Зміна якості нафтопродуктів
Всі паливо-мастильні матеріали ще до використання в машині проходять ряд технологічних операцій: перекачування по трубопроводах; транспортування, зберігання тощо.При цьому під впливом хімічних, фізичних і фізико-хмічних процесів може відбуватися зміна їх якості і забруднення водою та механічними домішками.
До основних факторів, які впливають на зміну якості паливно-мастильних матеріалів можна віднести:
хімічний склад ПММ: наявність і вміст граничних і неграничних вуглеводнів (ароматичних парафінових, нафтенових тощо), геторогенних речовин (сірчаних, азотистих, кисневих, смол і металоорганічних з¢єднань);
зовнішні умови: температура, тиск, радіація, присутність мікроорганізмів, співвідношення газової і рідинної фаз, концентрація кисню, вологість, забрудненість оточуючого середовища, навантаження і режим роботи машин, кваліфікація машиніста (водія);
концентрація і матеріали технічних засобів: якість і стан поверхонь до і після обкатки, конструктивні особливості двигунів, гідравлічної і пневматичної системи механічних систем машин, трубопроводів, резервуарів, фільтрів тощо.
При цьому відбуваються фізичні та хімічні процеси зміни якості нафтопродуктів. До фізичних відносяться: випаровування, забруднення механічними домішками і водою, змішування з іншими нафтопродуктами, випадання в осад смолистих та інших речовин тощо. До хімічних: окиснення, полімеризація, корозія, конденсація тощо. Відбувається зменшення октанового і цетанового чисел, підвищення температури випаровування різних фракцій палива тощо.
Таким чином, на всіх етапах транспортування, зберігання, відпускання, заправці ПММ та при експлуатації машини відбувається зміна їх властивостей, які, як правило, призводять до погіршення експлуатаційних показників машини.
Більшість нафтопродуктів, які випускаються нашою промисловістю, мають високу хімічну стабільність. Моторні палива, мастила і оливи при правильному зберіганні мають експлуатаційні якості в межах допуску протягом кількох років (палива до 5 років і мастила до 10 років).
Стандартом на нафтопродукти передбачено запас якості за показниками, які найбільш сильно змінюються при зберіганні і впливають на працездатність, безвідмовність та довговічність двигунів. Запас за цими показниками і швидкість їх змінювання і визначають термін зберігання ПММ.
Хімічні зміни ПММ відбуваються з різних причин. При цьому знижується октанове число, накопичуються смоли, підвищується кислотність та інше. При тривалому зберіганні бензинів їх октанове число знижується на 1... 2 одиниці (допускається на одну).
Фізико-хімічні показники якості нафтопродуктів є найбільш схильними до зміни при наявності смол. Чим менше смол вміщує бензин, тим більшим є ресурс двигуна до ремонту і списання. Підвищення кислотності підвищує корозійну агресивність бензинів.
Підвищення кислотності дизельних палив має більше значення, ніж підвищення вмісту смол. Кислотність дизельних палив допускається не більшою за 5 мг КОН/100 мл, в той час як вміст смол може складати в 5...10 разів більше (30... 50 мг/100 мл).
Моторні оливи і спеціальні рідини мають більшу стабільність, тому істотних хімічних змін при тривалому зберіганні в них не спостерігається.
Швидкість хімічних змін ПММ залежить від температури нафтопродуктів, каталітичної дії кольорових металів, ступеня заповнення резервуарів та іншого.
Наявність води в ПММ (крім пластичних мастил) не допускається. Однак, на практиці при поганому зберіганні попадання води не виключається.
Причини обводнення:
знаходження води в заправних ємностях;
порушення герметичності системи охолодження;
конденсація парів в ємкостях і баках машин із атмосферного повітря;
конденсація парів із відпрацьованих газів, які попадають в картер двигуна тощо.
Вода може накопичуватись в баці машини. Її тим більше, чим менше в ємкості палива. Це пояснюється тим, що бак заповнений повітрям, в якому завжди є пари води. Чим більшою є вологість повітря, тим швидше накопичується вода в паливі. Вода, яка потрапила в паливо, підвищує корозійне зношування металів і сплавів паливної апаратури, системи змащування, резервуарів, баків та інше. Вода разом із смолистими речовинами і органічними кислотами утворює розсипчасті осадки, які погіршують експлуатаційні властивості палива, особливо погіршують його фільтрацію.
В холодну пору року вода кристалізується, тверді частинки льоду забиваються в фільтри і паливну апаратуру. Особливо небезпечним є потрапляння води в моторну оливу, яка при взаємодії з нею утворює осадки, що випадають на дно ємкості.
Експлуатаційні властивості обводнених олив різко погіршується. Порівняно невелика кількість води (0,1\% ... 0,2\%) на протязі кількох днів зберігання може розкласти більше половини присадок. Тому потрапляння води в моторну оливу не допускається. Моторні оливи слід зливати тільки в суху, чисту тару з пробками, що щільно загвинчуються, та з справними прокладками. При експлуатації машин необхідно строго слідкувати за своєчасним зливанням відстою з резервуарів паливосховищ і паливної системи машин.
Попадання механічних домішок також значно погіршує якість ПММ. Домішки в нафтопродукти потрапляють:
при заливанні в брудну тару;
використанні несправних шлангів;
зберіганні в погано закритих резервуарах;
заливанні відкритим струменем.
Істотне значення мають склад, розмір і кількість механічних домішок. Приблизний склад домішок такий: одна третина кремнію, що вноситься з пилом і одна третина заліза, що потрапляє з продуктами корозії. Вміст інших домішок змінюється залежно від пори року і умов експлуатації машин.
В літній період, звичайно, забрудненість палива є значно вищою, ніж взимку.
На місці виробництва механічні домішки відсутні, а на місці використання їх може виявитись досить багато. Більшість частинок забруднення вловлюються фільтрами грубої та тонкої очистки палива і оливи, а деяка кількість проникає в ЦПГ і викликає зношування деталей.
У зв'язку з особливостями системи двигунів висуваються різні вимоги до чистоти палива. Дизельні палива не повинні вміщувати частинки, розміром більші за 5...8 мкм, а бензини – більші за
10... 15 мкм. Слід пам'ятати, що бензин має меншу в’язкість, ніж дизельне паливо, тому в бензині механічні домішки осідають через 2...3 години, а в дизельному паливі (90\% домішок) осідають в літній період тільки через 10 діб. Ось чому дизельне паливо при заправці треба брати з найбільш чистих верхніх шарів. З цією метою резервуари з дизельним паливом обладнуються плаваючими паливоприймачами.
Перед заправкою паливо треба обов'язково фільтрувати. Паливо-роздаточні засоби повинні обладнуватись фільтрами тонкої очистки палива, а лійки – сітчастим фільтром.
У моторних оливах абразивні механічні частинки не допускаються, а на практиці (в окремих випадках) вони складають 0,03\%. В основному моторні оливи забруднюються при роботі двигуна і очищуються його мастильними фільтрами.
Основними джерелами і причинами забруднення палива, олив і робочих рідин є:
негерметичність і відкриття люків (попадання механічних домішок з атмосфери);
наявність продуктів корозії;
наявність нерозчинних речовин внаслідок окиснення ПММ;
забруднення заправочних засобів;
заправка відкритим способом, порушення герметичності складальних одиниць і трубопроводів;
погана фільтрація (забруднення паливних і оливних фільтрів).
Внаслідок підвищеної забрудненості робочої рідини значно знижується надійність гідроприводів. За даними досліджень від 30\% до 60\% від загального числа відмов припадає на агрегати гідравлічної системи. Допускається наявність механічних домішок в робочих рідинах, яка не перевищує 0,005\% по масі, що відповідає 9 класу чистоти.
Із літературних джерел відомо, що підвищення фільтрації рідини в гідравлічній системі таким чином, що розміри часток з 20…25 мк зменшуються до 5 мк, збільшує термін служби насосів більше, ніж в 10 разів, а розподільність регуляторів – в 5…7 разів. Але існуючі фільтри в гідросистемах машин не дають можливості такої тонкості фільтрації. Досвід експлуатації машин показує, що рівень забрудненності РР може перевищувати 17 клас чистоти при припустимому рівні – 13...14 клас. Рекомендований рівень тонкості фільтрації РР для активно-поршневих насосів і моторів складає 10…8 класи чистоти, що дає можливість підвищення ресурсу елементів гідросистеми в 1,5…2,0 рази і знижує параметр потоку відмов на 15\%…20\%. Для цього РР перед заливанням в баки і в процесі експлуатації машин необхідно фільтрувати за допомогою стаціонарних і пересувних фільтрувальних установок конструкцій КІСІ, НДІБВ, тощо. Використання електроочисника конструкції НДІБВ дозволяє при високій ступені забруднення РР досягти тонкості фільтрації, яка відповідає 10…8 класам чистоти, що дозволяє підвищити термін служби агрегатів гідросистеми в 1,3 рази.
Зважаючи на те, що якість ПММ та спеціальних рідин в великій степені впливає на надійність та вартість експлуатації машин, оцінюванню та контролю їх якостей приділяється особлива увага на всіх етапах: виготовлення, транспортування, зберігання, заправки та використання.
В умовах експлуатації оцінку якості основних показників нафтопродуктів можна проводити за допомогою як найпростіших способів та засобів, так і за допомогою спеціальних пристроїв. Методики оцінювання якості деяких паливно-мастильних матеріалів, спеціальних рідин та лакофарбових матеріалів наведено в другій частині навчального посібника у вигляді лабораторних робіт.