книги из ГПНТБ / Итинская, Н. И. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости учеб. пособие

бензина, не содержащего механических примесей. Раствор фильтруют через беззольный фильтр, предварительно взвешенный и доведенный до постоянного веса. Осадок на фильтре промывают легким бензином, а затем фильтр с осадком высушивают и доводят до постоянного веса при температуре 102—105°. Увеличение массы фильтра позво­ ляет подсчитать процентное содержание механических при­ месей. Этим методом мелкие примеси (менее 3,0—4,0 мкм) определить нельзя, так как они свободно проходят через поры фильтров.

По ГОСТ 10577—63 можно определять все механиче­ ские примеси, содержащиеся в дизельном топливе, разме­ ром более 1,0 мкм. Этот метод применим только для сухих топлив (содержание свободной воды не более 0,1%). Если в топливе содержится вода, его предварительно следует осушить. Сущность метода заключается в фильтрации образца топлива через мембранный (нитроцеллюлозный) фильтр. Метод очень точен, но требует специальной ап­ паратуры.

б) Вода. Все топлива в большей или меньшей степени гигроскопичны, поэтому вода всегда содержится в дизель­ ном топливе в растворенном состоянии и в виде эмульсии. Растворенной воды очень мало (тысячные, реже сотые доли процента), так что на процесс сгорания топлива в двигателях она практически не оказывает действия.

В значительно больших количествах содержится эмуль­ сионная вода, распределенная в виде мельчайших капелек по объему топлива. Часто на дне резервуаров и других емкостей накапливается слой воды, механических при­ месей, смолистых и кислых соединений в виде рыхлого иногда студенистого отстоя. Эмульсионная вода не всегда легко оседает из топлива. На вид дизельное топливо, со­ держащее эмульсионную воду, мутное. Особенно неприят­ но наличие эмульсионной воды зимой, так как она замер­ зает и в виде кристалликов льда находится во взвешенном состоянии в массе топлива. В этом случае кристаллы льда могут оседать на фильтрах очистки топлива и забивать их, нарушая или прекращая работу двигателя. Вода, как

механические примеси, обнаруживается внешним осмот­ ром образца и методом отстоя.

в) Температура вспышки — минимальная температура при которой пары топлива с воздухом образуют горючую смесь, вспыхивающую при поднесении источника огня 1емпература вспышки показывает огнеопасность, а сле-

140

Температура вспышки определяется в стандартном при­ боре (рис. 36). Металлический стакан 6, вмонтированный в ванну 7 с электрическим подогревателем, закрывают крышкой 2. В крышке предусмотрена подвижная заслонка, прикрывающая отверстия при помощи ручки 5. Сверху крышки расположен штуцер для термометра 4, зажига­ тельная лампочка 1 и мешалка 3. Под заслонкой находятся три отверстия. В центральное опускается зажигательная лампочка, а через два крайних поступает воздух, необ­ ходимый для образования горючей смеси. Внутри стакана 6 имеется риска, до которой наливают исследуемое топ­ ливо. Стакан с топливом помещают в ванну, закрывают крышкой и включают электроподогреватель, следя за по­ вышением температуры по термометру 4. При достижении 28—30° ток отключают, температура топлива повышается за счет тепла разогретой ванны.

В приборах закрытого типа первая вспышка происхо­ дит, когда давление паров топлива достигает 8—10 мм рт. ст., ее и нужно определить. При интенсивном нагревании очень быстро возрастает давление паров топлива, обра­ зуется богатая горючая смесь, которая уже не воспламе­ няется при поднесении огня, так как количество воздуха, поступающего через отверстия, становится недостаточным! Поэтому нужно медленно повышать температуру испытуе­ мого топлива (не более 2° в минуту).

Начиная с 30° можно проверять, нет ли вспышки. Для этого ручкой 5 поворачивают заслонку, в стакан поступает воздух, а в центральное отверстие опускается зажига­ тельная лампочка 2; заслонку нужно держать открытой 1—2 с (для образования горючей смеси). При возникнове­ нии вспышки на поверхности топлива образуется и гаснет пламя, слышен легкий хлопок. Если вспышки не было, продолжают нагревание и повторяют пробу через 2°'

Нужно отметить температуру, при которой обнаружена первая вспышка.

г) Йодное число — количество йода, выраженное в г которое вступает в реакцию со 100 г топлива. Например’ при взаимодействии йода J 2 с молекулой бутена С4н ’ (углеводород имеет одну двойную связь) молекула йода® присоединяется по месту двойной связи и образуется U,H8J 2. Поэтому по количеству J 2, затраченного на титро­ вание, судят о количестве в топливе малостабильных (не­ предельных) углеводородов. В дизельных топливах йод­ ное число желательно не более 6—10 г/100 г топлива.

142

§ 9. Ассортимент дизельных топлив

а) Марки топлив для быстроходных дизельных двига­ телей. Основную массу топлив для быстроходных дизель­ ных двигателей получают прямой перегонкой нефти из газойле-соляровых фракций, в небольших количествах (не более 20%) могут добавляться компоненты каталити­ ческого крекинга (газойль). Продукты термического кре­ кинга, имеющие низкую стабильность, в дизельных топ­ ливах не допускаются. Топливо для быстроходных авто­ тракторных двигателей вырабатывают из малосернистьтх и сернистых нефтей, основную массу (до 80%) — из сер­ нистых. Повышение моторесурса двигателей тесно свя­ зано с проблемой снижения содержания серы в топливах. С каждым годом увеличивается количество установок по гидроочистке дизельных дистиллятов, что позволяет снизить содержание серы до 0,15—0,40% и выпускать топлива с более высокими цетановыми числами.

Автотракторные дизельные топлива вырабатывают че­ тырех сортов: арктическое, зимнее, летнее и специальное. Каждый сорт выпускается с разным содержанием серь:. Если топливо получено из малосернистой нефти, оно мар­ кируется двумя буквами, например «ДЛ» — дизельное летнее, а если из сернистой, то только одной, например, «Л» — летнее. Специальные топлива марок «ДС» и «С» в сельское хозяйство не поступают, поэтому их свойства в данном руководстве не рассматриваются. Характеристика топлив для быстроходных дизелей приведена в таблице 13.

Арктические топлива предназначены для двигателей, ра­ ботающих в северных районах в холодное время года при температуре окружающей среды ниже .минус 30°, зим­ нее — при температуре от 0 до минус 30°, а летнее — пои положительных температурах. Летние топлива взаимоза­ меняемы для летней эксплуатации, а зимние — для зим­ ней, но топлива с меньшим содержанием серы обладают более высокими эксплуатационными свойствами, поэтому их рекомендуют использовать в теплонапряженных дви­ гателях. В настоящее время на тракторы, комбайны, са­ моходные шасси, а также на мощные грузовые автомобили установлены быстроходные дизельные двигатели с часто­ той вращения более 1300 оборотов в минуту. Все перечис­

143

ния (300— 1000 в минуту) довольно широко используют в различных отраслях народного хозяйства. Они имеют разные мощности и различное конструктивное оформле­ ние. Несмотря на большое разнообразие двигателей, тре­ бования к качеству сжигаемого топлива примерно одина­ ковы. Данные двигатели используются в стационарных и полустационарных установках, что позволяет осуществить предварительный подогрев, отстой и фильтрацию топлив. Стационарные двигатели- с небольшой частотой вращения широко используют на речных и морских судах, теплово­ зах и стационарных дизельных электрических станциях (в сельском хозяйстве).

Вязкость — один из важных показателей качества; от ее величины зависят прокачиваемость по топли­ вопроводам, качество распыла, а следовательно, интен­ сивность и полнота сгорания. Вязкость этих топлив зна­ чительно выше, чем для быстроходных двигателей, нор­ мируется она при температуре 50°. Поскольку двигатели используют главным образом в закрытых помещениях, топ­ лива для них имеют более высокие температуры вспышки.

В соответствии с требованиями ГОСТ 1667—68 выпу­

145

из малосернистых, так и сернистых нефтей. Характеристи­ ка топлив приведена в таблице 14.

Моторное топливо ДТ рекомендуется для среднеобо­ ротных и малооборотиых дизельных двигателей, которые не оборудованы системой подготовки топлив (подогрев, отстой). Моторное топливо ДМ (мазут) рекомендуется для судовых малооборотных дизельных двигателей, обору­ дованных системой подготовки топлива (перед исполь­ зованием топливо подогревают д<5 60—70°). При исполь­ зовании в дизелях топлив с содержанием серы более 0,5% нужно подбирать соответствующее дизельное (моторное) масло с композицией присадок.

Топлива для среднеоборотных и тихоходных дизелей получают из смеси дистиллятных и остаточных продуктов переработки нефти. Более высокие качества будут у топ­ лив, полученных из парафиновых нефтей, так как при прочих равных условиях они имеют меньшую плотность. Топлива с более высокой плотностью содержат больше смолисто-асфальтовых веществ, трудно окисляемых кон­ денсированных ароматических углеводородов. У таких топлив хуже процессы смесеобразования и сгорания, что приводит к значительным количествам коксовых отло­ жений (нагаров).

§10. Изменение свойств топлив при транспортировке

ихранении и меры борьбы с потерями

Топливо для быстроходных дизельных двигателей яв­ ляется основным видом топлив, используемых в сельском хозяйстве. Расход дизельного топлива составляет около 25 млн. т в год. Если проследить путь следования дизель­ ного топлива от завода-изготовителя до бака трактора или комбайна, то на этом пути его многократно перекачивают из одних емкостей в другие, оно смешивается с имеющимися в емкостях остатками, хранится более или менее длитель­ ное время^ И на всех этапах могут наблюдаться изме­ нения свойств, качественные и количественные потери. Не останавливаясь на рассмотрении пути нефтепродукта от завода-изготовителя на распределительную базу нефтеснаба, проследим путь следования дизельного топлива

от базы Главнефтеснаба или отделения «Сельхозтехники» до бака машины.

Наиболее рациональная доставка дизельного топлива с меньшим числом перевалочных пунктов — это центра­

140

лизованная, когда Главнефтеснаб или «Сельхозтехника» доставляют топливо к тракторам на пост заправки. Более распространена следующая схема доставки дизельного топлива: налив топлива в цистерну на базе Главнефтеснаба или отделения «Сельхозтехники», перевозка в авто­ цистерне от базы до нефтесклада колхоза, совхоза или поста заправки хозяйства; слив из автоцистерны в резер­ вуар хозяйства; определенный срок хранения в резервуаре хозяйства (от 1—2 недель до нескольких месяцев); налив топлива в емкость механизированного автозаправщика на шасси автомобиля или прицепа к трактору; доставка топ­ лива к баку трактора или комбайна, заполнение баков машин. Как видно, при таком способе доставки осуществ­ ляется 6—7 операций. Естественно, что при каждом нали­ ве, перевозке, сливе, хранении возможны качественные

иколичественные потери дизельного топлива. Дизельные топлива, так же как и бензин, изменяют свои

свойства при транспортировке и хранении в результате испарения легких фракций, входящих в состав топлива, окисления, загрязнения и обводнения. Дизельное топливо испаряется значительно (в 8—12 раз) меньше, чем бен­ зин. Потеря легких составляющих дизельных топлив при­ водит только к количественным потерям и на изменении качества практически не сказывается. Небольшое утяже­ ление фракционного состава несколько повышает вязкость топлива и его температуру вспышки, что снижает пожар­ ную опасность. Склонность к реакциям окисления у тя­ желых углеводородов больше, чем у легких, поэтому вос­ пламеняемость топлива не только не ухудшается, а даже несколько улучшается, жесткость работы двигателя не повышается. Значительное утяжеление фракционного со­ става приводит к повышенному накоплению нагара и лакоотложений на деталях двигателя, но такого изменения при транспортировке и хранении дизельного топлива быть не может.

При длительном хранении дизельных топлив, особен­ но в жаркое время года, могут наблюдаться реакции окис­ ления, так как в топливах допускается до 20% менее ста­ бильных продуктов каталитического крекинга. Как ука­ зывалось ранее, окисление сопровождается образованием кислых продуктов в виде органических кислот, оксикислот и нейтральных продуктов с образованием смолисто­ асфальтовых веществ. Часть продуктов остается в топливе в растворенном состоянии, повышая его коррозийность

147

и склонность к лакообразованию, а часть выпадает в виде вязких смолоподобных осадков. Топливо постепенно приобретает более интенсивную желтую окраску, а при большом содержании смол даже светло-коричневую.

Основные изменения, резко ухудшающие свойства ди­ зельных топлив, происходят в результате их загрязнения и обводнения при заливке топлива в грязную тару, ис­ пользования грязных и ветхих шлангов, хранения в от­ крытых и плохо закрытых резервуарах, налива открытой струей, плохого состояния заправочных средств и многого другого. Механические примеси состоят в основном из пыли и песка (кварциты), которые имеют острые грани и более высокую твердость, чем у металлов. Частицы квар­ ца, попадая в зазоры топливоподающей системы (плун­ жерная пара), вызывают повышенный износ, образуют ца­ рапины и риски, нарушая геометрические формы деталей.

Количество воды, находящейся в топливе в растворен­ ном состоянии, обычно невелико. В больших количествах вода может находиться в виде эмульсии. Количество эмульсионной воды зависит от температуры, условий хра­ нения, вязкости дизельных топлив.

Одним из видов обводнения, часто наблюдаемым в производственных условиях, является конденсация воды из газового пространства топливных баков. Ночыо, ког­ да температура окружающего воздуха понижается, про­ исходит конденсация влаги из воздуха, находящегося в баке. Эта влага каплями оседает па внутренних стенках бака и смешивается с топливом. Следовательно, заправ­ лять машины топливом нужно сразу же после окончания работы машинно-тракторного агрегата.

При загрязнении и обводнении бензинов большая часть механических включений накапливается на дне резервуа­ ров, в меньших количествах попадает в систему питания двигателей, так как в маловязком бензине оседание при­ месей и капелек воды происходит быстро. В дизельном топливе, имеющем достаточно высокую вязкость, мелкие частицы (кварц, глинозем, органические примеси, ка­ пельки воды) оседают медленно, поэтому значительная

часть их остается в дизельном топливе во взвешенном состоянии.

Вода с некоторыми нафтеновыми кислотами, содержа­ щимися в дизельном топливе, резко снижает фильтруе-

мость последнего, что нарушает, а иногда и прекращает подачу топлива.

148

Рис. 37. Содержание механических примесей в дизельных топливах.

Проведенные нами анализы большого количества проб дизельных топлив, отобранных по пути их следования от распределительной нефтебазы Главнефтеснаба до бака машины, показывают резкое увеличение механических примесей. На рисунке 37 показано нарастание механиче­ ских примесей в дизельном топливе. График построен по результатам анализа более 120 проб дизельных топлив, отобранных в хозяйствах Московской, Владимирской и Ростовской областей.

Как видно из рисунка, проба, взятая из бака трактора, содержит в 5—8 раз больше механических примесей, чем их было на базе Главнефтеснаба. Основная масса меха­

149