Форма отчета к выполненной работе «Определение
Содержания воды и механических примесей в нефтепродуктах»
ФИО студентов______________________________группа_________
Руководитель занятий________________________Дата____________
Применяемое оборудование___________________________________
_____________________________________________________________
| Показатели качества | Данные | Имеющиеся | |
| НД | Испытаний | отклонения | |
| Обводненность топлива или масла | |||
| Коэффициент загрязненности, см-1 | |||
| Массовая доля нерастворимых примесей | |||
Заключение:
Отметка о защите
10 Диагностика технического состояния двигателей по показателям качества работавшего масла
Теоретическая часть
При работе масла в двигателе под воздействием перепада температур и давления происходит качественное и количественное изменение его первоначальных свойств.
Количество масла уменьшается в результате испарения и подтекания через сальники и другие уплотнения, за счет угара в камере сгорания.
Качественное изменение свойств масел при работе происходит под воздействием: загрязнения масла попадающими в него металлическими частицами, пылью, водой, нагаром и топливом; образования в масле продуктов окисления и окислительной полимеризации; уменьшения концентрации присадок.
Интенсивность изменения свойств масел зависит от первоначального качества масла, а также от технического состояния двигателя. Поэтому существуют методы диагностирования двигателя по показателям качества работающего в нем масла.
|
|
|
Для этого каждая партия поступающего в АТП масла подвергается входному контролю на соответствие требованиям технических условий и стандартов, по результатам которого устанавливается возможность их применения.
На каждый автомобиль, заводится учетная карточка, в которой регистрируются основные сведения (наработка двигателя, объем выполненного ремонта, дата смена масла, марка применяемого топлива, результаты анализа масла, рекомендации по устранению неисправностей и смене масла).
В процессе эксплуатации автомобилей периодически проводится отбор проб работающего масла. Периодичность отбора составляет 2500 - 4000 км (для карьерных самосвалов 700 – 1500 км), но не менее двух раз до замены масла. Периодичность отбора корректируется в соответствии с установленными сроками ТО и конкретными условиями эксплуатации.
Пробы подвергаются комплексному физико-химическому анализу и по значениям и динамики ряда показателей делают заключение о техническом состоянии двигателя.
Смена масла проводится в том случае, когда хотя бы один из браковочных показателей качества достигает предельно допустимого значения.
|
|
|
Перечень, предельно допустимых значений показателей качества и соответствующие им возможные неисправности двигателя приведены в таблице 10.1. Показатели качества должны определяться в соответствии с методиками указанными в таблице. Но проведение некоторых методик сопряжено с большими затратами, поэтому некоторые показатели качества масла можно определить простыми экспресс методами. Если значения показателей качества масла, определенное экспресс методом, близко к предельно допустимому значению, то они уточняются по указанной в таблице методике.
Таблица 10.1 - Диагностические параметры состояния двигателя и браковочные параметры масла, и их осредненные предельные значения
| Диагностический параметр | Метод определения | Неисправность | Предельное значение, % (масс.) | Мероприятия |
| Повышенное содержание продуктов износа, % (масс.): железо алюминий свинец медь олово хром молибден кремния | Спектральный анализ | Повышенные и аварийные износы гильз цилиндров1, шеек коленчатого вала2, подшипников качения, зубьев шестерен Повышенные и аварийные износы поршней (задир ЦПГ)3 сталеалюминевых вкладышей Повышенные и аварийные износы подшипников скольжения, вкладышей коленчатого вала, втулки шатунов и др. Повышенные и аварийные износы поршневых колец Не герметичность системы фильтрации воздуха, вентиляции картера | 0,005 0,002 0,0015 0,0015 0,0015 0,0005 0,0005 0,002 | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. |
| Снижение вязкости | Любой метод | Негерметичность системы топливоподачи (разжижение масла топливом) | Снижение на один класс вязкости в сравнении со свежим маслом | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. |
| Снижение температуры вспышки | ГОСТ 4333-48 | То же | 180 оС | То же |
Продолжение таблицы 10.1
|
|
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Повышенное значение вязкости | ГОСТ 33-82 | Нарушения в работе системы фильтрации масла (например, не работает центробежный масло очиститель) (совместно с п.п. 5,6); потеря подвижности компрессионных колец (повышенный прорыв газов в картер) (совместно с п.п. 5,6,7); повышенный износ ЦПГ (совместно с п. 1);плохое сгорание топлива (нарушение регулировок топливо подающей аппаратуры) (совместно с п.п. 5,6,7); не герметичность системы охлаждения (совместно с п. 8); низкое качество масла (масло не соответствует марке (совместно с п.п. 5,6,7). | Рост на 40 % в сравнении с вязкостью свежего масла | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. Перейти на масло более высокого качества |
| Повышенное содержание загрязняющих примесей | ГОСТ 20684-75 | Нарушение в работе системы фильтрации масла или воздуха (совместно с п. 2);повышенные износы деталей (совместно с п. 1); плохое сгорание топлива (совместно с п.п 4,6,7); не герметичность системы охлаждения (совместно с п 10); несоответствие применяемого масла (совместно с п..п. 4,6,7) | 2,0 | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. Перейти на масло более высокого качества |
|
|
|
Продолжение таблицы 10.1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Низкие диспергирующие свойства | Метод бумажной хроматографии | Повышенный износ ЦПГ (совместно с п. 1);плохое сгорание топлива (нарушение регулировок топливо подающей аппаратуры) (совместно с п.п. 4,5,7,8); неисправность системы фильтрации (совместно с п. 6); низкое качество масла (масло не соответствует марке | 0,4 условных единиц | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. Перейти на масло более высокого качества |
| Низкая щелочность масла | ГОСТ 11362-76 | Плохое сгорание топлива (совместно с п.п. 4,5,7); потеря подвижности колец (совместно с п.п. 4,5,7) Несоответствие применяемого масла Топливо с высоким содержанием серы | 40% от величины щелочности свежего масла | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. Перейти на масло более высокого качества Сменить масло. Перейти на топливо с меньшим содержанием серы. |
| Низкое значение водородного показателя рН | То же | То же, что по п. 7 | 4,5 | То же, что по п.7 |
Продолжение таблицы 10.1
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Повышенное содержание воды | Любой метод | Негерметичность системы охлаждения (прорыв прокладок, трещины в корпусных деталях). Применение масла, обводненного в период хранения | 0,1 | Обнаружить и устранить неисправность. Сменить масло. |
| Низкое значение индукционного периода осадкообразования | ГОСТ 11063-77 | То же, что по п. 7 Масло работает с увеличенным сроком смены | 7-9 часов | То же, что по п. 7 Скорректировать срок смены масла |
Примечания.
1 Как правило, одновременно наблюдается увеличение содержания алюминия и кремния.
2 Одновременно возможно увеличение содержание меди, свинца.
3 Одновременно происходит увеличение содержания кремния.
В процессе выполнения работы необходимо определить показатели качества отработавшего масла и по их численным значениям диагностировать техническое состояние двигателя.
Экспериментальная часть
10.2.1 Оборудование, инструменты, реактивы.
Двухкапиллярный вискозиметр;
Термометры с пределами измерений 0…50оС и 0…250ОС;
Химический стакан;
Пенопластовый термостат;
Прибор для определения температуры вспышки в открытом тигле;
Установка для определения содержания топлива;
Асбестовая сетка;
Цилиндр измерительный 25 и 500 см3;
Штативы;
Тигель фарфоровый;
Пробирка коническая стеклянная с притертой пробкой;
Пипетка стеклянная;
Секундомер;
Сушильный шкаф;
Селективный растворитель состоит из 70% (масс.)бутила ацетата и 30% (масс.) технического этилового спирта, реактивы взяты в объемном соотношении;
Гидрид кальция;
Фильтровальная бумага «Синия лента»;
Бензин Б-70;
Толуол;
Изопропиловый спирт;
Индикатор фенолфталеина 0,1% (масс) спиртовой раствор;
0,1моль/дм3 раствора соляной кислоты в этиловом спирте.
10.2.2 Метод оценки вязкости с помощью двухкапиллярного вискозиметра.
Сущность метода заключается в определении времени прохождения пузырьков воздуха через капилляры стеклянного вискозиметра, заполненные свежим и работавшим маслом (рисунок 10.1).
Определение вязкости работавшего масла производить в следующем порядке:
капилляры вискозиметров, закрытых снизу резиновыми пробками, наполнить до уровня риски А свежим и работавшим маслами;
сверху капилляры закрыть резиновыми пробками по риску Б;
вискозиметр установить в штативе в вертикальном положении и выдержать при окружающей температуре в течение 10 минут;
перевернуть вискозиметр на 180оС одновременным включением секундомера;
при достижении пузырьками воздуха верхней точки остановить секундомер. С помощью секундомера зафиксировать время прохождения пузырьков воздуха через слой свежего и работавшего масла.
Вязкость работавшего масла рассчитать по формуле:
(10.1)
где n1 –вязкость свежего масла по данным паспорта, мм2/с ; n2 – вязкость работавшего масла, мм2/с; t1 – время прохождения пузырька воздуха через слой свежего масла, с; t2 – время прохождения пузырька воздуха через слой работавшего масла, с.
Рисунок 10.1 - Двухкапиллярный вискозиметр
10.2.3 Определение условной вязкости.
Определение кинематической вязкости масел находившихся в эксплуатации выше описанными методами иногда невозможно из-за ограниченных размеров капилляров, засорения масла продуктами износа и окисления, обводненности масла. Поэтому для определения кинематической вязкости масла бывшего в употреблении на практике пользуются вискозиметром Энглера.
Вискозиметр Энглера предназначен для определения условной вязкости масла, которую затем переводят в кинематическую.
Вискозиметр Энглера состоит из латунного резервуара 1, в дне которого укреплена позолоченная калибровочная трубка 4. Для истечения жидкости, и трех штифтиков 3, находящихся на стенках резервуара для указания уровня масла рисунок 10.2. Резервуар 1 помещен внутри другого резервуара 2, служащего масляным термостатом.
Внутренний сосуд закрывается пустотелой крышкой 5, в которой имеются отверстия для термометра 6 и штифта 7, служащего для запирания сточного отверстия. Во внутреннем сосуде помещены мешалка 10 и термометр
Прибор установлен на треноге 11. Для определения объема вытекающего масла имеются колба емкостью 200 мл. Нагрев масла в масляном термостате производится нагревательным прибором 13.
Для определения условной вязкости испытуемого нефтепродукта необходимо знать «водное число» вискозиметра, которое устанавливается заранее по времени истечения 200 мл дистиллированной воды при 20оС через калиброванное отверстие трубки.
Водное число вискозиметра 45 сек.
Для проведения опыта необходимо налить испытуемое масло в сосуд 1, так чтобы его поверхность равномерно покрывала штифты. После этого включить нагревательный прибор и медленно довести масло до температуры 100о С. При этом периодически перемешивать мешалкой термостатирующею жидкость внешнего сосуда.
Под сточное отверстие установить сухую измерительную колбу. Когда температура испытуемого масла будет равна 100оС, штепсель 7 вынуть и пустить секундомер. Как только уровень масла в измерительной колбе достигнет 200 мл, остановить секундомер и записать время истечения масла.
1 - внутренний резервуар; 2 - внешний резервуар; 3 - штифт; 4 - калибровочная трубка; 5 - крышка; 6 - термометр; 7 - запорная игла; 8 - крышка масляной ванны; 9- температура; 10- мешалка; 11- треножник; 12 опоры; 13- подогреватель; 14- колба.
Рисунок 10.2-Установка для определения условной вязкости
Рассчитать условную вязкость по формуле:
Вt = t / Вч (10.2)
где Вt - условная вязкость нефтепродукта; t - время истечения нефтепродукта при заданной температуре, с; Вч – водное число прибора 45 с.
Полученную вязкость в условных градусах можно перевести в кинематическую вязкость по таблице, разработанной ВНИИ метрологии им. Д.И.Менделеева таблица 10.2.
Таблица 10.2- Таблица перевода условной вязкости в кинематическую.
| Градусы ВУ | Кинематическая вязкость , мм2/с | Градусы ВУ | Кинематическая вязкость , мм2/с | Градусы ВУ | Кинематическая вязкость , мм2/с |
| 1,0 | 1,0 | 2,6 | 17,0 | 4,2 | 30,0 |
| 1,1 | 2,0 | 2,7 | 17,9 | 4,3 | 30,8 |
| 1,2 | 3,0 | 2,8 | 18,7 | 4,4 | 31,5 |
| 1,3 | 4,1 | 2,9 | 19,6 | 4,5 | 32,4 |
| 1,4 | 5,1 | 3,0 | 20,4 | 4,6 | 33,2 |
| 1,5 | 6,2 | 3,1 | 21,2 | 4,7 | 33,8 |
| 1,6 | 7,3 | 3,2 | 22,0 | 4,8 | 34,8 |
| 1,7 | 8,3 | 3,3 | 22,8 | 4,9 | 35,4 |
| 1,8 | 9,4 | 3,4 | 23,6 | 5,0 | 36,2 |
| 1,9 | 10,4 | 3,5 | 24,5 | 5,1 | 36,9 |
| 2,0 | 11,4 | 3,6 | 25,4 | 5,2 | 37,7 |
| 2,1 | 12,5 | 3,7 | 26,2 | 5,3 | 38,5 |
| 2,2 | 13,5 | 3,8 | 27,0 | 5,4 | 39,2 |
| 2,3 | 14,4 | 3,9 | 27,6 | 5,5 | 40,0 |
| 2,4 | 15,2 | 4,0 | 28,4 | ||
| 2,5 | 16,1 | 4,1 | 29,2 |
10.2.4 Метод определения содержания воды гидридом кальция
Метод основан на взаимодействии воды с гидридом кальция. Реакция происходит с выделением тепла. По повышению температуры определяют содержание воды в пробе масла.
Для проведения анализа в стеклянный цилиндр налить 10 см3 испытуемого масла и поместить его в термостат. В цилиндр опустить термометр и измерить температуру среды t1.
Затем в масло всыпать 0,7 г гидрида кальция и размешать содержимое термометром. При этом отследить повышение температуры и отметить ее максимальное значение t2. Исходя из разности исходного и конечного значения температуры, по графику, определить содержание воды в процентах
Dt = t2 - t1, оC. (10.3)
 |
Рисунок 10.3- График для определения содержания воды в работавшем масле с помощью гидрида кальция
10.2.5 Определение температуры вспышки в открытом тигле
Температурой вспышки масла называется температура, при которой пары масла, подогреваемые в определенных условиях, вспыхивают при поднесении к ним пламени.
По температуре вспышки можно судить о наличии легких фракций (топлива) в масле. Топливо оказывает влияние на образование в масле различных органических отложений, ухудшающих тепловой режим, подвод масла к трущимся деталям и повышающих износ деталей двигателя.
Наличие в масле топлива можно объяснить следующими причинами: конденсация продуктов неполного сгорания топлива; поступающих в картерное пространство с прорывающимися газами; повышенный износ ЦПГ и т.д.
Температуру вспышки моторных масел и темных нефтепродуктов определяют в открытом тигле рисунок 10.4.
Промытый бензином и высушенный тигель установить в песочную баню так, чтобы песок был на высоте 12 мм от края внутреннего тигля, а между дном внутреннего и наружного тигля был песок слоем 5..8 мм.
Испытуемое масло налить так, чтобы его уровень касался выступов линейки. Прибор установить на штативе над плиткой и опустить в масло термометр, закрепленный в штативе, так чтобы его ртутный шарик находился в центре нефтепродукта.
Включить прибор. Для защиты испаряемых паров от движения воздуха прибор закрыть щитком. За 10оС до ожидаемой температуры вспышки проводить медленно по краю тигля пламенем зажигателя.
Длина пламени зажигателя должна быть 3...4 мм. Испытания повторить через каждые 2оС повышения температуры до появления вспышки, которая определяется появлением пламени над поверхностью масла. Записать температуру, при которой наблюдается появление пламени, как температуру вспышки масла.
1 - внешний тигель; 2- внутренний тигель; 3 - термометр
Рисунок 10.4 - Установка для определения температуры вспышки в открытом тигле
10.2.6 Определение содержания топлива с помощью ловушки
Сущность метода состоит в определении содержания топлива в ловушке после отгонки из пробы работавшего масла.
Перед проведением опыта пробу работавшего масла тщательно перемешать в течение 5 мин и залить 25 мл в круглую колбу.
В колбу также залить 400…500 мл воды и поместить кусочки пемзы. Ловушку также заполнить водой и вставить на корковой пробке в горло колбы. К ловушке сверху на корковой пробке присоединить холодильник так, чтобы конец его был помещен непосредственно над выемкой в ловушке рисунок 10.5.
Анализ проводят в следующей последовательности:
нагреть колбу таким образом, чтобы через 7…10 мин имело место энергичное кипение;
количество отгона отсчитывать каждые 15 мин;
нагрев колбы прекратить после того, как объем отогнанного топлива не будет увеличиваться на величину одного деления ловушки в течение 15 мин;
прибору дать остыть до комнатной температуры и замерить объем топлива в ловушке;
содержание топлива в % по объему (Х) вычислить по формуле
, (10.4)
где V-объем топлива в ловушке, см3.
 |
1- колба стеклянная короткогорлая, круглодонная вместимостью 0,75 -1,0 дм3; ловушка стеклянная сбора и измерения количества топлива с пределом измерения 0-12,5 см3 с ценой деления 0,1 см3; 3- холодильник обратный.
Рисунок 10.5- Установка для определения содержания топлива в масле.
10.2.7. Определение диспергирующих свойств масла методом капельной пробы
С целью предотвращения образования на деталях двигателя отложений масло должно обладать моющими (детергеннодиспергирующими) свойствами, т.е. удерживать продукты окисления масла во взвешенном состоянии и препятствовать прилипанию продуктов окисления масла к поверхности нагретых деталей.
Сущность метода капельной пробы заключается в нанесении капли работавшего масла на фильтровальную бумагу и определении величины и характера хроматограммы, полученной после впитывания масла фильтровальной бумагой.
При нанесении капли работавшего масла на фильтровальной бумаге образуется пятно рисунок 10.6 с темным ядром в центре, вокруг которого располагается более светлый поясок. В ядре собираются углеродистые и другие нерастворимые в масле частицы. Масло, очищенное от них, расплывается дальше. Наличие в масле растворимых продуктов окисления изменяет цвет масляного пояска от лимонного до темно-коричневого. В связи с этим по масляному пятну можно судить о: степени окисления масла (по цвету масляного пояска); степени загрязнения масла (по цвету ядра); моющих свойствах масла (по соотношению диаметров ядра d и диффузии D).
d- диаметр ядра; D- диаметр диффузии масла;
Рисунок 10.6- Хроматограмма работавшего масла
Методика проведения анализа следующая:
закрепить кольца на штативе в строго горизонтальном положении, чтобы предотвратить растекание масла в одну сторону;
положить на кольцо лист фильтровальной бумаги;
тщательно перемешать работавшее масло и отобрать пробу 5-6 мл в тигель;
масло набирать в пипетку, сбросить две капли, а третью нанести на фильтровальную бумагу. С одного тигля нанести три капли в виде треугольника;
через 2-4 часа хроматограмма может быть использована для оценки диспергирующих свойств, загрязнения и степени окисления масла.
Оценка работоспособности масла осуществляется в соответствии с таблицей 10.3.
Таблица 10.3- Признаки для оценки пригодности масла
| Принимаемое решение | Степень окисления масла | Степень загрязнения масла | Диспергирующие свойства масла |
| Работоспособно | Цвет масляного пояска от белого до светло-коричневого | Цвет ядра от светло-коричневого до коричневого или серого |  ;
ДС > 0,3
|
| Не работоспособно | Цвет масляного пояска от коричневого до темно-коричневого | Цвет ядра от темно-коричневого до черного |
ДС< 0,3
|
10.2.8 Определение водорастворимых кислот и щелочей
В последнее время все высококачественные моторные масла имеют щелочную реакцию за счет присадок. Присадки, предназначенные для нейтрализации кислых продуктов, образующихся при окислении масла. Они также нейтрализуют окислы серы, азота, образующиеся при сгорании топлива и прорывающиеся с газами в масляный картер. Качественные моторные масла, работающие на сернистом топливе, имеют щелочное число 6..8 мг КОН/г масла и выше. Падение щелочности масла при его эксплуатации до 1 мг КОН/г масла и ниже свидетельствуют о срабатываемости присадок и необходимости замены масла.
Таким образом, качественный анализ масла на присутствие водорастворимых кислот и щелочей может быть использован для определения наличия щелочных присадок в масле, т.е. его нейтрализующих свойств.
Для проведения анализа в делительной воронке смешать в одинаковые объемы 50 см3 испытуемого масла, подогретого до температуры 70..90 оС и 50 см3 дистиллированной воды. Хорошо встряхнуть и дать отстояться воде до ее прозрачности. Затем приготовленную таким образом водную вытяжку разделить на две пробирки. В одну из них добавить две капли метилового оранжевого, в другую две капли фенолфталеина. Окраска в розовый цвет водной вытяжки от метилоранжа указывает на присутствие в масле неорганических кислот, а в малиновый цвет фенолфталеина - на присутствие щелочей или щелочных присадок.
Для экспресс-анализа провести прямое титрование пробы раствором соляной кислоты.
Перед анализом приготовить растворитель отработавшего масла путем смешения 50 ед. толуола, 49,5 ед. изопропилового спирта и 0,5 ед. дистиллированной воды.
С помощью пипетки поместить 1-2 см3 отработавшего масла в коническую колбу. В эту колбу добавить 20 см3 растворителя и 3 капли финолфталиина, если масло сильно загрязнено, то объем растворителя может быть увеличено в 2-5 раз. Затем эту смесь титровать 0,1 моль/дм3 спиртовым раствором соляной кислоты, подавая его из бюретки. Титрование проводить при постоянном помешивании и наблюдать за изменением окраски. Титрование прекратить, если окраска (бурая, розовая или малиновая) сохраняется в течение 5-10 сек. Рассчитать щелочное число по формуле
, (10.5)
где А- объем раствора соляной кислоты, израсходованного на титрование, см3; Т=3,65 мг/см3 – титр 0,1 моль/дм3 раствора соляной кислоты; Vм - объем навески масла, см3; r- плотность масла, г/см3.
Контрольные вопросы
По изменению каких показателей отработавшего масла, можно судить о неисправности системы охлаждения?
По изменению каких показателей отработавшего масла, можно судить о повышенных износах ЦПГ?
Как изменение щелочного числа масла влияет на работу двигателя?
По изменению каких показателей работавшего масла можно судить об износе коленчатого вала?
По изменению, каких показателей работавшего масла можно судить о неисправностях системы питания?
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 125; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!