В МАСЛЕ И ДИСПЕРГИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МОТОРНЫХ МАСЕЛ МЕТОДОМ БУМАЖНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
5.1. Цель работы
Целью работы является экспериментальное определение механиче- ских примесей в масле и оценки его пригодности к эксплуатации.
5.2. Краткие сведения из теории
Содержание механических примесей является важнейшим показате- лем масел, отражающим процесс его старения. Этот показатель относится к числу браковочных показателей и оказывает большое влияние на экс- плуатационные свойства масла, которые резко ухудшаются при попадании в масло нерастворимых механических примесей:
- повышается вязкость и плотность масла;
- увеличивается склонность к окислительным превращениям;
- повышается гигроскопичность масла;
- ухудшается смазывающая способность трущихся деталей, вызыва- ются задиры и заклинивание движущихся деталей;
- увеличивается коррозионный износ металлических поверхностей. Причинами появления нерастворимых соединений в работающих мас-
лах являются: попадание пыли и влаги из окружающей среды; коррозия внутренних поверхностей средств хранения и транспортировки; накопле- ние продуктов окисления и термоокислительных превращений при хране- нии, транспортировке и применении; попадания топлива и продуктов его полного сгорания; различного рода технологические и производственные загрязнения.
Основными компонентами, из которых образуются загрязнения, явля- ются нерастворимые высокомолекулярные органические соединения (смо- лы, асфальтены, карбены, карбоиды), вода и минеральные вещества (на- пример, в продуктах износа и в составе минеральных соединений, попа- дающих в масло, находятся различные элементы: Fe, Ca, Al, Mg, Cu, Mn, Ni, Zn, S, Cr и др.) [7].
|
|
|
Количество нерастворимых продуктов оценивается по общему содер- жанию механических примесей. Для малооборотных двигателей RTA фир- мой «Зульцер» установлен предел – max 1%. Для двигателей MAN содер-
жание механических примесей не должно превышать 0,8%. Для тронковых двигателей – на более 2,5%.
Основную роль в очистке масла от механических примесей отводится сепарации. Включенные в контур циркуляции фильтры тонкой очистки выполняют роль предохранительного средства, исключая попадание в дви- гатель частиц в случае неудовлетворительной работы сепаратора [6]
На эксплуатационных свойствах масел отрицательно сказывается и размерность частиц твердых примесей. Нерастворимые вещества вначале накапливаются в масле, находясь во взвешенном состоянии. При увеличе- нии их размеров и концентрации они выпадают в осадок и способствуют нагарообразованию (способность масла удерживать большее или меньшее количество нерастворимых веществ во взвешенном состоянии называют диспергирующей способностью).
|
|
|
При высоких диспергирующих свойствах масла на деталях и в поддо- не картера отлагается меньше осадков, эффективнее становится процесс фильтрации, благодаря которому масло может очищаться также и от меха- нических примесей. Для предотвращения возможных процессов укрупне- ния и осаждения механических примесей в масла вводят диспергирующие присадки, сообщающие маслу способность поддерживать нерастворимые примеси в мелкодисперсном состоянии. Но чрезмерно высокие дисперги- рующие свойства нежелательны, так как при очень малых размерах частиц снижается эффективность работы фильтров – сепараторов. Диспергирую- щая способность определяется по капельной пробе и должна быть не ниже 0,3 условных единиц.
5.3. Описание экспериментальной установки
Эксперимент проводится с помощью лаборатории СКЛАМТ-1. Опи- сание установки приведено в лабораторной работе № 1. Для проведения эксперимента используются элементы установки под номерами 2, 24, 18 на рис. 1.1.
Сущность метода оценки наличия механических примесей в масле за- ключается в визуальном анализе масляных пятен, полученных нанесением капли испытуемого масла на фильтровальную бумагу, и сравнением струк- туры их с эталонными образцами 18 (рис. 1.1).
|
|
|
Для определения диспергирующей способности масел дополнительно производится количественная оценка соотношения размеров отдельных элементов структуры пятна. Оценка пригодности масла к эксплуатации производится путем сравнения, полученных результатов с браковочными показателями.
5.4. Порядок проведения работы
Пробу испытуемого масла набрать в пробоотборник 17 (рис. 1.1) в ко- личестве не более 3/4 объема пробоотборника и тщательно перемешать в течение 5 минут. С помощью проволочки 2 диаметром 1 мм нанести каплю масла на фильтровальную бумагу, закрепленную в зажиме 24 до полного впитывания масла.
Рис. 5.1 – Образцы масляных пятен [3]: 1 – ядро; 2 – зона диффузии
После высыхания пробы (через 5 - 6 ч) произвести по масляному пятну оценку наличия механических примесей в масле и диспергирующей способ- ности масла при наличии и отсутствии зоны диффузии (рис. 5.1 а, 5.1 б).
5.5. Обработка результатов опыта
Количество механических примесей в масле без присадки определяет- ся, сравнением полученного пятна с эталонной шкалой пятен 18. Если ядро масляного пятна легко размазывается и становится блестящим, а размеры яд- ра и наносимой капли примерно одинаковы, то это свидетельствует об укруп- нении механических примесей и образовании хлопьевидных осадков. Масло потеряло диспергирующую способность и подлежит замене.
|
|
|
Количество механических примесей в масле с присадкой определяют также путем сравнения полученного пятна с эталонной шкалой пятен.
Различают следующие, участвующие в анализе зоны пятна (рис. 5.2):
1 – центральное ядро соответствует зоне самой темной однородной части пятна на фильтре;
2 – граничная зона разделяет ядро и зону диффузии;
3 – зона диффузии имеет более светлую часть пятна и образовано в результате прохождения нерастворимых частиц через поры фильтра;
4 – зона окисленного масла образует вокруг зоны диффузии кольцо ярко-желтого или светло-коричневого цвета, не содержащее нераствори- мых продуктов загрязнения и характеризующее только степень темпера-
турного воздействия на исследуемое масло;
5 – зона чистого масла образует светлое внешнее кольцо, характери- зующее общий размер нанесенного на фильтр масляного пятна.
Наличие вокруг ядра зоны диффузии свидетельствует о содержании в масле моюще-диспергирующей присадки. Чем шире зона диффузии, тем лучше диспергирующие свойства масла. Значительное уменьшение или полное отсутствие зоны диффузии, нечеткие, расплывчатые края централь- ного ядра свидетельствует о недопустимой или полной срабатываемости диспергирующей присадки. Масло подлежит замене. Для количественной оценки диспергирующей способности масла определяются средние пара- метры центрального ядра и зоны диффузии.
Расчет диспергирующей способности ДС производится по формуле [8]
d 2
ДС = 1 - D 2 ,
где d – средний диаметр центрального ядра, мм;
D – средний диаметр зоны диффузии, мм.
Среднее значение трех определений ДС принимается за показатель диспергирующей способности масла.
Рис. 5.2 - Структура пятна масла с присадкой: 1 - ядро; 2 – граничная зона; 3 – зона диффу- зии; 4 – зона окисленного масла; 5 – зона чистого масла
В эксплуатации полученные результаты сравниваются с результатами ранее проведенных анализов. Масло подлежит замене, если его дисперги- рующая способность снизилась до 0,3.
Наличие ярко-желтого или светло-коричневого ореола зоны окислен- ного масла вокруг ядра указывают на то, что масло подверглось высоко- температурному воздействию.
Появление ярко выраженной черной окантовки ядра свидетельствует о наличии воды в масле.
Сравнивается полученный результат с браковочными показателями (Приложение В), делается вывод о загрязненности механическими приме- сями и диспергирующих свойствах исследуемого масла.
5.6. Контрольные вопросы
1. Укажите источники появления механических примесей в минеральном машинном масле.
2. В чем сущность предлагаемого метода определения количества меха- нических примесей в нефтепродуктах?
3. Каким образом в лабораторной работе определяются количественные характеристики механических примесей в нефтепродукте?
4. По каким признакам определяется наличие и количество дисперги- рующих добавок к минеральному маслу?
5. Укажите браковочные показатели для минеральных масел по наличию механических примесей?
6. Какие методы очистки нефтепродуктов от механических примесей применяются на судах?
7. Какой метод контроля механических примесей в нефтепродуктах обеспечивает 100% достоверность?
8. В чем сущность метода очистки нефтепродуктов методом «кларифи-
кации»?
9. Как определить «диспергирующую способность» минерального масла, браковочный показатель?
10. На какие зоны можно разделить полученное в процессе выполнения работы масляное пятно?
11. О чем свидетельствует появление ярко выраженной черной окантовки ядра?
12. По каким признакам определяют, что масло подверглось высокотем- пературному воздействию?
6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИСЛОТНОСТИ И ЩЕЛОЧНОГО ЧИСЛА НЕФТЕПРОДУКТОВ
6.1. Цель работы
Целью работы является практическое изучение экспериментальных методов определения содержания водорастворимых кислот в топливе и масле, щелочного числа моторных масел, приобретение навыков сравнения полученных результатов с браковочными показателями.
6.2. Краткие сведения из теории [7, 8]
Кислотность масел выражается в мг КОН/г необходимого для нейтра- лизации содержащихся в масле кислот.
Кислотность вызывается появлением в масле сильных нерганических кислот (H2SO4) в результате сгорания в цилиндрах серы, и слабых кислот неорганического происхождения – результат окисления самого масла. Вы- соколигированные масла могут иметь начальную кислотность, обуслов- ленную наличием в масле присадок, включающих в себя кислоты. Лабора- торный анализ масел позволяет установить содержание сильных и слабых кислот по величине ОКЧ или Т AN (общего кислотного числа).
Фирма Зульцер допускает рост кислотного числа TAN системных ще- лочных масел до 0,05 – 0,1 мг КОН/г. Для минеральных масел, не содер- жащих щелочных присадок, рост кислотности допускается до 0,8 мг КОН/г масла (рекомендация фирмы ELF). Если кислотность масла выходит за эти пределы, необходимо принимать срочные меры по ее снижению, в частно- сти, - путем добавления свежего щелочного масла с последующей провер- кой полученного результата.
Значение щелочного числа устанавливается с учетом условий эксплуа- тации масла, содержания серы в топливе и конструктивных особенностей двигателя.
Щелочное число выражается в мг КОН на 1 г масла и характеризует антикоррозионное и антинагарное (моющее) действие масла; его необхо- димая величина достигается введением в масло щелочных (нейтрализую- щих) присадок.
Компоненты таких присадок нейтрализуют кислые продукты в масле, предотвращая коррозионные процессы; а также диспергируют нераствори- мые в масле вещества и, удерживая их во взвешенном состоянии, предот-
вращают лако- и нагарообразование на деталях двигателя. Масла без при- садок имеют pH = 7. Масла с присадками имеют pH = 8 - 10 из-за присут- ствия водорастворимых соединений щелочного характера.
При эксплуатации масла щелочность его снижается вследствие расхо- да присадки с угаром масла, осаждения на средствах очистки, расхода на нейтрализацию кислых соединений, выпадения с осадками на деталях дви- гателя и т.д. Равномерное уменьшение щелочного числа свидетельствует о нормальной работе двигателя.
Резкое понижение щелочности может быть вызвано попаданием в масло продуктов сгорания топлива, либо нарушениями в работе агрегатов очистки масла, что свидетельствует о появлении в масле сильных мине- ральных кислот и о значительном ослаблении нейтрализующей способно- сти присадки.
В зарубежной практике способность масла нейтрализовать кислые продукты (запас щелочности) принято оценивать числом TBN (Total Base Number), в отечественной – ОЩЧ (общее щелочное число).
Падение ОЩЧ на 50% от его значения для свежего масла свидетель- ствует о выработке его ресурса. Минимально допустимое значение TBN можно определить по формуле: TBNmin = 7∙S, где S – содержание серы в применяемом топливе, %.
Типичные значения ОЩЧ для смазочных масел, применяемых в ДВС,
приведены в табл. 6.1.
Т а б л и ц а 6.1
Значения ОЩЧ для масел ДВС
| Значение ОЩЧ | Назначение масла |
| 5 | Системное масло МОД и ВОД, работающих на топливе с со- держанием серы до 2% |
| 10 | ВОД, работающие на дизтопливе с содержанием серы до 5% |
| 20 | Тронковые СОД при содержании серы в топливе до 2% |
| 30 | Тронковые CОД на любом топливе |
| 40 | Тронковые CОД с малым объемом картера или малым рас- ходом масла, работающие на любом топливе |
| 60 - 100 | Цилиндровое масло для МОД |
6.3. Описание экспериментальной установки
Наличие в топливе и масле водорастворимых кислот определяется ка- чественной пробой с получением результата «да» или «нет». Метод качест- венной оценки наличия в топливе или масле водорастворимых кислот ос- нован на изменении окраски индикатора метилоранжа кислотами, присут- ствующими в водных вытяжках из нефтепродуктов.
Количественное содержание водорастворимых кислот в топливах и мас- лах оценивается кислотностью, т.е. количеством мг едкого кали (КОН), необ- ходимым для нейтрализации 100 мл испытуемого нефтепродукта. В техниче- ских нормах для масел и смазочных материалов чаще употребляется термин
«кислотное число», которое в отличие от термина «кислотность» означает ко- личество мг (КОН), необходимое для нейтрализации 1 г испытуемого нефте- продукта.
Метод определения кислотного числа основан на взаимодействии спир- торастворимых продуктов окисления работавших масел с титрованным рас- твором едкого кали в присутствии индикатора нитрозинового желтого. При этом используются прилагаемые к лаборатории СКЛАМТ-1 спиртовые рас- творы щелочи различной концентрации с введенным в них индикатором.
Щелочное число определяется количеством мг (КОН), эквивалентным количеству соляной кислоты, израсходованной на нейтрализацию всех ос- новных соединений, содержащихся в 1 г анализируемого масла. Снижение щелочного числа масла в процессе эксплуатации указывает на степень сра- батываемости щелочных присадок в масле.
Метод определения щелочного числа моторного масла основан на за- висимости окраски индикатора бромтимолового синего от степени щелоч- ности (кислотности), т.е. от водородного показателя pH водной вытяжки масла, в которую он введен. Окраску водной вытяжки сравниваются с эта- лонной цветной шкалой, прилагаемой к лаборатории СКЛАМТ-1. Степень окраски служит косвенным показателем величины щелочного числа.
6.4. Порядок проведения работы
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 1089; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!