книги / Применение присадок в топливах

608км, внутренний диаметр - 587 мм). Присадка NECADD-477, введённая в нефть в концентрации 30 г/м3, в стационарном режи­ ме улучшила гидравлические характеристики потока на 67%. Затем её эффективность снижалась, но оставалась заметной на всём протяжении трубы [231].

Ограничения и недостатки. Противотурбулентные присад­

ки исследованы недостаточно хорошо. Поэтому нельзя сказать, что все их недостатки известны. Отмечено, что присадки на ос­ нове полибутадиена и полиизопрена в рабочих концентрациях не влияют на коэффициент фильтруемости, кинематическую вяз­ кость и фактические смолы топлив [226]. Неудобство практиче­ ского применения заключается в том, что присадки этого типа представляют собой высокомолекулярные полимеры, трудно рас­ творимы и вводятся в топливо в виде очень разбавленного концен­ трата - около 3 % , для приготовления которого требуется от 20 до

40ч.

При исследовании присадки NECADD-547 (РГУ Нефти и газа) было обнаружено, что её введение увеличивает коэффициент фильтруемости дизельного топлива через фильтры из бумаги БФДТ1. Однако, как утверждают разработчики, при прохождении через насос глобулы присадки разбиваются (вытягиваются?) и значение Кфвосстанавливается. Это было подтверждено эксплуа­

тационными испытаниями. Установлено также, что присадка час­ тично разрушается при переходе через клапаны, байпасы, насосы

идругие сопротивления. Поэтому требуется регулярная подпитка присадкой на станциях перекачки.

При необходимости присадка может быть извлечена из топли­ ва. Для этого предложено [232] топливо, содержащее линейный полиолефин, обрабатывать графитом с адсорбционной ёмкостью по отношению к удаляемым добавкам 0,01 %. Расход графита -

1г /100 мл топлива.

1 При использовании бумаги БТ5П К фне изменяется.

Г л а в а 15

МАРКИРУЮЩИЕ ПРИСАДКИ

ИКРАСИТЕЛИ

Назначение. В некоторых случаях возникает необ­

ходимость пометить то или иное топливо. Обычно это касается топлив, неблагополучных в экологическом отношении. Напри­ мер, в этилированные бензины добавляют красители. В некото­ рых штатах США вводят синий краситель в дизельное топливо, содержащее более 0,05 % серы. Маркировка топлив может осуще­ ствляться не только при помощи красителей. Иногда в топлива вводят маркёры - скрытые красители, цвет которых проявляется только после введения специального проявляющего агента. Кроме того, в некоторых зарубежных патентах с целью маркировки предлагается вводить в топливо одорирующие присадки.

Рабочие концентрации маркирующих присадок и красителей малы и составляют тысячные доли процента. В таких концентра­ циях присадки практически не влияют на факультативные свой­ ства топлив.

Ассортимент . В России в этилированные авиационные бен­

зины допущено вводить следующие красители в концентрации 6 мг/кг топлива:

Красители, которыми маркировались этилированные автомо­ бильные бензины, мы не рассматриваем, так как считается, что этилированных автобензинов в России нет. Они упомянуты в пре­ дыдущем издании справочника [1].

Кроме того, в России к применению в бензинах и дизельных топливах допущены маркирующая присадка OLOA-2510 (Shevron Chem.) и два красителя Sudan Blau 670 (диазо) и Sudan М Rot 462 (антрахиноновый), оба - фирмы BASF.

302

Г л а в а 16

ДОБАВКИ К БЕНЗИНАМ ДЛЯ ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Н азначение. Двухтактные бензиновые двигатели не

имеют специальной системы смазки. Кривошипно-шатунный ме­ ханизм и цилиндро-поршневая группа смазываются маслом, до­ бавляемым в бензин. Концентрация масла в бензине в общем слу­ чае составляет 1-5 %. В период обкатки двигателя она увеличива­ ется вдвое. Обычно (по крайней мере, в России) масло добавляют в топливный бак непосредственно перед применением. Точность дозировки зависит не только от точности дозирующих средств («колпачок на бачок»), но и от добросовестности оператора. В не­ которых случаях (например, на гоночных мотоциклах) сущест­ вуют системы раздельной подачи, подающие в бензин масло в за­ висимости от частоты вращения вала двигателя. Это позволяет снизить расход масла и уменьшить его концентрацию в топливе. При дифференцированной подаче концентрация масла в бензине колеблется от 0,5 до 5 %.

П ринцип действия определяется конструктивными особен­

ностями двухтактных двигателей, цилиндр и картер которых со­ общаются между собой перепускным каналом. При нахождении поршня вблизи верхней мёртвой точки начинается рабочий ход, в процессе которого поршень передвигается к нижней мёртвой точ­ ке. В цилиндре продукты сгорания при этом расширяются, а со­ держимое картера соответственно сжимается. На излёте движе­ ния поршня открывается выпускное окно (оно расположено не­ много выше впускного окна) и продукты сгорания выбрасываются наружу. Затем открывается впускное окно, соединённое с перепу­ скным каналом, и цилиндр быстро заполняется свежей бензовоздушной смесью, сжатой в картере. Таким образом, картер не со­ держит масла (сухой картер), а смазка кривошипно-шатунного механизма, расположенного в картере, осуществляется маслом, которое подаётся в картер вместе с бензовоздушной смесью. Часть масла оседает на деталях механизма, а другая увлекается потоком смеси в цилиндр, где смазывает детали цилиндро-поршневой груп­ пы, а затем сгорает.

304

Показат ели эффективности. Работоспособность масел оце­

нивается комплексом параметров. Наиболее информативны крат­ косрочные стендовые моторные испытания. При этом важнейши­ ми показателями качества масел считаются:

-образование отложений на поршне и пригорание поршневых колец;

-образование отложений в камере сгорания;

-состояние свечей зажигания;

-противозадирные свойства;

-расход топлива.

Моторные методы описаны в специальной литературе [233]. При лабораторной оценке определяют трибологические ха­

рактеристики масел (испытания на четырёхшариковой машине трения по ГОСТ 9490); моющие свойства (метод ПЗВ). Очень важ­ ная характеристика - зольность масел, отрицательно влияющая на работоспособность свечей зажигания. В этом смысле идеальны­ ми являются беззольные масла, но поскольку щелочные зольные присадки необходимы для придания маслу требуемого уровня моющих свойств, идут на компромисс: приемлемой считается зольность 0,2-0,3 %. Это может быть обеспечено только за счёт беззольных моющих присадок, и чем эффективнее такие присад­ ки, тем более конкурентоспособны содержащие их масла.

Прибор ПЗВ (Папок - Зарубин - Виппер) представляет собой малогабаритную одноцилиндровую установку, в которой специ­ альными подогревателями обеспечивается заданная температура в картере и на поверхности поршня. В картер заливают испытуе­ мое масло и электродвигателем приводят поршень в движение. Испытания проводят при заданном температурном режиме в те­ чение двух часов, после чего двигатель разбирают и по количеству лака, образовавшегося на боковой поверхности поршня (её цвету), оценивают моющие свойства масла. Для этого используют семи­ балльную шкалу, нулевое значение которой соответствует чисто­ му поршню.

Вязкость масел имеет двоякое значение. С увеличением вяз­ кости смазочные свойства масел улучшаются, в результате сни­ жается износ деталей ЦПГ, уменьшается опасность задира, сни­ жаются потери мощности на трение. Однако испарение и горение углеводородов более вязких масел протекают плохо. В частности, это приводит к более интенсивному нагарообразованию на порш­ не. Установлено, что при вязкости более 20 мм2/с (при 100 °С) подвижность поршневых колец резко ухудшается. По сумме па­ раметров установлено, что оптимальное значение вязкости нахо­ дится между 10 и 15 мм2/с.

К лассиф икация. Отечественной классификации масел для

двухтактных бензиновых двигателей нет. Учитывая сложившую­ ся практику, можно полагать, что при необходимости Россия ис­ пользует зарубежную классификацию, разработанную ASTM и Европейским Координационным Советом:

АНебольшие маломощные Содержит малозольную металлсо­

Полезно знать и классификацию API, включающую четыре

класса и в своей основе имеющую противозадирные и противонагарные свойства:

ТА (прежнее обозначение TSC-1) - для двухтактных двигате­ лей с рабочим объёмом цилиндра до 50 см3 с воздушным охлажде­ нием, устанавливаемых на мопеды, малые электрогенераторы, газонокосилки и другие механизированные инструменты;

ТВ (TSC-2) - для скоростных двигателей объёмом 50-200 см3 с воздушным охлаждением, работающих при больших нагрузках, устанавливаемых на мотороллеры, мотоциклы, бензопилы;

ТС (TSC-3) - для мощных двигателей с рабочим объёмом ци­ линдра до 500 см3, устанавливаемых на мотоциклах, снегоходах, но не предназначенных для лодочных моторов с водяным охлаж­ дением;

TD (TSC-4) - для подвесных лодочных моторов с водяным ох­ лаждением.

Ассорт имент . В большинстве случаев при работе на отечест­

венной технике в бензин добавляют обычные моторные масла. Это подтверждается и официальными рекомендациями. Например, в качестве топлива для бензопил рекомендуется смесь автомобиль­ ного бензина и моторного универсального масла М-8Ва (ГОСТ 10541-78) или масла АС-9,5 (ТУ 38.101511-74) в соотношении 15:1 до обкатки и 20:1 после обкатки [234]. Однако эти рекомен­ дации вряд ли могут быть поддержаны, так как моторные масла не учитывают специфики двухтактных двигателей. Например, золь­ ность масла M-8Bj составляет около 0,95 %, что превышает до­

306

пустимый уровень. Кроме того, при указанной выше дозировке содержание моторных масел в бензине составляет около 5 %, что отрицательно влияет на его эксплуатационные характеристики. Главной особенностью специальных масел является то, что их концентрация в бензине в 2—3 раза меньше. При этом благодаря специальным беззольным и малозольным присадкам их моющая и смазывающая способность остаётся на высоком уровне.

АСП9,5 - первое отечественное масло, разработанное для двухтакт­ ных двигателей [235]. Оно представляло собой масло АС-9,5, содержа­ щее композицию присадок: 1,5 % АСК, 1,5 % этилового эфира жирных кислот, 0,5 % триэтаноламинового эфира СЖК С10~С1б и 0,001 % ПМС200А. До разработки этого масла отечественные производители двух­ тактных двигателей рекомендовали маловязкие и средневязкие масла существовавшего ассортимента, типа АС-б, МС-20 и др. В настоящее время масло АСП9,5 вытеснено другими, более эффективными продук­ тами.

Технические требования к маслу АСП9,5 были определены МРТУ 38-1-237-66 [235]:

М12-ТП - масло для двухтактных двигателей, устанавливае­ мых на малых транспортных средствах, мотокультиваторах, бен­ зопилах и другой малогабаритной технике.

МГД-14М - масло, предназначеное для смазывания двигателя

икомпрессорной части газомотокомпрессоров при работе на при­ родном газе. Может использоваться в циркуляционной смазочной

илубрикаторной системах. Вследствие малой зольности и хоро­ ших трибологических характеристик оно достаточно широко ис­ пользуется в двухтактных бензиновых двигателях.

307

П р и м е ч а н и е . В летний период (с 1 апреля по 1 сентября) разрешается вырабатывать и сдавать для текущего потребления масло М-12ТП с Та= -10 “С.

Дополнит ельны е свойства. Масла для двухтактных бензи­

новых двигателей используются и в роторно-поршневых двигате­ лях, смазка роторов которых, располагающихся в камере сгора­ ния, возможна только через топливо.

Недостатки и ограничения. Главный недостаток заключа­

ется в самой природе масла, фактически представляющего собой тяжёлые углеводороды, в немалом количестве добавляемые в бен­ зин. Это приводит к снижению октанового числа бензина, закоксовыванию свечей зажигания, образованию нагара на поршне и в камере сгорания, снижению подвижности поршневых колец, сни­ жению теплотворной способности топлива и, следовательно, ухуд­ шению мощностных характеристик двигателя. Выход заключается

вуменьшении концентрации масла за счёт применения специаль­ ных масел с высокими противоизносными и моющими свойства­ ми. Так, например, отмечено (Е. М. Мещерин), что при добавлении

вбензин Б-70 4 % масла МС-20 его октановое число (моторный метод) снижалось с 71,4 до 70,0, а при добавлении 2 % специаль­ ного масла М-12ТП с аналогичной эффективностью - до 71,1.

Экономические показатели применения масел для двух­

тактных двигателей изучены плохо, так как в России, да и в ос­ тальных странах, этим двигателям уделялось мало внимания. Ве­

308

Г л а в а 17

ВВЕДЕНИЕ ПРИСАДОК В ТОПЛИВО

Присадки вводятся в топлива различными спосо­ бами, выбор которых зависит от объёмов работы с присадкой, её физико-химических характеристик и назначения, а также осо­ бенностей применения, если таковые имеются. Во всех случаях требуется обеспечить эффективное смешение присадки с топливом при наименьших энергетических и трудовых затратах. Проблемы возникают при обработке больших количеств топлив, составляю­ щих несколько тонн.

На Н П З при производстве т оплив присадка закачивается

насосом-дозатором в топливную линию, точнее, в одну из фрак­ ций, направляемых на компаундирование. Например, антиокси­ дант подаётся в поток нестабильного компонента бензина. Для введения присадки таким способом требуется узел ввода, который в общем случае состоит из участка выгрузки поступившей при­ садки, емкостей для приготовления и хранения концентрата и дозирующего устройства. На завод присадка может поступать в мешках (Агидол-1), цистернах (Агидол-12, ФЧ-16), бочках или контейнерах (депрессоры). Приготовление концентрата необхо­ димо для сближения физико-химических характеристик топлива и присадки, гарантирующего их хорошее перемешивание. Кроме того, при использовании дозирующих насосов высокой произво­ дительности, установленных на большинстве предприятий, дози­ ровка концентрата происходит с большей точностью, чем дози­ ровка присадки.

Выгрузку присадки из мелкой тары и приготовление концен­ трата часто объединяют в один процесс. Концентрат может приго­ тавливаться в реакторах, снабжённых обогревом и перемешиваю­ щим устройством. В качестве последнего используются обычные мешалки или циркуляционный контур. Раствор с промежуточной концентрацией может быть приготовлен и в динамических усло­ виях. Для этого поток топлива разделяют на два потока, движу­ щиеся с разными скоростями. В медленный поток прибавляют присадку, а затем потоки смешивают в определённой пропорции [236].

310