Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатационные материалы. Учебное пособие
.pdf
21
Дизельное топливо производится из отбензиненной нефти, благодаря чему
увеличивается выход из нефти жидких топлив. Оно обладает по сравнению с
бензином лучшей физической и химической стабильностью, вследствие чего в
равных условиях потери дизельного топлива при транспортировании, хранении
и применении будут меньше, чем бензина.
Требования к дизельному топливу
Основные технико-экономические требования к дизельным топливам
носят тот же характер, что и к бензинам. В то жевремя, к дизельному топливу
предъявляются специфические требования, вытекающие из особенностей
рабочего процесса дизельного двигателя.
Дизельное топливо должно:
— бесперебойно поступать в цилиндры двигателя при любых
практически встречающихся температурах и обеспечивать легкий пуск
двигателя;
— обеспечивать хорошее распыливание и смесеобразование в цилиндрах
двигателя;
— легко воспламеняться и плавно сгорать, обеспечивая мягкую и
бездымную работу двигателя;— образовывать минимальное количество нагара,
отложений и не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей,
соприкасающихся с дизельным топливом и продуктами его сгорания.
Основные свойства дизельного топлива
Физико-химические свойства свойства дизельного топлива, влияющие на
безотказность работы двигателя, мощность и расход топлива, это прежде всего
свойства, характеризующие надежность подачи дизельного топлива в
цилиндры двигателя, качество горючей смеси, склонность к
самовоспламеняемости, а также свойства, определяющие протекание процесса
сгорания смеси.
Вязкость дизельного топлива характеризует его подвижность, величину
внутреннего трения, взаимную силу сцепления молекул. Для дизельного
топлива указывается кинематическая вязкость. Кинематическую вязкость
определяют капиллярным вискозиметром на основе замера времени истечения
через его капилляр определенного количества испытуемой жидкости.
От вязкости топлива зависит качество его распыливания в цилиндре
дизеля, дальнобойность струи, четкость начала и конца подачи топлива
форсункой.
22
Высокая вязкость топлива приводит к затруднениям при фильтрации, к
перебоям подачи топлива насосом, ухудшению распыливания и неполному
сгоранию.
Отрицательно сказывается на работе двигателя и топливо с слишком малой
вязкостью. В этом случае нарушается дозировка топлива вследствие его
просачивания между плунжером и гильзой насоса высокого давления.
Происходит также подтекание топлива через распыливающие отверстия
форсунок и, как следствие, закоксовывание их. Кроме того, при слишком малой
вязкости топлива дальнобойность его струи оказывается недостаточной
вследствие чрезмерного распыливания. Поэтому топливо в основном
сосредоточивается и сгорает вокруг форсунки вместо равномерного
распределения по всей камере сгорания. Недостаточная вязкость приводит к
неоднородности рабочей смеси, ухудшению процесса сгорания и перегреву
форсунок, что может вызвать повышенный износ подвижных деталей,
подающих топливо, и, прежде всего, плунжерной пары высокого давления, для
которых топливо является одновременно и смазкой.
Склонность дизельного топлива к образованию микрокристаллов парафина
и льда характеризуется температурой помутнения. При этом помутнение из-за
образовавшихся микрокристаллов льда начинается при температуре немного
ниже 0°С, в то время как парафины могут давать помутнение и при более
низких температурах.
Температурой застывания называется температура, при которой
дизельное топливо загустевает настолько, что уровень его остается
неподвижным в течение одной минуты при наклоне стандартной пробирки с
топливом на 45°. Температура застывания является важнейшим показателем
дизельного топлива и определяет возможность его использования при данной
температуре воздуха. Минимальная температура воздуха должна быть на 10–
15°С выше температуры застывания топлива. Температуры помутнения и
застывания дизтоплива определяются специальным лабораторным прибором.
Вода в дизельном топливе может послужить причиной нарушения его
подачи в цилиндры двигателя при низкой температуре. При плюсовых
температурах вода с топливом образует эмульсию, а при отрицательной она
превращается в кристаллы льда, которые закупоривают топливные фильтры.
ГОСТ на дизтопливо не разрешает присутствия в нем воды.
Механические примеси могут попасть в дизельное топливо при небрежном
его хранении и заправке баков или цистерн. При этом наиболее опасны
механические примеси в виде песка и глинозема, так как, попадая на стенки
трущихся деталей, они образуют на них риски, царапины и подвергают
ускоренному износу.
Фракционный состав косвенно характеризует испаряемость дизельного
топлива. Топливо с облегченным фракционным составом легче испаряется. Но
применять дизельное топливо со слишком облегченным фракционным
23
составом нельзя, так как такое топливо состояло бы из углеводородов, плохо
самовоспламеняющихся, и его вязкость могла бы оказаться недостаточной.
Применение дизельного топлива с утяжеленным фракционным составом,
вследствие плохой его испаряемости, приводит к несвоевременному
воспламенению и плохому сгоранию, дымному выхлопу и ухудшению
топливной экономичности. Такое топливо затрудняет пуск холодного
двигателя, особенно при низких температурах. Метод определения
фракционного состава дизельного топлива принципиально не отличается от
описанного метода определения фракционного состава бензина.
Температура вспышки ограничивает содержание в топливе наиболее легких
фракций и характеризует его огнеопасность. Температура вспышки — это та
наименьшая температура, до которой нужно нагреть дизельное топливо в закрытом
тигле, чтобы его пары образовали с воздухом смесь, вспыхивающую при
поднесении к ней пламени. Температура вспышки характенизует противопожарные
свойства топлива. Она должна быть не ниже 35°С для всех марок дизельного
топлива. Для большинства марок эта температура составляет 61оС.
Самовоспламеняемостью называется способность дизельного топлива
воспламеняться без источника зажигания. Для нормальной работы двигателя
необходимо, чтобы топливо самовоспламенялось и в дальнейшем энергично
сгорало, вызывая интенсивное, но достаточно плавное нарастание давления. В
этом случае будет иметь место так называемая мягкая работа двигателя, т. е. не
будет перегрузки его деталей, будет развиваться максимальная мощность и
обеспечиваться необходимая топливная экономичность. Если же топливо
самовоспламеняется не своевременно, а с запаздыванием, то это приводит к
жесткой работе двигателя, напоминающей работу карбюраторного двигателя с
детонацией. При жесткой работе детали двигателя работают с перегрузкой, что
приводит к ускоренному их износу и даже поломкам, перерасходу топлива,
дымному выхлопу и снижению мощности.
Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом, и от нее
зависит протекание процесса сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Цетановым числом топлива называется показатель его
самовоспламеняемости, численно равный процентному (объему) содержанию
цетана в такой его смеси с метилнафталином, которая равноценна данному
топливу по самовоспламеняемости при испытании в стандартном двигателе.
Цетановые числа дизельных теплив зависят от их химического и фракционного
состава. Наиболее высокие цетановые числа у парафиновых углеводородов,
более низкие — у нафтеновых, и самые низкие — у ароматиков. От величины
цетанового числа зависят пусковые свойства дизельного топлива. У топлива с
более высоким цетановым числом лучшая самовоспламеняемость и двигатель
на нем лучше запускается. Цетановое число дизельного топлива может быть
повышено с помощью высокоцетановых компонентов или специальных
присадок.Согласно техническим условиям цетановое число у топлив должно
быть не менее 45.
24
Интенсивность износа деталей двигателя зависит от коррозионных свойств
топлива, самовоспламеняемости и наличия в нем механических примесей. В
зависимости от качества топлива интенсивность износа деталей двигателя
может возрастать более чем в 2 раза. Из-за недостаточного качества топлива
увеличиваются затраты на техническое обслуживание двигателя, так как
появляется необходимость в проведении работ или же их приходится
выполнять через более короткие межосмотровые пробеги.
Коррозионные свойства дизельных топлива, как и бензинов, зависят от
содержания в них серы и сернистых соединений, щелочей, минеральных и
органических кислот. Наиболее агрессивными являются активная сера,
минеральные кислоты и щелочи. Поэтому их присутствие в дизельном топливе
не допускается даже в незначительных количествах.
Кислотность характеризует содержание органических кислот в дизельном
топливе и не должна превышать 5 мг КОН на 100 см3 топлива. Содержание
водорастворимых кислот и щелочей в дизельном топливе не допускается.
В зависимости от содержания в дизельном топливе смолистых веществ и
непредельных углеводородов проявляется его способность к образованию
отложений и нагара в камере сгорания, на клапанах, форсунках и других
деталях двигателя. Отложения нарушают нормальный режим работы двигателя
(перегрев, ухудшение продувки и очистки от отработавших газов), приводят к
ухудшению топливной экономичности и снижению мощности.
Закоксовывание, например, распыливающих отверстий форсунки вызывает
нарушение подачи топлива, а иногда обрыв головок форсунок. Причиной
образования нагара могут также служить высокая вязкость и плохая
испаряемость топлива.
Коксуемость выражается количеством в процентах образовавшегося
твердого углистого остатка (кокса) после коксования навески топлива в
специальном приборе. Коксуемость 10 % остатка не должна быть больше 0,3 %
по всем маркам топлив.
Содержание золы определяется количеством в процентах остатка,
образовавшегося после сжигания навески испытуемого топлива при помощи
фитиля из бумажного обеззоленного фильтра и прокаливания твердого остатка
до постоянного веса. Зола повышает нагарообразование в двигателе и может,
попадая в масло, вызывать ускоренный износ. Техническими условиями
содержание золы допускается не более 0,01% для всех марок дизельного
топлива.
25
Определение качества и марки дизельного топлива без проведения
лабораторного исследования
Качество дизельного топлива так же, как и качество бензина, может быть
установлено в результате определения его физико-химических свойств,
предусмотренных техническими условиями. Для этого необходимо
подвергнуть топливо анализу.
Организации, получающие дизельное топливо на нефтебазах, могут
контролировать его качество по паспорту, выдаваемому снабжающей
организацией. Сопоставляя значения физико-химических показателей по
паспорту с техническими условиями, можно установить соответствие данной
партии топлива требованиям технических условий. При этом в зимний период
особое внимание следует обращать на вязкостно-температурные показатели,
определяющие возможность использования топлива при низких температурах.
Физическая стабильность у дизельного топлива более высокая, чем у
бензина, поэтому при соблюдении условий хранения первоначальное качество
дизельного топлива практически не ухудшается.
Попадание в дизельное топливо воды и механических примесей еще более
опасно, чем для бензина. Такое топливо может стать непригодным для
использования.
Загрязненность дизельного топлива механическими примесями может быть
обнаружена путем пропускания примерно одного литра топлива через светлую
фильтровальную бумагу. По задержанному фильтром количеству примесей
можно судить о его загрязненности. Вода также отслаивается от топлива и
оседает на дне посуды, что и позволяет установить ее присутствие. В не
отстоявшемся топливе вода вызывает его помутнение.
В дизельное топливо не добавляются специальные красители, а
естественные цвета дизельных топлив разных марок отличаются
незначительно. Вязкость тоже не является характерным внешним признаком.
Таким образом, установить марку дизельного топлива по внешнему виду
трудно. Поэтому очень важно, чтобы на таре для дизельного топлива были
надписи или бирки, указывающие его марку. В то же время по внешним
признакам дизельное топливо довольно легко отличить от других светлых
нефтепродуктов, и в частности, от бензина. Дизельное топливо обладает
слабым, нерезким запахом, имеет цвет от светло-коричневого до бурого с
синеватым оттенком. Капля дизельного топлива после испарения оставляет на
листе чистой бумаги жирное пятно, в то время как бензин испаряется бесследно
или почти бесследно.
26
Ассортимент и марки дизельных топлив
Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305–82)
Показатели
Норма для марок
Л З А
Цетановое число, не менее
45
45
45
Фракционный состав:
50 % перегоняется при температуре, °С, не выше
280
280
255
90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), °С, не
выше
360
340
330
Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм2/с
3,0–6,0
1,8–5,0
1,5–4,0
Температура застывания, ° С, не выше, для климатической зоны:
Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное
топливо по ГОСТ 305–82 трех марок:
Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха выше 0 °С;
З — зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае
зимнее дизельное топливо должно иметь tзаст. < -35 °С и tпомут. < -25 °С), или
зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь
tзаст. < -45 °С и tпомут. < -35 °С);
А — арктическое, температура применения которого до -50 °С.
Содержание серы в дизельном топливе марок Л и З не превышает 0,2% —
для I вида топлива и 0,5 — для II вида топлива, а марки А — 0,4%. Для
удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по
согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой
застывания 0 °С без нормирования температуры помутнения. В соответствии с
ГОСТ 305–82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива:
летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки
(Л-0,2-40), зимнее — с учетом содержания серы и температуры застывания (З-
0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо
входит только содержание серы: А-0,2.
Дизельное топливо (ГОСТ 305–82) получают компаундированием
прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечивающих
требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки
нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и
вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого
газойля каталитического крекинга. Содержание серы в прямогонных фракциях
в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8–1,0 %
(для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищенном компоненте —
от 0,08 до 0,1 %.
Таблица 1
27
умеренной
-10
-35
-
холодной
-
-45
-55
Температура помутнения, ° С, не выше, для климатической зоны:
умеренной
-5
-25
-
холодной
-
-35
-
Температура вспышки в закрытом тигле, ° С, не ниже:
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин
62
40
35
для дизелей общего назначения
40
35
30
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I
0,2
0,2
0,2
вида II
0,5
0,5
0,4
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более
0,01
0,01
0,01
Содержание фактических смол, мг/100 см3 топлива, не более
40
30
30
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более
5 5 5
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более
6 6 6
Зольность, %, не более
0,01
0,01
0,01
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более
0,20
0,30
0,30
Коэффициент фильтруемости, не более
3 3 3
Плотность при 20 ° С, кг/м3, не более
860
840
830
Примечание.
Для топлив марок Л, З, А: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей,
механических примесей и воды — отсутствие, испытание на медной пластинке —
выдерживают.
Характеристики дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110–94)
Показатели
Норма для марок
ДЛЭ
ДЗЭ
Дизельный индекс, не менее
53
53
Фракционный состав: перегоняется при температуре, °С, не выше:
50 %
280
280
Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110–94) — вырабатывают
для поставок на экспорт, содержание серы 0,2%. Исходя из требований к
содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой
прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию
заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято
ГОСТ 305–82). Дизельный индекс вычисляется по значению плотности и
температуре выкипания 50% топлива. Кроме того, вместо определения
содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс-методом
устанавливают прозрачность топлива при температуре 10°С.
Таблица 2
28
90 %
340
330
96 %
360
360
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с
3,0-6,0
2,7-6,0
Температура, °С:
застывания, не выше
-10
-35
предельной фильтруемости, не выше
-5
-25
вспышки в закрытом тигле, не ниже
65
60
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I
0,2
0,2
вида II
0,3
-
Испытание на медной пластинке
Выдерживает
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более
3,0
3,0
Зольность, %, не более
0,01
0,01
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более
0,2
0,2
Цвет, ед. ЦНТ, не более
2,0
2,0
Содержание механических примесей
Отсутствие
Прозрачность при температуре 10 °С
Прозрачно
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более
860
845
Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками. С 1981 г.
вырабатывают зимнее дизельное топливо марки ДЗп по ТУ 38.101889–81.
Получают его на базе летнего дизельного топлива с температурой помутнения
-5 °С. Добавка сотых долей присадки обеспечивает снижение предельной
температуры фильтруемости до -15 °С, температуры застывания до -30 °С и
позволяет использовать летнее дизельное топливо в зимний период времени
при температуре до -15 °С.
Для применения в районах с холодным климатом при температурах -25 и
-45 °С вырабатывают топлива по ТУ 38.401-58-36–92. Согласно техническим
условиям получают две марки топлива: ДЗп-15/-25 (базовое дизельное топливо
с tпомут. -15 °С, товарное — с предельной температурой фильтруемости -25 °С)
и арктическое дизельное топливо ДАп-35/-45 (базовое топливо с tпомут. -35 °С,
товарное — с предельной температурой фильтруемости -45 °С).
Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348–89.
Технические условия предусматривают выпуск двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и
ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива с содержанием серы
до 0,05% (вид I) и до 0,1% (вид II). С учетом ужесточающихся требований по
содержанию ароматических углеводородов введена норма по этому
показателю: для топлива марки ДЛЭЧ-В — не более 20 %, для топлива марки
ДЗЭЧ — не более 10%. Экологически чистые топлива вырабатывают
гидроочисткой дизельного топлива, при этом допускается использование в
используемом сырье дистиллятных фракций вторичных процессов.
29
Городское дизельное топливо (ТУ 38.401-58-170–96) предназначено для
использования в г. Москве. Основное отличие городского дизельного топлива
от экологически чистого — улучшеное качество благодаря использованию
присадок (летом — антидымной, зимой — антидымной и депрессорной).
Добавка присадок в городское дизельное топливо снижает дымность и
токсичность отработавших газов дизелей на 30–50%. Депрессорные присадки,
улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в
основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.
В странах Европейского экономического союза с 1996 г. действует
Европейский стандарт EN 590, который предусматривает выпуск дизельных
топлив для различных климатических регионов. Общими для дизельных топлив
являются требования по температуре вспышки — не ниже 55 °С, косуемости
10 %-ного остатка — не более 0,30%, зольности — не более 0,01%, содержанию
воды — не более 200 ррm, механических примесей — не более 24 ррm,
коррозии медной пластинки — класс 1, устойчивости к окислению — не более
25 г осадка/м3. В 1996 г. в Европе введены ограничения на содержание серы в
дизельных топливах — не более 0,05%. Таким требованиям отвечают
отечественные ТУ 38. 1011348–89.
2.4. Газотурбинное и моторное топлива
Газотурбинное топливо относится к группе дистиллятных топлив,
получаемое в качестве побочного продукта в процессах замедленного
коксования при выработке нефтяного кокса.
Газотурбинное топливо используют в качестве заменителя дизельного
топлива на судах морского и речного флота. Выпускают две марки таких
топлив: ТГ – обычное и ТГВК – высшей категории качества (ГОСТ 10433-75),
которые отличаются высокой плотностью и вязкостью, но не настолько
высокой, чтобы их нужно было подогревать перед использованием.
Для этих топлив характерно более высокое содержание серы (1 и 2,5 %
соответственно) и в них содержится до 25% смолистых веществ. Это
обусловливает их низкую стабильность, проявляющуюся при нагревании и
смешении с другими топливами.
Моторное топливо относится к числу тяжелых топлив средней вязкости
для среднеоборотных дизелей с частотой вращения менее 750 об./мин. Его
получают смешиваемым мазутами с дистиллятами вторичных процессов –
каталитическим крекинг-керосином и др.
Более высокая вязкость и более низкое качество по сравнению по сравнению с
дизельным топливом требуют предварительного подогрева и более тщательной
очистки моторного топлива перед подачей в цилиндры дизеля.
Физико-технические показатели моторных топлив представлены в таблице 3.
30
Таблица 3
Наименование показателя
Норма для марки
Метод испытания
ДТ
высший
сорт
ДТ
первый
сорт
ДМ
1. Плотность при 20 °С, г/см3, не
более
0,930
0,930
0,970
ГОСТ 3900
2. Фракционный состав:
до 250 °С перегоняется, %, не более
15
15
10
ГОСТ 2177
3. Вязкость при 50 °С:
а) кинематическая, м2/с (сСт), не
более
20·10
-
6
(20)
36·10
-
6
(36)
130·10
-
6
(130)
ГОСТ 33
б) соответствующая ей условная в
градусах, не более
2,95
5,0
17,4
ГОСТ 6258
4. Коксуемость, %, не более
3,0
3,0
9,0
ГОСТ 19932
5. Зольность, %, не более
0,02
0,04
0,06
ГОСТ 1461
6. Массовая доля серы, %, не более:
ГОСТ Р 51947 или ГОСТ
1431, или ГОСТ 1437
а) в малосернистом топливе
0,5
0,5
-
б) в сернистом топливе
1,5
1,5
2,0
7. Содержание сероводорода
Отсутствие
ГОСТ 17323
8. Содержание водорастворимых
кислот и щелочей
Отсутствие
ГОСТ 6307
9. Массовая доля механических
примесей, %, не более
0,05
0,05
0,1
ГОСТ 6370
10. Массовая доля воды, %, не
более
0,1
0,5
0,5
ГОСТ 2477
11. Температура вспышки,
определяемая в закрытом тигле, °С,
не ниже
70
65
85
ГОСТ 6356
12. Температура застывания, °С, не
выше
Минус 5
Минус
5
10
ГОСТ 20287
13. Массовая доля ванадия, %, не
более
0,01
0,015
0,01
ГОСТ 10364
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]