ВВЕДЕНИЕ
Топливо и смазочные материалы широко используются во всех отраслях народного хозяйства. Одним из основных потребителей нефтепродуктов, вырабатываемых в стране, является сельское хозяйство, оснащенное большим количеством тракторов, автомобилей, комбайнов и других сельскохозяйственных машин.
Основной целью изучения дисциплины Топливо и смазочные материалы является овладение знаниями об эксплуатационных свойствах, количестве и рациональном применении в тракторах, автомобилях и сельскохозяйственной технике топлива, масел, смазок и специальных жидкостей.
Следует всегда помнить, что одним из основных видов расходов при работе тракторов и автомобилей являются расходы на горюче-смазочные материалы. Качество применяемых горюче-смазочных материалов должно соответствовать особенностям машин. Неправильно подобранные топливо и смазочные материалы приводят к перерасходу нефтепродуктов, а главное, снижают долговечность, надежность, эффективность работы машин и механизмов, иногда приводят к аварийным поломкам.
ТОПЛИВО. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ
Основную массу топлива и смазочных материалов вырабатывают из нефти. В зависимости от физико-химических свойств нефти выбирается наиболее рациональное направление её переработки. Свойства получаемых нефтепродуктов зависят от химического состава нефти и способов её переработки.
В состав нефти входят три основных класса углеводородов: парафиновые, нафтеновые и ароматические. При изучении современных способов получения топлива и масел из нефти нужно уяснить, что способы получения бензина могут быть физические и химические, масел и дизельного топлива -- только физические. При физических способах не нарушается углеводородный состав нефти, а только разделяются по температурам кипения различные дистилляты. При химических способах изменяется углеводородный состав и образуются новые углеводороды, которых не было в исходном сырье.
Ответственной и важной частью при получении топлива является очистка нефтепродуктов. Цель очистки -- удаление из дистиллята вредных примесей (сернистых и азотных соединений, смолистых веществ, органических кислот и др.), а иногда и нежелательных углеводородов непредельных, полициклических и др.). Способы очистки разные - сернокислотная, гидрогенизационная селективная обработка адсорбентами и др.
Эксплуатационные свойства и применение автомобильного бензина
Одним из главных требований, предъявляемых к бензину является его детонационная стойкость. Скорость распространения фронта пламени при нормальном горении топлива составляет 25 - 35 м/с. При определенных условиях сгорание может перейти во взрывное, при котором фронт пламени распространяется со скоростью 1500 - 2500 м/с. При этом образуются детонационные волны, которые многократно отражаются от стенок цилиндра.
При детонации появляются резкие звонкие металлические стуки в двигателе, тряска двигателя, периодически наблюдается черный дым и желтое пламя в выпускных газах;
Мощность двигателя падает, перегреваются его детали. В результате перегрева происходит повышенный износ деталей, появляются трещины, имеет место прогорание поршней и клапанов.
Детонационная стойкость бензина оценивается условной единицей, называемой октановым числом, которое определяют двумя методами: моторным и исследовательским. Эти методы отличаются только режимами нагрузки двигателя при оценке детонационной стойкости.
Определяют октановое число на одноцилиндровой моторной установке с переменной степенью сжатия двигателя методом сравнения испытуемого бензина с эталонным топливом при одинаковой интенсивности их детонаций. Эталонное топливо представляет собой смесь двух углеводородов парафинового ряда: изооктана (С8Н18), его детонационная стойкость принимается за 100, и нормального гептана (С7Н16), детонационная стойкость которого принимается за 0.
Октановое число равно процентному содержанию по объему изооктана в искусственно приготовленной смеси с нормальным гептаном, которая по своей детонационной стойкости равноценна испытуемому бензину.
Для различных автомобильных двигателей подбирают бензин, обеспечивающий бездетонационную работу на всех режимах. Чем выше степень сжатия двигателя, тем выше требования к детонационной стойкости бензина, но одновременно и выше экономичность, и удельные мощные показатели двигателя. Эффективным способом повышения детонационной стойкости бензина является добавление к ним антидетонаторов, например тетраэтилсвинца, в виде этиловой жидкости. Бензин, в который добавлена этиловая жидкость, называется этилированным. В некоторых марках бензина используются марганцевые антидетонаторы.
Фракционной состав является главным показателем испаряемости автомобильного бензина, важнейшей характеристикой его качества; От фракционного состава бензина зависят легкость пуска двигателя время его прогрева, приемистость и другие эксплуатационные показатели двигателя.
Бензин представляет собой смесь углеводородов, обладающих различной испаряемостью. Скорость и полнота перехода бензина из жидкостного в парообразное состояние определяется его химическим составом и называется испаряемостью. Так как бензин является постоянной сложной смесью различных углеводородов, то они выкипают не при одной постоянной температуре, а в широком диапазоне температур. Автомобильный бензин выкипает от 30 до 215 ｰС. Испаряемость бензина оценивается по температурным пределам его выкипания и температурам выкипания его отдельных частей - фракций.
Качество топлив и смазочных материалов и эффективность их использования:
Одним из основных резервов повышения надежности и экономичности работы автомобилей является применение топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей (ТСМ и СЖ) высокого качества. Качество ТСМ и СЖ должно соответствовать требованиям, предъявляемым к ним подвижным составом автомобильного транспорта и условиями его эксплуатации. Под качеством ТСМ понимается совокупность их физико-химических, моторных и эксплуатационных свойств. Степень пригодности ТСМ и СЖ определяется уровнем их качества.
Под уровнем качества ТСМ и СЖ следует понимать количественную оценку степени удовлетворения требованиям потребителя. Однако количественное выражение этих требований имеет оптимум. Под оптимальным уровнем качества продукта следует понимать такой уровень, при которых максимально удовлетворяются требования потребителя при минимальных затратах на его производство и потребление (рис. 1). Оптимальный уровень находят как для совокупности всех свойств, входящих в понятие качество, так и для отдельных наиболее важных свойств. Уровень качества ТСМ и СЖ формируется с учетом требований потребителя, технических возможностей и затрат в нефтеперерабатывающей промышленности, экономического эффекта от их использования в народном хозяйстве. Современная оценка народнохозяйственного экономического эффекта юлжна проводиться с учетом окупаемости затрат при их производстве и в дальнейшем при эксплуатации техники.
Так, например, основным показателем качества бензина, оказывающим наибольшее влияние на экономичность двигателя, является его детонационная стойкость. Повышение октанового числа бензина на 10 ед. позволяет снизить его удельный расход при работе двигателя на 5・%. Однако увеличение октанового числа потребует углубления процессов переработки нефти, что связано как с дополнительными затратами, так и с повышенным расходом нефтяных фракций. В связи с этим для обеспечения оптимального эффекта на народнохозяйственном уровне несколько снижаются требования к октановым числам бензинов с одновременным снижением номинальных показателей двигателей.
Влияние качества топлив и масел на их расход:
Известно, что использование ТСМ и СЖ необходимого уровня качества позволяет увеличить моторесурс агрегатов автомобиля на 10・15%, снизить затраты на ТО автомобилей на 15・20%, а также снизить их расход на 2・5%.
Среди свойств, обусловливающих качество масел, непосредственное влияние на расход топлива автомобилем оказывают: вязкостно-температурные, смазочные и антифрикционные свойства. К маслам с улучшенными эксплуатационными свойствами, влияющими на снижение расхода топлива, следует отнести загущенные, синтетические масла и масла с модификаторами трения.
Масла с антифрикционными присадками (модификаторами трения) наиболее целесообразно использовать в летний период времени в умеренной и жаркой климатических зонах.
Организация контроля качества топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей при их применении:
Надежность автомобилей закладывается при их создании, обеспечивается в производстве и реализуется в эксплуатации.
При неизменных затратах в сфере производства автомобилей их ресурс можно увеличить в сфере эксплуатации за счет различных мероприятий, среди которых немаловажное значение имеют вопросы применения топлив, масел и специальных жидкостей необходимого уровня качества.
В звене: ｫзавод-изготовитель нефтепродуктов ・потребительｻ (автомобильный транспорт) имеет место неоднократный слив и налив нефтепродуктов, что ведет не только к количественным, но и к качественным потерям их за счет происходящих химических процессов, испарения, загрязнения атмосферными осадками, механическими примесями, смешения с другими продуктами и т. п.
Химические превращения связаны с появлением в нефтепродуктах и в первую очередь бензинах, перекисных соединений, продуктов разложения антидетонаторов и увеличением фактических смол.
Кроме того, при хранении ТСМ и СЖ возможно их загрязнение механическими примесями и обводнение, которые приводят к значительному ухудшению их качества, так как усиливается коррозионное воздействие на топливную аппаратуру и другие детали узлов и агрегатов автомобилей. При понижении температуры вода замерзает и может вызвать затруднение подачи топлива или масла по трубопроводам, а иногда и их разрушение. Наличие воды в масле может вызвать выпадение (коагуляцию) присадок, а в тормозных жидкостях ・снижение температуры кипения.
Применение некондиционных нефтепродуктов наносит весьма большой ущерб автомобильному транспорту, который сказывается не сразу, а нарастает постепенно, а иногда проявляется в виде аварийных выходов из строя узлов и агрегатов автомобиля. Поэтому с целью предотвращения возможности применения некондиционных товарных нефтепродуктов и спецжидкостей на всех стадиях их изготовления, хранения и применения проводится контроль их качества.
Под контролем качества продукции понимается проверка соответствия показателей качества продукции установленным нормам.
Контроль качества ТСМ и СЖ при их изготовлении проводится службами технического контроля и заводскими лабораториями завода-изготовителя, а на нефтебазах ・в процессе их хранения лабораториями нефтебаз. При отгрузке продукта с завода-изготовителя или выдаче с нефтебазы потребителю выдается паспорт качества, в котором указывают по данным анализа лаборатории нормы по показателям качества, а также номер и дату партии изготовления.
Тем не менее обобщение опыта применения топлив, масел и специальных жидкостей показывает, что на снабжение автомобильному транспорту поступают нефтепродукты с отступлениями от норм ГОСТов и ТУ на их изготовление по ряду показателей: автомобильные бензины, дизельные топлива ・по содержанию механических примесей, воды, фракционному составу и содержанию фактических смол, тормозные жидкости ・по температуре кипения (свежей и увлажненной жидкости), противокоррозионным свойствам и по воздействию на резину, масла ・по кинематической вязкости, содержанию механических примесей, зольности.
Потеря качества нефтепродуктов может также происходить и у потребителя из-за несоблюдения правил хранения на складах, транспортировки при доставке с нефтебаз и заправки при проведении смазочно-заправочных операций при ТО.
В связи с этим у потребителя (ведомства, эксплуатирующего автомобили) должен быть организован ведомственный контроль качества ТСМ и СЖ. Ведомственный контроль качества топлив, масел и спецжидкостей прово-1ИТСЯ с целью: предупреждения их порчи при транспортировке, хранении и заправке автомобилей; наблюдения,а изменением их качества при хранении; организации исправления выявленных некондиционных ТСМ и СЖ; установления путем сверки показателей, указанных в паспортах качества или данных лабораторных анализов на соответствие их нормам ГОСТ или ТУ.
Контроль качества и рациональное применение ТСМ и СЖ осуществляется службами ТЭР государственных производственных объединений автомобильного транспорта и АТП, а также лабораториями по контролю качества, создаваемыми при этих объединениях. Лаборатории по контролю качества ведут периодическую проверку качества ТСМ и СЖ, получаемых АТП на нефтебазах, и систематическую проверку ТСМ и СЖ, хранящихся на складах автотранспортных предприятий путем отбора проб и их анализа.
Входному анализу подвергаются ТСМ и СЖ при их получении АТП. Цель анализа ・по паспорту качества установить кондиционность получаемых ТСМ и СЖ. Паспорт качества, подтверждающий кондиционность ТСМ и СЖ, служит основанием для допуска их к применению при эксплуатации автомобилей, а также для закладки на хранение.
По результатам анализа проб ТСМ и СЖ, отобранных на АТП, лаборатории дают заключение об их качестве и возможности применения при эксплуатации автомобилей, а в случае получения некондиционного нефтепродукта оформляется документация для предъявления рекламаций поставщику продукта. Лабораториями выдаются также рекомендации по исправлению качества некондиционных топлив, масел и спецжидкостей.
В целях повышения эффективности использования смазочных материалов необходимо иметь информацию о запасе их качества в процессе работы в двигателе, чтобы установить оптимальный срок их смены. Новым прогрессивным методом установления срока смены масел является диагностирование работавших масел по браковочным показателям. В качестве браковочных показателей чаще всего принимают вязкость, щелочное число, наличие воды и топливных фракций, диспергирующие свойства, загрязненность (оптическая плотность). Однако, пока нормы на эти показатели еще не утверждены, они зависят от конкретных условий эксплуатации, типа агрегата, его технического состояния и т. п. С целью оценки изменения этих показателей на АТП создаются участки, оснащенные простейшими приборами. Эти показатели можно определить с помощью экспрессных методов оценки, не требующих большого количества времени и специальной квалификации персонала.
Повторное использование отработанных масел:
В процессе эксплуатации в маслах изменяются их вязкость, зольность, коксуемость, щелочное число, повышается содержание механических примесей и накапливаются продукты износа. Масло обводняется, в нем накапливаются продукты окисления, изменяющие цвет масла, карбонилсодержащие соединения, альдегиды и сложные эфиры.
Масло, утратившее в процессе эксплуатации установленные нормативно-технической документацией на его изготовление показатели качества или проработавшее определенный для него срок, слитое из рабочей системы двигателя, механизма или узла агрегата трансмиссии и непригодное для использования по прямому назначению, называется отработанным. Использовать отработанные масла по прямому назначению нельзя. Однако они являются ценным сырьем для получения масел после их регенерации или же для использования для других нужд автотранспортных и других предприятий. С этой целью на автотранспортных предприятиях отработанные масла собирают и сдают на регенерацию.
Регенерация масел может проводиться различными способами и методами: физическими, физико-химическими и химическими. Физический метод регенерации масел основан на отстаивании, фильтрации, отгонке топливных фракций, центрифугировании, промывке водой и вакуумной перегонке. При физико-химическом способе регенерации масел проводится коагуляция загрязнений поверхностно активными веществами, контактная очистка отбеливающими глинами или селективная очистка пропаном, фенолом или фурфуролом. При химическом способе регенерации применяются сернокислотная, щелочная или гидро-генизационная очистка.
Для проведения регенерации необходимо иметь специальное оборудование, порой довольно сложное, строго соблюдать технологический регламент. Поэтому регенерация в условиях автотранспортных организаций технически невозможна и экономически нецелесообразна, так как получаемые после регенерации масла не достигают уровня свежих по ряду показателей. Поэтому регенерация проводится на предприятиях Госкомнефтепро-дукта союзных республик или заводах нефтеперерабатывающей промышленности. А на предприятиях автомобильного транспорта проводится сбор отработанных масел и сдача их для повторного использования.
Упорядочение сбора и повторное использование отработанных масел способствует предотвращению загрязнения окружающей местности, водоемов и рек, а также территории АТП. Все отработанные нефтепродукты подразделяются на три группы: моторные масла отработанные (ММО), масла индустриальные отработанные (МИО), смесь нефтепродуктов отработанных (СНО).
Отработанные моторные масла должны сливаться из картеров агрегатов, корпусов маслофильтров и центрифуг и т. п. на специальных оборудованных постах сразу же после остановки двигателя (пока масло еще теплое) через сливные отверстия, предварительно протертые с наружной стороны обтирочным материалом.
Устанавливаемые нормы сбора отработанных масел по степени их агрегации (укрупнения) подразделяются на индивидуальные и групповые.