляющие потерь масла [1–3]: – расход на угар;– расход на испарение;– расход на замену.Расход масла на замену согласно инструкции [1] учитывается только в тронковых дизелях и в крейцкопфных дизелях мощностью до 3 000 кВт. У дизелей мощностью свыше 3 000 кВт эта составляющая не учитывается, т. к. замена циркуляционного масла не производится.Доливку масла в циркуляционную цистерну при работе главного дизеля (ГД) обычно производят раз в десять дней. В работе [4] норма расхода масла жестко привязана к расходу топлива по факту.Нормирование расхода смазочного масла предлагается выполнять исходя из методики нормирования расхода топлива [5]. Для выполнения нормирования необходимо знать расходную характеристику масла в зависимости от режимов нагрузки дизелей и их распределение. При определении распределения нагрузки дизелей в эксплуатации можно воспользоваться аналитическими зависимостями или выполнить сбор данных по нагрузкам и построить законы их распределения [6, 7]. При этом законы распределения нагрузок характеризуются среднестатистической нагрузкой  и среднеквадратичным отклонением , которые лучше всего представлять в относительной форме.Методика расчета расхода цилиндрового масла Расход цилиндрового масла исходя из режима работы дизеля предлагается определять следующим образом.Главные дизели работают, как правило, на гребной винт фиксированного шага, поэтому зависимость мощности от частоты вращения коленчатого вала в относительной форме носит кубический характер: ,где – текущая мощность в относительных единицах;  – текущая частота вращения в относительных единицах; – текущая и номинальная частоты вращения; – текущая и номинальная мощности. Зависимость относительной частоты вращения от относительной мощности дизеля имеет вид: .Подача цилиндрового масла смазочным насосом зависит от числа ходов привода, жестко связанного с частотой вращения коленчатого вала.Расходная характеристика цилиндрового масла в относительных единицах имеет вид:                                                             ,                                                         (1)где – относительный расход цилиндрового масла; Gц.м – текущий расход цилиндрового масла; Gном – расход цилиндрового масла на номинальном режиме.График зависимости (1) приведен на рис. 1.  Рис. 1. Зависимость относительного расхода цилиндрового маслаот относительной нагрузки дизеля на режиме винтовой характеристики Данную параболу (рис. 1) аппроксимируем полиномом второй степени, и получается уравнение .Тогда можно применить формулу для вычисления расхода цилиндрового масла с учетом режимов работы ГД, приведенную в работах для топлива [1, 2, 4]:                          .                                             (2)Часовой расход цилиндрового масла определяется по формуле                                         (3)где gм – удельный эффективный расход цилиндрового масла на номинальной мощности. Методика расчета смазочного масла на испарение и угарРасход смазочного масла на испарение и угар (доливку) определяется исходя из расходной характеристики масла и нагрузки дизеля. В связи с тем, что в существующей литературе практически нет данных по расходу смазочного масла в зависимости от нагрузки, в первом приближении можно допустить, что эта зависимость от индикаторной мощности носит линейный характер, особенно в области, близкой к номинальной мощности: где – относительный расход циркуляционного масла.Для зависимости расхода масла от эффективной мощности следует учитывать, что при работе на холостом ходу индикаторная мощность не равна нулю и расход масла существует. Эту долю расхода можно рассчитать исходя из индикаторной мощности холостого хода или, что проще, с использованием значения его эффективной мощности и механического КПД:                                                     .                                                          (4)Значения параметров а и b для выражения (4) в относительной форме определятся следующим образом:а = (1 – ηm);b = ηm,где ηm – механический КПД дизеля.Тогда с учетом выражения (2) формула для определения расхода циркуляционного масла на угар и испарение по отношению к режиму номинальной мощности (рис. 2) имеет вид:   Рис. 2. Зависимость относительного расхода циркуляционного маслаот относительной нагрузки дизеля Если значение ηm неизвестно, то согласно рекомендациям работы [8] его можно принятьв первом приближении: ηm = 0,8. Расход смазочного масла на замену зависит от объема циркуляционной цистерны и наработки дизеля и определяется по формуле ,где V – объем смазочного масла в системе смазки, м3; ρ = 0,91– плотность масла, т/м3; Т = 1 000 – срок службы масла, ч. Суммарный расход масла на угар, испарение и замену определяется по формуле                                                            Gм.о = Gцирк. м + Gсм.                                                        (5)Часовой расход цилиндрового масла для ГД следует вычислять по формуле (3).Что касается вспомогательных дизель-генераторов (ВДГ), то здесь необходимо учесть работу одного ВДГ и двух ВДГ в параллель: ,где q1, q2 – доля работы одного ВДГ и двух ВДГ в параллель за исследуемый период наработки; gцирк. м – удельный эффективный расход циркуляционного масла на номинальной мощности. Учет инновационной технологии регенерации при расчете смазочного масла на испарение и угарСуть инновационной технологии регенерации смазочного масла заключается в том, что отработанное смазочное масло вначале очищается от механических примесей и воды в отдельной фазе, так что остается только эмульгированная и мелкодисперсные фазы, не удаляемые штатными судовыми средствами маслоочистки [9, 10]. Затем смазочное масло подогревается и подается в специально разработанную установку – циклонный испаритель, где происходит удаление эмульгированной и мелкодисперсной фазы воды и топлива [11, 12]. Далее вводятся легирующие присадки. Таким образом, полностью восстанавливаются эксплуатационные свойства масла: температура вспышки, вязкость, щелочное число [13].Упрощенная схема процесса малотоннажной регенерации отработанных моторных масел (ОММ) приведена на рис. 3. [11]   Рис. 3. Технологическая упрощенная схема процесса малотоннажной регенерации ОММ При рассматриваемом подходе в процессе регенерации ОММ используется очистительное оборудования штатных судовых систем судовых энергетических установок (СЭУ). Выполнение таких основных требований на регенерацию ОММ, как исключения транспортных расходов при сборе и доставке ОММ к местам регенерации; исключения необходимости расходов на процесс раздельного сбора отработанных смазочных материалов и использование для регенерации ОММ различных центробежных очистителей (ЦО) штатного оборудования, обслуживающего системы функционирования судовых силовых установок, обеспечивает эффективность использования горюче-смазочных материалов за счет снижения расходов на свежие моторные масла.В случае применения такой инновационной технологии регенерации смазочного масла составляющую Gсм из формулы (5) можно исключить.  Пример расчета норм расхода смазочного масла для судовой дизельной установки «Кристалл-1»На судне установлены главный двигатель марки К9Z60/105Е номинальной мощностью Ne ном = 6 615 кВт и три ВДГ марки 6NVD 48A-2 номинальной мощностью Ne ном = 735 кВт. Часовой расход цилиндрового масла главного дизеля К9Z60/105Е составляет:– на режиме «переход»  – на режиме «промысел» где gм = 1,1 · 10–3 – удельный эффективный расход цилиндрового масла, кг/(кВт·ч); Nе ном = 6 615 – номинальная мощность, кВт.Часовой расход циркуляционного масла главного двигателя К9Z60/105Е составляет:– на режиме «переход» – на режиме «промысел» где gм. цирк = 0,45 · 10–3 – удельный эффективный расход циркуляционного масла, кг/(кВт·ч).На режиме «промысел» среднесуточная продолжительность работы главного двигателя Тсут. пром = 5,0 ч, тогда суточный расход циркуляционного масла на режиме «промысел» Суточный расход цилиндрового масла на режиме «промысел» На режиме «переход» суточный расход циркуляционного масла На режиме «переход» суточный расход цилиндрового масла где Тсут. пр = 5,0 – среднесуточная наработка ГД на промысле, ч; 24 – число часов в сутках. Нормы расхода смазочного масла ВДГ без применения инновационной технологии регенерации масла определяются следующим образом. Смазочное масло расходуется на угар, испарения и замену. Расчет расхода масла на угар и испарение производится с учетом нагрузки каждого ВДГ и режима эксплуатации судна.Часовой расход циркуляционного масла ВДГ на угар и испарение составляет:– на режиме «переход» где  – относительная среднестатистическая нагрузка одного работающего ВДГ [14];  – относительная среднестатистическая нагрузка двух работающих ВДГ [14];  – среднестатистическая доля наработки одного ВДГ на переходах;  – среднестатистическая доля наработки двух ВДГ в параллель на переходах;– на режиме «промысел» где  – относительная среднестатистическая нагрузка одного работающего ВДГ [14];  – относительная среднестатистическая нагрузка двух работающих ВДГ [14];  – среднестатистическая доля наработки одного ВДГ на промысле; – среднестатистическая доля наработки двух ВДГ в параллель на промысле;– на режиме «стоянка в море»  где  – относительная среднестатистическая нагрузка одного работающего ВДГ [14];  – относительная среднестатистическая нагрузка двух работающих ВДГ [14]; – среднестатистическая доля наработки одного ВДГ на режиме «стоянка в море»; – среднестатистическая доля наработки двух ВДГ в параллель на режиме «стоянка в море»;– на режиме «стоянка в порту» где  – относительная среднестатистическая нагрузка одного работающего ВДГ [14];  – относительная среднестатистическая нагрузка двух работающих ВДГ [14];  – среднестатистическая доля наработки одного ВДГ на режиме «стоянка в порту»; – среднестатистическая доля наработки двух ВДГ в параллель на режиме «стоянка в порту».Расход смазочного масла на замену, отнесенный к наработке дизеля, кг/ч: Расход смазочного масла судовой электростанцией (СЭС) на замену – на режиме «переход» – на режиме «промысел» – на режиме «стоянка в море» – на режиме «стоянка в порту» Величины этих расходов для разных режимов представлены в табл. 1, а нормы расхода смазочных масел судовой дизельной установки (СДУ) приведены в табл. 2. Таблица 1Нормы расхода смазочного масла СЭС на угар, испарение и заменуРасход смазочного масла, кг/сутРежимы эксплуатацииПереходРаботана промыслеСтоянкав мореСтоянкав портуНа угар и испарение13,6317,6216,2714,16На замену15,2215,8914,9812,79Суммарный расход 28,8533,5131,2526,95Таблица 2 Нормы расхода смазочного масла СДУ Расход смазочного масла, кг/сутРежимы эксплуатацииПереходРаботана промыслеСтоянкав мореСтоянкав портуГДСЭСГДСЭССЭССЭСЦилиндровое137,52–21,65–––На угар и испарение49,1513,636,6517,6216,2714,16На замену–15,22–15,8914,9812,79Суммарный расход циркуляционного масла78,040,1631,2526,95 В табл. 3 приведены рассчитанные нормы расхода масла с учетом внедрения инновационной технологии регенерации смазочного масла. Для того чтобы вставить в таблицы цифры, нужно норму часового расхода умножить на 24 ч.Таблица 3Нормы расхода смазочного масла СДУв случае применения инновационных технологий его регенерации Расход смазочного масла, кг/сутРежимы эксплуатацииПереходРаботана промыслеСтоянкав мореСтоянкав портуГДСЭСГДСЭССЭССЭСЦилиндровое137,52–21,65–––На угар и испарение49,1513,636,6517,6216,2714,16Суммарный расход циркуляционного масла62,7824,2716,2724,27Экономия циркуляционного масла, %19,539,647,939,6 В случае применения инновационной технологии регенерации отработанного смазочного масла следует исключить статью расхода смазочного масла на замену. ЗаключениеРасчеты подтвердили, что с применением инновационной технологии восстановления эксплуатационных свойств смазочных масел посредством их регенерации экономия может составить от 19 до 48 % от общего расхода смазочного масла на СДУ.Экономию расхода смазочного масла за счет регенерации весьма просто учесть при разработке норм. Таким образом, новые нормы будут контролировать применение инновационной технологии регенерации моторных масел.