Зміст:
Стор.
Вступ 3
Глава1
1.1Современние і перспективні вимоги та технології до якості важких моторних і суднового маловязкого палива. 4-7
Глава2
2.1Вліяніе асфальтенів на роботу двигуна внутрішнього згоряння. 8-11
2.2Вліяніе присадок на ДВС. 11-16 2.3Протівоізносние властивості палив. 16-19
2.4Вліянія якість палива на протизношувальні
властивості палив. 19-24
Список літератури. 25
Введення
Важкі моторні і суднові палива використовують в суднових енергетичних установках. До котельним палив відносять топкові мазути марок 40 і 100, що виробляються по ГОСТ 10585 - 75, до важких моторних палив - флотські мазути Ф-5 і Ф-12 по ГОСТ 10585-75, моторні палива ДТ і ДМ - за ГОСТ 1667-68. До суднових палив відносять дистиллятное паливо ТМС за ТУ 38.101567-87 і залишкові палива СВТ, СВЛ, СВС за ТУ 38.1011314-90.
У загальному балансі перерахованих палив основне місце займають мазути нафтового походження. Рідкі котельні палива з сланців, одержувані на установках напівкоксування горючих сланців і вугілля, - продукти коксохімічної промисловості - складають лише невелику частку загального обсягу виробництва палив. [3]
Вимоги, що пред'являються до якості котельних, важких моторних і суднових палив, що встановлюють умови їх застосування, визначаються такими показниками якості, як в'язкість, вміст сірки, теплота згоряння, температури застигання і спалаху, вміст води, механічних домішок і зольність.
Звідси випливає, що від якості палива залежить надійна робота двигуна. Тому при виборі палива розглядаються його якість і як воно буде впливати на роботу двигуна внутрішнього згоряння.
Глава1
1.1Современние і перспективні вимоги та технології до якості важких моторних і суднового маловязкого палива
Ці технічні умови поширюються на паливо маловязкое суднове отримується з фракцій дистилятів прямої перегонки і вторинної переробки нафти.
Паливо маловязкое суднове повинне виготовлятися відповідно до вимог цих технічних умов за технологією, узгодженою з розробником та затвердженої в установленому порядку.
Паливо маловязкое суднове виробляється трьох видів залежно від масової частки сірки: [6]
I вид - з масовою часткою сірки не більше 0,5%; код ОКП лютого 5195 0301
II вид - з масовою часткою сірки не більше 1,0%; код ОКП лютого 5195 0302
III вигляд - з масовою часткою сірки не більше 1,5%; код ОКП лютого 5195 0303
При виробництві палива маловязкого суден дозволяється використання присадок, допущених до застосування в установленому порядку.
Паливо маловязкое суднове відповідає марці ДМА MS IPO - 8217.
На підприємствах, вперше освоюють виробництво палива маловязкого суднового, здійснюється постановка його на промислове виробництво за ГОСТ 15.001.
Виробництво палива маловязкого суднового допускається тільки на підприємствах, узгодили справжні технічні умови та внесених, як виробник, у каталожний лист продукції, зареєстрований у встановленому порядку.
Паливо маловязкое суднове повинно відповідати вимогам справжні технічних умов, зазначених у таблиці. [6]
Таблиця 14 - Технічні вимоги на СМТ (ТУ 38.101567-2000)
Суднове маловязкое паливо по ТУ 38.101567-87 - це среднедістіллятних паливо, на відміну від моторного ДТ і суднового високов'язкого палива, одержуваних шляхом змішування залишкових і среднедістіллятних фракцій. Призначене для застосування в суднових енергетичних установках замість дизельного палива. Компонентами маловязкого суднового палива є негідроочіщенние прямогонні атмосферні і вакуумні дистиляти, продукти вторинного походження - легкі і важкі газойлі каталітичного і термічного крекінгу, коксування.
Таблиця 15 - Характеристики моторного палива для среднеоборотних і малооборотних дизелів (ГОСТ 1667-68)
Таблиця 16 - Характеристики маловязкого суднового палива (ТУ 38.101567-87)
Таблиця 17 - Характеристики мазутів (ГОСТ 10585-75)
Глава 2
2.1Вліяніе асфальтенів на роботу двигуна внутрішнього згоряння.
Майже в кожній проблемі з двигуном якість палива було однією з причин його неполадок. Утворення відкладень може привести до відмови двигуна. Як же циліндрове масло може запобігти утворенню відкладень, підтримувати чистоту двигуна і попередити можливі невдачі?
Проблеми забруднення і методи забезпечення чистоти роботи двигуна були досліджені Бобом Алленом, чартерним інженером, членом Інституту морських інженерів Великобританії, технічним менеджером "Castrol Marine". Він відзначає, що чистота картерів чотиритактного двигуна залежить від ступеня забрудненості циліндрового масла продуктами неповного згоряння палива і його протікання в паливних насосах. Термін "чистота картера" пов'язаний з утворенням чорних асфальтенових відкладень на стінках картера, накопиченням забруднень у кулачковому приводі і липких відкладень в сепараторі.
Працює залишкових домішок палива і циліндричної мастила, а також вірогідність утворення відкладень можуть бути продемонстровані при використанні методу випробувань при використанні методу випробування IP375. При взаємодії залишкових домішок палива зі мастилом можливість випадання асфальтенових відкладень збільшується. Це пов'язано з тим, що асфальтени містяться в паливі у розчиненому стані завдяки ароматичним дистилятні продукти і будь-яке зниження вмісту ароматичних сполук може призвести до випадання відкладень. Що відбувається при змішуванні такого парафінсодержащего матеріалу, як мастило, з паливом? Не всі сорти палива мають однакову здатність до випадання відкладень, але в результаті досліджень встановлено, що сорти палива з низьким коефіцієнтом в'язкості, наприклад, 180 сСт, які потребують більш високого вмісту дистилятних продуктів для розчинення залишків до необхідного рівня в'язкості, швидше призводять до проблем.
На рис. 1 показані результати досліджень за методом IP375 палива з високим і низьким вмістом асфальтенів, згідно з якими перший більше сприяє відкладеннях в двигуні. Як відомо, якість бункера в світі різна, і зміст асфальтенів може змінюватися від 2% до 11%.
Рис. 2 показує зміну змісту асфальтенів в паливі і його питомої щільності за період випробувань на судні протягом 18 місяців, які виявили близьку кореляцію цих двох характеристик палива. Під час цих випробувань двигун працював протягом 4500 год. на паливі з низьким вмістом асфальтенів, і в кулачковому приводі не було виявлено відкладень, але коли паливо змінили на інше, з дуже високим вмістом асфальтенів, то вже через 2000 год. У кулачковому приводі й картері були виявлені великі відкладення. В обох випадках використовувалося одне й те ж мастило.
Звичайно, при цьому шкода завдається не тільки картера. Паливні відклади утворюються в канавках поршневих кілець і в підпоршневу просторі. Відкладення у зоні кільця можуть призвести до їх залипання, а в результаті нагарообразования на голівці поршня знижується ефективність його охолодження, що може привести до підвищення температури і прогорання поршня. Блокування маслос'емних кілець може викликати підвищену витрату циліндричної мастила.
Яким чином можна зменшити ці відкладення? Встановлено, що використання мастильних матеріалів з високим вмістом ароматичних сполук не забезпечує вирішення проблеми асфальтенових відкладень. Це пов'язано з тим, що з плином часу компоненти олії на базі ароматичних сполук будуть окислюватися, і, в кінцевому підсумку, асфальтенових відкладення в двигуні будуть утворюватися, не дивлячись на виконання експлуатаційних дій з очищення двигуна.
Реальне запобігання асфальтенових відкладень повинне забезпечити використання хімічних засобів.
На рис. 3 показано кількість високотемпературних відкладень, які виникають внаслідок забруднення мастильних матеріалів через застосування низькоякісного палива. Як випливає з порівняння представлених гістограм, використання хімічних добавок у мастилі забезпечує різке зниження асфальтенових відкладень.
За той же період, що низькоякісні сорти палива набули широкого поширення, якість легкого дизельного палива MGO також погіршилося. Дослідження показали, що газойлі з високим ступенем пароутворення викликають відкладення в двигуні і що високоцікліческіе вуглеводні, в основному ді-або поліциклічного ароматичного типу, будуть виробляти більше відкладень внаслідок крекінгу і окислення, ніж парафіносодержащіе вуглеводні.
Полімеризація незгорілих часток палива і конденсація на циліндричної втулці призводять до утворення лакообразного нагару. Твердий смолообразних матеріал на втулці циліндра і в полірованих канавках викликає припинення дії мастила. Це зазвичай трапляється при роботі на легкому дизельному паливі Стор.
Вступ 3
Глава1
1.1Современние і перспективні вимоги та технології до якості важких моторних і суднового маловязкого палива. 4-7
Глава2
2.1Вліяніе асфальтенів на роботу двигуна внутрішнього згоряння. 8-11
2.2Вліяніе присадок на ДВС. 11-16 2.3Протівоізносние властивості палив. 16-19
2.4Вліянія якість палива на протизношувальні
властивості палив. 19-24
Список літератури. 25
Введення
Важкі моторні і суднові палива використовують в суднових енергетичних установках. До котельним палив відносять топкові мазути марок 40 і 100, що виробляються по ГОСТ 10585 - 75, до важких моторних палив - флотські мазути Ф-5 і Ф-12 по ГОСТ 10585-75, моторні палива ДТ і ДМ - за ГОСТ 1667-68. До суднових палив відносять дистиллятное паливо ТМС за ТУ 38.101567-87 і залишкові палива СВТ, СВЛ, СВС за ТУ 38.1011314-90.
У загальному балансі перерахованих палив основне місце займають мазути нафтового походження. Рідкі котельні палива з сланців, одержувані на установках напівкоксування горючих сланців і вугілля, - продукти коксохімічної промисловості - складають лише невелику частку загального обсягу виробництва палив. [3]
Вимоги, що пред'являються до якості котельних, важких моторних і суднових палив, що встановлюють умови їх застосування, визначаються такими показниками якості, як в'язкість, вміст сірки, теплота згоряння, температури застигання і спалаху, вміст води, механічних домішок і зольність.
Звідси випливає, що від якості палива залежить надійна робота двигуна. Тому при виборі палива розглядаються його якість і як воно буде впливати на роботу двигуна внутрішнього згоряння.
Глава1
1.1Современние і перспективні вимоги та технології до якості важких моторних і суднового маловязкого палива
Ці технічні умови поширюються на паливо маловязкое суднове отримується з фракцій дистилятів прямої перегонки і вторинної переробки нафти.
Паливо маловязкое суднове повинне виготовлятися відповідно до вимог цих технічних умов за технологією, узгодженою з розробником та затвердженої в установленому порядку.
Паливо маловязкое суднове виробляється трьох видів залежно від масової частки сірки: [6]
I вид - з масовою часткою сірки не більше 0,5%; код ОКП лютого 5195 0301
II вид - з масовою часткою сірки не більше 1,0%; код ОКП лютого 5195 0302
III вигляд - з масовою часткою сірки не більше 1,5%; код ОКП лютого 5195 0303
При виробництві палива маловязкого суден дозволяється використання присадок, допущених до застосування в установленому порядку.
Паливо маловязкое суднове відповідає марці ДМА MS IPO - 8217.
На підприємствах, вперше освоюють виробництво палива маловязкого суднового, здійснюється постановка його на промислове виробництво за ГОСТ 15.001.
Виробництво палива маловязкого суднового допускається тільки на підприємствах, узгодили справжні технічні умови та внесених, як виробник, у каталожний лист продукції, зареєстрований у встановленому порядку.
Паливо маловязкое суднове повинно відповідати вимогам справжні технічних умов, зазначених у таблиці. [6]
Таблиця 14 - Технічні вимоги на СМТ (ТУ 38.101567-2000)
| Найменування показника | Значення | Метод випробування | |
| 1 | В'язкість при 20 ° С, не більше: - Умовна, ° ВУ | 2,0 | ГОСТ 6258 |
| - Відповідна їй кінематична, мм 2 / с | 11,4 | ГОСТ 1933 | |
| 2 | Цетанове число, не менше | 40 | ГОСТ 3122 |
| 3 | Температура спалаху в закритому тиглі, ° С, не нижче | 62 | ГОСТ 6356 або ASTM Д 93 |
| 4 | Температура застигання, ° С, | Мінус 10 | ГОСТ 20287 |
| 5 | Масова частка сірки,%, не більше I вид II вид III вигляд | 0,5 1,0 1,5 | ГОСТ I9I2I або ГОСТ Р 50442 або ASTM Д 12 66 або ASTM Д 4294 |
| 6 | Масова частка меркаптанової сірки,%, не більше | 0,025 | ГОСТ 17323 |
| 7 | Вміст води | Сліди | ГОСТ 2477 |
| 8 | Коксівність,% не більше | 0,2 | ГОСТ 19932 або ASTV Д 189 |
| 9 | Зміст механічні домішок,%, не більше | 0,02 | ГОСТ 6370 |
| 10 | Зольність,%, не більше | 0,01 | ГОСТ 1461 або ASTM Д 482 |
| 11 | Вміст водорозчинних кислот і лугів | відсутність | ГОСТ 6307 |
Суднове маловязкое паливо по ТУ 38.101567-87 - це среднедістіллятних паливо, на відміну від моторного ДТ і суднового високов'язкого палива, одержуваних шляхом змішування залишкових і среднедістіллятних фракцій. Призначене для застосування в суднових енергетичних установках замість дизельного палива. Компонентами маловязкого суднового палива є негідроочіщенние прямогонні атмосферні і вакуумні дистиляти, продукти вторинного походження - легкі і важкі газойлі каталітичного і термічного крекінгу, коксування.
Таблиця 15 - Характеристики моторного палива для среднеоборотних і малооборотних дизелів (ГОСТ 1667-68)
| Показники | Марка палива | |
| ДП | ДМ | |
| Щільність при 20 ° С, г / см 3, не більше | 0,930 | 0,970 |
| Фракційний склад: до 250 ° С переганяється,%, не більше | 15 | 15 |
| В'язкість при 50 ° С: кінематична, мм 2 / с, не більше відповідна їй умовна, ° ПУ, трохи більше | 36 2,95 | 130 17,4 |
| Коксівність,%, не більше | 3,0 | 9,0 |
| Зольність,% не більше | 0,04 | 0,06 |
| Масова частка сірки,%, не більше: в малосірчисте паливі в сірчистому паливі | 0,5 1,5 | 2,0 2,0 |
| Масова частка,%, не більше: механічних домішок води ванадію | 0,05 0,5 0,015 | 0,1 0,5 0,01 |
| Температура, ° С: спалаху в закритому тиглі, не нижче застигання, не вище | 65 -5 | 85 10 |
| Примітка. Для марок ДТ і ДМ вміст сірководню, водорозчинних кислот і лугів-відсутність. | ||
Таблиця 16 - Характеристики маловязкого суднового палива (ТУ 38.101567-87)
| Показники | Значення |
| В'язкість: умовна при 20 'З,' ВУ, не більше відповідна їй кінематична, мм 2 / с, не більше Цетанове число, не менше Температура, ° 'С: спалаху в закритому тиглі ° С, не нижче застигання, не вище Масова частка,%, не більше: сірки меркаптанової сірки води механічних домішок Коксівність,%, не більше Зольність,%, не більше Вміст водорозчинних кислот і лугів Щільність при 20 ° С, г / м 3, не більше Йодне число, г йоду на 100 г палива, не більше | 2,0 11,4 40 62 -10 1,5 0,025 Сліди 0,02 0,2 0,01 Відсутність 890 20 |
Таблиця 17 - Характеристики мазутів (ГОСТ 10585-75)
| Показники | Марка палива | |||
| Ф-5 | Ф-12 | 40 | 100 | |
| В'язкість при 50 ° С, не більше: | ||||
| умовна, ° ВУ | 5,0 | 12,0 | - | - |
| відповідна їй кінематична, мм 2 / с | 36,2 | 89,0 | - | - |
| В'язкість при 80 ° С, не більше: | ||||
| умовна, ° ВУ | - | - | 8,0 | 16,0 |
| відповідна їй кінематична, мм 2 / с | - | - | 59,0 | 118,0 |
| Динамічна в'язкість при 0 ° С, Па-с, не більше | 2,7 | - | - | - |
| Зольність,%, не більше, для мазуту: | ||||
| малозольного | - | - | 0,04 | 0,05 |
| зольного | 0,05 | 0,10 | 0,12 | 0,14 |
| Масова частка,%, не більше: | ||||
| механічних домішок | 0,10 | 0,12 | 0,5 | 1,0 |
| води | 0,3 | 0,3 | 1,0 | 1,0 |
| Масова частка сірки,%, не більше, для мазуту: | ||||
| низькосірчистого | - | - | 0,5 | 0,5 |
| малосернистого | - | 0,6 | 1,0 | 1,0 |
| сірчистого | 2,0 | 2,0 | 2,0 | |
| високосірчистої | - | - | 3,5 | 3,5 |
| Коксівність,%, не більше | 6,0 | - | - | - |
| Температура спалаху, ° С, не нижче: | ||||
| в закритому тиглі | 80 | 90 | - | - |
| 'У відкритому тиглі | - | - | 90 | 110 |
| Температура застигання, ° С, не вище | -5 | -8 | 10; 25 * | 25; 42 * |
| Теплота згоряння (нижча) у перерахунку | ||||
| на сухе паливо (не бракувальні), кДж / кг, | ||||
| Проте, для мазуту: | ||||
| низькосірчистого, малосернистого | 41454 | 41454 | 40740 | 40530 |
| і сірчистого | ||||
| високосірчистої | - | - | 39900 | 39000 |
| Щільність при 20 ° С, кг / м 3, не більше | 955 | 960 | - | - |
| * Для мазуту з високопа нафт Примітка. Для всіх марок палива зміст водорозчинних кислот і лугів, сірководню - відсутність. | ||||
Глава 2
2.1Вліяніе асфальтенів на роботу двигуна внутрішнього згоряння.
Майже в кожній проблемі з двигуном якість палива було однією з причин його неполадок. Утворення відкладень може привести до відмови двигуна. Як же циліндрове масло може запобігти утворенню відкладень, підтримувати чистоту двигуна і попередити можливі невдачі?
Проблеми забруднення і методи забезпечення чистоти роботи двигуна були досліджені Бобом Алленом, чартерним інженером, членом Інституту морських інженерів Великобританії, технічним менеджером "Castrol Marine". Він відзначає, що чистота картерів чотиритактного двигуна залежить від ступеня забрудненості циліндрового масла продуктами неповного згоряння палива і його протікання в паливних насосах. Термін "чистота картера" пов'язаний з утворенням чорних асфальтенових відкладень на стінках картера, накопиченням забруднень у кулачковому приводі і липких відкладень в сепараторі.
Працює залишкових домішок палива і циліндричної мастила, а також вірогідність утворення відкладень можуть бути продемонстровані при використанні методу випробувань при використанні методу випробування IP375. При взаємодії залишкових домішок палива зі мастилом можливість випадання асфальтенових відкладень збільшується. Це пов'язано з тим, що асфальтени містяться в паливі у розчиненому стані завдяки ароматичним дистилятні продукти і будь-яке зниження вмісту ароматичних сполук може призвести до випадання відкладень. Що відбувається при змішуванні такого парафінсодержащего матеріалу, як мастило, з паливом? Не всі сорти палива мають однакову здатність до випадання відкладень, але в результаті досліджень встановлено, що сорти палива з низьким коефіцієнтом в'язкості, наприклад, 180 сСт, які потребують більш високого вмісту дистилятних продуктів для розчинення залишків до необхідного рівня в'язкості, швидше призводять до проблем.
На рис. 1 показані результати досліджень за методом IP375 палива з високим і низьким вмістом асфальтенів, згідно з якими перший більше сприяє відкладеннях в двигуні. Як відомо, якість бункера в світі різна, і зміст асфальтенів може змінюватися від 2% до 11%.
Рис. 2 показує зміну змісту асфальтенів в паливі і його питомої щільності за період випробувань на судні протягом 18 місяців, які виявили близьку кореляцію цих двох характеристик палива. Під час цих випробувань двигун працював протягом 4500 год. на паливі з низьким вмістом асфальтенів, і в кулачковому приводі не було виявлено відкладень, але коли паливо змінили на інше, з дуже високим вмістом асфальтенів, то вже через 2000 год. У кулачковому приводі й картері були виявлені великі відкладення. В обох випадках використовувалося одне й те ж мастило.
Звичайно, при цьому шкода завдається не тільки картера. Паливні відклади утворюються в канавках поршневих кілець і в підпоршневу просторі. Відкладення у зоні кільця можуть призвести до їх залипання, а в результаті нагарообразования на голівці поршня знижується ефективність його охолодження, що може привести до підвищення температури і прогорання поршня. Блокування маслос'емних кілець може викликати підвищену витрату циліндричної мастила.
Яким чином можна зменшити ці відкладення? Встановлено, що використання мастильних матеріалів з високим вмістом ароматичних сполук не забезпечує вирішення проблеми асфальтенових відкладень. Це пов'язано з тим, що з плином часу компоненти олії на базі ароматичних сполук будуть окислюватися, і, в кінцевому підсумку, асфальтенових відкладення в двигуні будуть утворюватися, не дивлячись на виконання експлуатаційних дій з очищення двигуна.
Реальне запобігання асфальтенових відкладень повинне забезпечити використання хімічних засобів.
На рис. 3 показано кількість високотемпературних відкладень, які виникають внаслідок забруднення мастильних матеріалів через застосування низькоякісного палива. Як випливає з порівняння представлених гістограм, використання хімічних добавок у мастилі забезпечує різке зниження асфальтенових відкладень.
За той же період, що низькоякісні сорти палива набули широкого поширення, якість легкого дизельного палива MGO також погіршилося. Дослідження показали, що газойлі з високим ступенем пароутворення викликають відкладення в двигуні і що високоцікліческіе вуглеводні, в основному ді-або поліциклічного ароматичного типу, будуть виробляти більше відкладень внаслідок крекінгу і окислення, ніж парафіносодержащіе вуглеводні.
чотиритактних двигунів, однак зареєстровані також подібні випадки і в двотактних крейцкопфних двигунах.
Циклічні вуглеводні не згоряють повністю під час такту згоряння (розширення), і невелика частина утворилися відходів прилипає до втулки, викликаючи лакообразний нагар. При цьому оцінка втрати ефективності мастила може проводитися за величиною товщини лакообразующіх відкладень в канавках втулки після 1000 год. роботи двигуна і витраті мастила, який не повинен перевищувати 0,2 ррт згорілого палива.
На рис. 4 показано вплив лакообразующего нагару на ефективність змазування і витрата мастила за результатами експериментальних досліджень на двигуні голландського риболовного судна, які підтверджуються даними по інших суден. На цих суднах двигуни працювали з великими перевантаженнями і використовували низькоякісне дизельне паливо MGO. При роботі двигунів з меншою потужністю внаслідок зниження опору трала витрата масла повертається до нормального рівня. Це означає, що у разі зменшення дії цих факторів утворенню нагару на втулках скорочується.
Хоча застосування високоефективних мастил і легкого дизельного палива з вмістом сірки на рівні 1% знижує лакообразующіе відкладення, ще не знайдено задовільне рішення проблеми створення змащення, що зменшує і запобігає нагарообразование.
Більш безпосереднім способом
У найближчому майбутньому очікується погіршення якості палива через підвищення вмісту в ньому асфальтенів. Тому постачальники мастильних матеріалів запропонували нові поліпшені продукти. Найбільші машинобудівники закликають судновласників перейти на використання нових сортів масел, які разом з хімічною очищенням палива повинні забезпечити вирішення проблеми забруднення двигунів чорними асфальтенових відкладеннями.
2.2Вліяніе присадок на двигун
При роботі дизельного двигуна на форсунках і в камері згоряння утворюються відкладення, що порушують подачу палива і нормальне протікання робочого процесу. У результаті знижується потужність і економічність двигуна, збільшуються димність і токсичність відпрацьованих газів. Миючі присадки, призначені для автомобільних бензинів, у даному випадку виявляються марні, тому що мають недостатньо високою термічною стабільністю і в жорстких умовах дизельного двигуна розкладаються.
За кордоном часто використовують спеціальні присадки до дизельних палив на основі термостабільних ПАР. Аналіз літератури та патентів показує, що в загальному випадку в присадку крім ПАР входять модифікатори нагару і невелика кількість каталізаторів горіння. В якості модифікаторів нагару використовуються кисневмісні сполуки, наприклад, оксіалкілірованние АЛКІЛФЕНОЛ, а в якості каталізаторів горіння - сполуки перехідних металів (заліза, міді, рідкоземельних елементів). Каталізатор горіння береться в таких кількостях, що концентрація металу в паливі складає не більше 100 млн 1. Власне, каталітичне вплив мають оксиди металів, які утворюються при згорянні присадок з паливом. Металлсодержащих присадки використовують не тільки як антинагарні, але і як антісажевие, що знижують температуру вигоряння сажі і перешкоджають забиванні сажових фільтрів. Так наприклад, фірмою Lubrizol розроблена товарна присадка, ефективна в концентрації до 70 млн "1 в розрахунку на мідь [1]. Авторами статті на основі доступної вітчизняної сировини розроблений зразок антинагарних присадки антікокс, що представляє собою композицію термостабільного ПАР, фракції кисневмісних з'єднань і каталізатора горіння - топліворастворімой солі міді.
Присадка антікокс характеризується наступними фізико-хімічними показниками:
кінематична в'язкість при 20 ° С, 40
мм 2 / с, не більше
щільність при 20 ° С, кг / м 3 ~ 880
температура спалаху, ° С, не нижче 35
концентрація міді,% травні. ~ 15
Рекомендована концентрація присадки в паливі складає 0,01-0.02 р с в залежності від способу застосування. При постійному застосуванні досить 0,01-0,02%. Можливо також використання присадки в автосервісі: для безрозбірного очищення двигуна, раскоксовиванія поршневих кілець і т.д. При цьому тимчасово можна використовувати дози, що досягають 0,1%.
На рис. 1-3 наведено результати випробувань присадки в кількості 0,1% травні. у складі дизельного палива Л на двигуні 2ч8, 5 / 11. Випробування проведені в АТВТ "ЕлІНП" за методикою, згідно з якою попередньо напрацьовувався нагар протягом 50-100 год на спеціальному паливі, що містить велику кількість важких фракцій. Після напрацювання нагару двигун розбирали і оцінювали кількість і розподіл утворився нагару в камері згоряння (на голівці блоку циліндрів), на днищі поршня та розпилювачі форсунки. Нагар відкладається на поверхнях у вигляді дуже щільного шару нерівномірної товщини - до одного і більше міліметрів.
Товщина основної маси нагару на голівці блоку циліндрів і днище поршня досягала 0,5 мм. Що стосується форсунки, то близько двох третин маси нагару мало товщину від 0,5 до 1,3 мм. Ця обставина є досить суттєвим, так як відкладення на форсунці найбільшою мірою впливають на токсичність відпрацьованих газів [2]. Після напрацювання нагару двигун збирали і проводили нагароочістку протягом 5 год, працюючи на стандартному дизельному паливі Л з присадкою.
При введенні в паливо присадки в концентрації 0,02-0,05%, нагар віддалявся на 25-65 '(рис. 4).
Частина нагару, яка не була видалений в процесі випробувань, змінила свою природ; Нагар став рихлим і легко знімався притиранням поверхні без соскабливания і кип'ятіння. Найбільший ефект спостерігався на розпилювачі форсунки, де при концентрації пру садки 0,02% в умовах випробувань нагар віддалявся наполовину. Цікаво відзначити, що ступінь видалення нагару з форсунки і поршня досягала максимуму при 0,05% присадки, а з камери згоряння майже лінійно залежала від е концентрації.
Незважаючи на те, що медьсодержащие з'єднання за кордоном успішно використовують як антісажевих присадок до дизельного палива, залишається відкритим питання про вплив міді на паливо і про токсичність продуктів згоряння присадки, що викидаються з відпрацьованими газами.
Відомо, що сполуки міді є сильними промоторами окислення вуглеводнів. Тому було перевірено вплив присадки на термостабільність дизельного палива методом кваліфікаційної оцінки Встановлено, що після нагрівання протягом 16 год зразків палива при 100 ° С їх колір не змінився, а кількість осаду і кислотність зросли незначно (див. таблицю).
Слід, однак, зауважити, що при оцінці термостабільності даним методом паливо контактує із спеціально вводиться в нього мідної платівкою. Таким чином, введення додаткової кількості міді в паливо може просто не бути помічено. Тому, ймовірно, стабільність палив з медьсодержащими присадками підлягає більш детальному вивченню. Крім того, присадки цього типу повинні вводитися в паливо безпосередньо на місці застосування, а палива з присадками не підлягають тривалому зберіганню. З іншого боку, до складу присадки може бути додано деяку кількість деактиватор металу, що зв'язує мідь в неактивний комплекс
Що стосується токсичності продуктів згоряння палива із присадкою, то можна навести приблизний розрахунок. При максимальній рекомендованої концентрації присадки в паливі, що дорівнює 0,05%, вміст міді в паливі складе близько 70 млн "1. Можна допустити, що при згорянні 1 кг дизельного палива при а = 2 утворюється 25-30 л відпрацьованих газів; вміст міді в них складе близько 2-3 мг / м 3. У Росії немає норм на вміст міді у відпрацьованих газах, але можна навести норму Агентства охорони навколишнього середовища США, складову 100 мг / м 3 [3]. Звичайно приймають, що відпрацьовані гази розбавляються повітрям в тисячекратном співвідношенні. Продукти згоряння міді викидаються з двигуна у вигляді аерозолів оксидів, сульфатів і карбонатів. Їх ГДК
в повітрі робочої зони, прийнята в Росії, становить 0,5 мг/м3. Середній вміст міді в земній корі становить близько 0,005% травні. Таким чином, можна вважати, що при використанні медьсодержащем антинагарних присадки небезпечних для здоров'я концентрацій міді не виникне.
Присадка антікокс може представляти практичний інтерес не тільки як препарат для видалення нагару з деталей двигуна, але і в якості антісажевого агента у зв'язку з планованою установкою сажових фільтрів.
2.3Протівоізносние властивості дизельних палив.
Дизельні палива є мастильним матеріалом для рухомих деталей паливної апаратури швидкохідних дизелів, тертьових пар плунжерних паливних насосів, запірних голок, штифтів та ін На поверхнях тертьових пар при контакті з паливом утворюється граничний шар, що володіє специфічними властивостями. Цей дуже тонкий граничний шар (товщина менше 1 мкм) виконує функцію мастильної плівки. Він запобігає безпосередній контакт поверхонь тертя, при цьому зменшуються сила тертя і знос деталей, що труться.
Присутні в паливах молекули гетероатомних сполук сірки, кисню або азоту, маючи постійний дипольний момент, притягуються поверхнею металу, суворо орієнтуються в шарах і створюють мастильну плівку, яка зменшує тертя і знос.
Змащувальні властивості палив значно гірше, ніж у масел, так як і в'язкість, і зміст ПАР в паливах менше, ніж їх вміст у маслах. Протизносні властивості палив поліпшуються із збільшенням вмісту ПАР, в'язкості і температури википання [1].
У зв'язку з жорсткістю вимог до якості дизельних палив за вмістом сірки і переходом на вироблення екологічно чистих палив, гідроочищення їх проводять в жорстких умовах. При цьому з дизельних палив видаляються сполуки, що містять сірку, кисень і азот, що негативно впливає на їх змазує здатність. Досвід використання дизельного палива з вмістом сірки 0,005% у Швеції, поряд з позитивними моментами - зниженням вмісту шкідливих речовин у вихлопних газах, виявив негативні наслідки - передчасний вихід з ладу паливних насосів через зниження здатності, що змазує дизельного палива. Високий рівень зносу відзначений вже після 5000 км пробігу, крім того, мала місце тенденція до збільшення заїдання деталей насоса. Дослідження, проведені в США та Німеччині, також показали низьку змазує здатність і погані протизносні характеристики малосірчистого дизельних палив, в результаті чого виникали поломки інжекторних насосів [2,3]. Компанія Shell провела дослідження з вивчення питання про відповідність характеристик палив умов їх застосування, при цьому, виходячи з наявного досвіду використання авіаційного гасу, основну увагу було приділено здатності, що змазує палива. Програма досліджень поряд з дорожніми та стендовими випробуваннями на довговічність паливного обладнання включала фундаментальні лабораторні дослідження здатності, що змазує палив.
По суті, є три можливості поліпшення змащувальних здібностей дизельних палив:
використання нестандартних умов проведення процесу гідроочищення, які зводять до мінімуму видалення важливих компонентів;
змішання дизельних палив з продуктами з високим вмістом природних компонентів, що забезпечують високу змазує здатність в умовах граничної змащення;
використання присадок, що додають паливу додаткові протизносні властивості.
Для малосернистого палива використання двох перших можливостей поліпшення змащувальних характеристик є неприйнятним, тому що отримується в цих випадках паливо не відповідає суворим технічним стандартам. Тому використання присадок є найбільш реальним способом.
Аналіз патентних даних показав, що для поліпшення протизносних характеристик дизельних палив пропонується велика кількість хімічних сполук, що належать до різних класів. Так, в якості протизносних присадок випробовувалися складні ефіри ді-і монокарбонових кислот і ді-і поліатомних спиртів, сполуки, що містять сірку, фосфор, азот, бор та інші гетероатоми, а також інші класи хімічних сполук [4-9].
Хоча в принципі існує багато варіантів підвищення здатності, що змазує дизельних палив за допомогою присадок, на практиці їх вибір досить вузький. Більшість протизносних присадок, застосовуваних у моторних і індустріальних оліях, занадто агресивні в паливах. Крім того, багато хто з цих присадок містять сірку, що робить небажаним їх застосування в екологічно чистих дизельних паливах, або фосфор, негативно впливає на систему очищення вихлопних газів.
При вирішенні проблеми підбору ефективної присадки авторами статті поставлена задача використання тільки тих присадок, які можуть надати палив змазує здатність на рівні, характерному для дизельних палив з вмістом сірки - 0,2% травні. І ароматики 25-30% травні.
Мастильну здатність дизельних палив оцінювали на вібраційному трібометре SRV фірми Optimol [10], що використовується для оцінки процесів тертя та зносу мастильних матеріалів. Прилад дозволяє оцінювати зміну коефіцієнта тертя в процесі випробування в залежності від навантаження, швидкості ковзання, тривалості випробування і температури в умовах граничного режиму тертя.
Для дизельних палив були спеціально підібрані умови випробувань. Оціночними показниками при випробуванні дизельних палив були: діаметр плями зносу, коефіцієнт тертя і питома навантаження. Кращими протизносними властивостями володіють зразки, які мають низький коефіцієнт тертя, малий діаметр плями зносу і високу питому навантаження.
В якості присадок, що поліпшують протизносні властивості дизельних
палив, випробувані складні ефіри пентаеритриту та синтетичних монокарбонових кислот фр. З 5-С д I ефір ПЕТ), складні ефіри 2-етілгексанола л себаціновой кислоти (ефір ДОС), складний ефір пентаеритриту, себаціновой та акрилової кислот (ефір ПАС), нафтенові кислоти, а також деякі закордонні присадки, рекомендовані фірмами.
Результати цих досліджень представлені в табл. 1, 2.
З представлених в табл. 1, видно, що найбільш ефективні нафтенові кислоти в концентрації 0,05% травні. Використання ефіру ПЕТ призводить до погіршення протизносних властивостей, а введення ефірів ДОС
■ ПАС практично не впливає на змащувальні характеристики палива.
Результати випробувань на приладі SRV деяких зарубіжних присадок (див. табл. 2) показують, що присадки Paradyne 639 і Paradyne 655 практично не впливають на протизношувальні характеристики вихідного дизельного палива. Введення присадки CD-2 навіть у малих концентраціях (0,0001% травні.) Зменшує коефіцієнт тертя і збільшує питомі навантаження. Справжні дослідження дозволили встановити принципову можливість поліпшення протизносних властивостей екологічно чистих дизельних палив за допомогою присадок. Пошук ефективних протизносних добавок, що мають досить широку сировинну базу і відносно невисоку вартість, триває.
2.4Вліяніе якості дизельних палив на їх протизносні властивості.
З проблемами погіршення протизносних властивостей палив зіткнулися в 70-х роках при використанні реактивних палив, підданих жорсткої гідроочистки. Тоді ж було встановлено, що істотний вплив на протизношувальні властивості товарних реактивних палив роблять не тільки сірчисті з'єднання, але і фракційний склад, в'язкість палива. Видалення природних гетероорганіческіх сполук з прямогонний реактивних палив (сіркокисла, адсорбційна, гидроочистка) значно погіршувало їх протизносні властивості. При дослідженні впливу вмісту сірки на протизношувальні властивості реактивних палив було встановлено, що існує певний оптимум, при якому досягається максимальний рівень протизносних властивостей палива (рис. 1) [1],
Додавання сірчистих сполук у кількості 0,05-0,15% викликало зниження зносу, а збільшення вмісту сірки більше 0,15% приводило до збільшення зносу металу. Тіофени надавали позитивний вплив на протизношувальні властивості реактивних палив. При вмісті тиофеновом сірки порядку 0,15-0,25% травні. знос металу зменшується на 25-35%. Як показали проведені дослідження [2], меркаптани та дисульфіди в концентрації 0,001% травні. не погіршували протизносні властивості реактивних палив. У більш високої концентрації меркаптани надавали негативний вплив на протизношувальні властивості палив.
Дослідження впливу вуглеводневого складу реактивних палив на їх протизносні властивості показало погіршення протизносних властивостей в ряду: біциклічні ароматичні вуглеводні, нафтенові, парафінові [3].
Протизносні властивості дизельних палив вивчені мало. Оцінку їх проводили, в основному, шляхом виміру зносів плунжерів повнорозмірною паливної апаратури. Однак в останні роки при використанні екологічно чистого дизельного палива, насамперед у Європі, був відзначений високий рівень зносу паливних інжекторних насосів, що приводить до виходу їх з ладу. Причиною цього стало зниження здатності, що змазує палив.
Для дослідження впливу глибини гідроочищення на протизношувальні властивості дизельних палив були спеціально приготовані зразки дизельного палива з різним вмістом сірки - 0,05; 0,1; 0,2% травні. (Табл. 1) Палива мали близькі значення за показниками в'язкості, щільності, змістом і складом ароматичних вуглеводнів, що виключало вплив їх на протизношувальні властивості палив, лише зразок із вмістом сірки 0,2% мав нижчу 50%-ную точку перегонки - 256 ° С проти 275 і 277 ° С для зразків з вмістом сірки 0,05 і 0,1%, відповідно, тому що для підтримки на одному рівні всіх інших властивостей до його складу довелося залучити фракції гасу. Всі зразки відповідали ГОСТ 305-82.
Змазує здатність досліджуваних дизельних палив оцінювали на вібраційному трібометре SRV фірми Optimol, призначеному для оцінки процесів тертя та зносу [3]. Робоча частина трібометра являє собою камеру, де знаходиться вузол тертя пластина - куля. Прилад дозволяє оцінювати зміну коефіцієнта тертя в процесі випробування в залежності від навантаження, швидкості ковзання, тривалості вимірювання і температури в умовах граничного режиму тертя.
У результаті проведених досліджень були вибрані оптимальні умови випробувань дизельних палив: час випробувань - 60 хв; навантаження - 5 кгс. Оціночними показниками були величини діаметра плями зносу, коефіцієнта тертя і питома навантаження. Кращими протизносними властивостями володіють зразки, які мають низький коефіцієнт тертя, малий діаметр плями зносу і високу питому навантаження.
За кордоном оцінка протизносних властивостей дизельних палив проводиться на приладі HFRR на вузлі тертя пластина - куля. При випробуванні на приладі HFRR дизельні палива повинні характеризуватися рівнем протизносних властивостей не більше 460 мм.
Результати випробувань дизельних палив з різним вмістом сірки на приладі SRV представлені в табл. 2Ц
З наведених даних видно, що зі збільшенням вмісту сірки з 0,01 до 0,5% покращуються протизносні властивості дизельних палив. Так, діаметр плями зносу і коефіцієнт тертя зменшуються на 68 і 75% відповідно, при цьому питомі навантаження збільшуються в 10 разів. За кордоном критерієм оцінки протизносних властивостей є рівень показників, значення яких характерні для дизельного палива з вмістом сірки 0,2% травні.
Дослідження екологічно чистих дизельних палив різних нафтопереробних заводів показало (рис. 2, 3), що на протизношувальні властивості дизельних палив великий вплив робить не тільки вміст сірки, але і фракційний склад, особливо кінець кипіння палива, а також його в'язкість.
З підвищенням температури кінця кипіння палива знижується діаметр плями зносу і коефіцієнт тертя. При цьому середня температура кипіння палива (50%-ва точка перегонки) не робить помітного впливу на протизношувальні властивості. Зниження в'язкості з 5,3 до 3,7 мм 2 / с призводить до погіршення протизносних властивостей: збільшується діаметр плями зносу і коефіцієнт тертя.
З метою встановлення впливу ароматичних вуглеводнів на протизношувальні властивості досліджено легкий газойль каталітичного кре-
Кінга з установки Г-43-107 - основний компонент товарних дизельних палив. Для цього легкий газойль каталітичного крекінгу був підданий адсорбційному поділу на ароматичні сполуки I, II, III і IV групи. Враховуючи, що в 1999 р. у Європейський стандарт на дизельні палива буде внесена норма на утримання поліциклічних ароматичних углево-родючості, були досліджені, перш за все, ароматичні сполуки III і IV груп. Вони додавалися в гідроочищені дизельне паливо (сировиною гідроочищення служили тільки прямогонні дизельні фракції) у кількості, що відповідає змісту легкого газойля в дизельному паливі 20 і 40%.
Як видно з представлених на рис. 4 даних, додавання ароматичних вуглеводнів групи покращує протизносні властивості дизельного палива з вмістом сірки 0,05%. Ароматичні вуглеводні IV групи в концентраціях, відповідних змісту легкого газойля в дизельному паливі до 20%, також зменшують діаметр плями зносу і коефіцієнт тертя. При цьому ароматичні вуглеводні IV групи надають більший вплив на
протизносні властивості. Подальше збільшення концентрації ароматичних вуглеводнів групи призводить до погіршення протизносних властивостей дизельного палива.
Таким чином, в результаті проведених досліджень було встановлено, що протизносні властивості дизельних палив залежать від вмісту сірки, фракційного складу і в'язкості палива. Позитивний вплив на протизношувальні властивості роблять ароматичні вуглеводні III і IV груп, присутність яких є небажаним у перспективних екологічно чистих дизельних паливах.
Список літератури:
1. Мітусова Т.М., Поліна Є.В., Калініна М. В. Дослідження протизносних властивостей палив / / Нафтопереробка і нафтохімія: НТІЦЕнефтехім, 1998 .- № 2.-с. 20-22.
2. Мітусова Т.М., Поліна Є.В., Калініна М. В. Дослідження протизносних властивостей палив / / Нафтопереробка і нафтохімія: НТІЦЕнефтехім, 1999 .- № 4.-С.8-11.
3. Гуреєв А.А., Азеев В.С., Камфер Г.М. Паливо для дизелів. Властивості і прімененіе.-М.: Хімія, 1993.
4. Т.М. Мітусова, Є.В. Поліна, М.В. Калініна. Сучасні дизельні палива й присадки до них - М.: Видавництво «Техніка». ТОВ «Туман ГРУП», 2002. - 64 с
Цей текст може містити помилки.
Транспорт | Курсова
Схожі роботи:
Проектування та моделювання двигуна внутрішнього згоряння
Синтез і аналіз механізму двигуна внутрішнього згоряння
Проектування та дослідження механізму двигуна внутрішнього згоряння
Розрахунок двигуна внутрішнього згоряння автомобіля КамАЗ
Тепловий і динамічний розрахунок двигуна внутрішнього згоряння
Захист випускного клапана двигуна внутрішнього згоряння
Проектування механізмів двоциліндрового чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння
Дослідження системи автоматичного регулювання кутової швидкості двигуна внутрішнього згоряння
Двигуни внутрішнього згоряння