Старение моторных масел. Браковочные показатели.

В результате окисления масла и накопления в нем нерастворимых в бензине загрязнений вязкость масла постепенно увеличивается. Два последовательных анализа работающего масла, подтвердившие некоторое увеличение вязкости, свидетельствуют о нормальном процессе старения масла. При этом должны быть исключены случаи увеличения вязкости в результате смешения его с маслом большей вязкости, попадания тяжелого топлива или обводнения. Уменьшение вязкости масла может быть следствием попадания в масло дистиллятного топлива или добавления масла более низкой вязкости.

По данным фирмы „Кастрол” влияние различных видов топлива на вязкость масла класса SAE-30 проиллюстрировано на рис. 2.8. Минимально допустимое значение вязкости масла SAE 30 составляет 140 cRl, максимально допустимое – 200 cRl.

Разбавление масла топливом не желательно в любом случае, поскольку оно не только изменяет вязкость, но и ухудшает детергентно-дкспергирующие свойства масла. Кроме того, топливо используется нерационально и возникает необходимость полной или частичной замены масла.

В процессе эксплуатации вязкость масла поддерживают путем сепарации в режиме кларификации, устранения причин попадания топлива в масло и частичной (до 50 %) замены масла. Изменение вязкости масла в результате попадания в него топлива влечет за собой снижение температуры вспышки (рис. 2.9). Определение температуры вспышки необходимо для контроля за взрывобезопасностыо масла. При снижении вязкости температура вспышки может выйти за предельные значения, что вызывает в некоторых случаях взрыв паров нефтепродуктов в картере дизеля. Масло, имеющее низкую температуру вспышки, подлежит замене, поскольку восстановить его качество в судовых условиях невозможно.

Попадание воды в масло происходит различными путями. Она неблагоприятно воздействует на свойства масел, поэтому содержание воды должно быть минимальным. Особенно отрицательно воздействует вода на масла с моюще-диспергирующими присадками, которые могут переходить во взвешенное состояние (при наличии воды) и при сепарации удаляться из масла.

Вводимые в масла присадки обладают разной стабильностью к воздействию воды. Например, серо- и цинкосодержащие присадки ОТП, J13-23K, АБЭС, ДФ-11 в присутствии воды стабильны, а кальциевые присадки MACK, ПМС, ВНИИНП-370 – недостаточно стабильны. Следует иметь в виду, что щелочные и диспергирующие присадки часто стабилизируют эмульсию и затрудняют удаление воды из масла. При выборе композиции присадок важно, чтобы они обеспечивали минимальную растворимость их в воде и придавали маслу хорошие деэмульгирующие свойства. В масло для циркуляционных систем дизелей целесообразно вводить специальные деэмульгирующие присадки, поскольку вероятность попадания воды в него высока.

Таким образом, необходимо определять содержание воды в масле, устранять причины ее попадания в масло и обрабатывать его путем сепарирования в режиме пурификации. После обработки рекомендуется определить щелочное число и диспергирующую способность масла. Если содержание эмульгированной воды в масле не уменьшилось, то это свидетельствует либо о неисправности сепаратора, либо о постоянном поступлении воды в масло. В случае когда удаление воды затруднено, рекомендуется подогреть масло до 100 ... 105 °С, вода при этом частично испарится, глобулы воды укрупнятся и при последующем сепарировании процесс очистки будет более эффективным.

В условиях эксплуатации ОЩЧ масла сначала резко понижается (до 60 ... 70 % первоначального), затем стабилизируется и может оставаться постоянным на протяжении длительного времени. Это объясняется неизменностью содержания серы в топливе и расхода смазочного масла. Соотношение серы, конденсируемой в виде серной кислоты, и общего содержания серы в топливе для конкретного двигателя остается постоянным при эксплуатации его на установленных режимах. В этом случае дополнительная щелочность свежего масла нейтрализует количество серной кислоты, отлагающейся на стенках цилиндра, и таким образом обеспечивается постоянство ОЩЧ.

На ОЩЧ масла влияют также температура стенок цилиндров и расход масла. Понижение температуры стенок цилиндров влечет за собой снижение щелочности масла за счет повышенного расхода щелочи на нейтрализацию неорганических кислот. Максимальная вероятность образования кислоты и соответственно износа из-за коррозии возникает в цилиндре при температуре, которая примерно на 30 °С ниже точки росы кислоты. При этой температуре запаса щелочности масла может оказаться недостаточно. Точка росы кислоты в цилиндре понижается при уменьшении содержания серы в топливе, что видно из рис. 2.10. При нормальном потреблении масла (примерно 0,75 % расхода топлива) равновесные условия достигаются спустя 1 ... 2 тыс. ч после его замены. Масла с ОЩЧ 20 ... 30 могут использоваться при содержании серы до

3,5 % и малом его удельном расходе.

Понижение ОЩЧ до определенного предела обеспечивает защиту ЦПГ от коррозионного износа, но его может оказаться недостаточно для предотвращения нагароотложений. При увеличенных отложениях нагара на деталях ЦПГ следует повысить ОЩЧ, особенно при использовании тяжелого топлива. В случае если два последовательных анализа масла выявили значительное понижение ОЩЧ, следует выяснить причину и устранить ее.

Для продления срока службы масел в них вводятся специальные диспергирующие присадки, которые замедляют процесс загрязнения. При введении в масло диспергирующих присадок типа янтарных имидов нерастворимые в бензине вещества распадаются на мельчайшие частицы (меньше 1 мкм), которые не удаляются современными средствами очистки и циркулируют вместе с маслом. Срок службы масел судовых дизелей достаточно большой, поэтому содержание мелкодисперсных частиц может быть значительным. В связи с этим присадки для циркуляционных масел должны обладать средней диспергирующей способностью. Кроме того, такие присадки понижают способность к дисперсии содержащейся в масле воды, что уменьшает вероятность образования эмульсии. Если размер частиц более 3 мкм, то они могут быть удалены при сепарировании.

Для поддержания чистоты масла необходимо очищать его с первых часов работы, особенно при использовании масла с повышенной щелочностью, которое, как правило, обладает моющей способностью. Оно отмывает нагары, отложения, и общее количество загрязнений в масле увеличивается очень быстро. Если фильтры и сепараторы работают нормально, а количество загрязнений возрастает, то или масло выработало свой ресурс, или загрязнения поступают извне по каким-либо другим причинам (отмытые отложения, неудовлетворительная работа дизеля из-за плохого состояния ЦПГ или топливной аппаратуры).

Измерение вязкости - замер времени, которое требуется для протекания определенного количества масла через калиброванное отверстие. Для измерения вязкости используют кинематическую вязкость. Единица измерения - сСт, один сСт представляет вязкость дистиллированной воды при 20,2 град.Цельсия.

При содержании в масле нерастворимых примесей свыше 2% вязкость масла может существенно возрасти. С повышением вязкости масла возрастает потеря двигателем мощности на преодоления сил трения, ухудшается прокачиваем ость и растекаемость масла, уменьшается отвод маслом тепла от поверхности трения.

Чрезмерное увеличение вязкости масла может нарушить его нормальную циркуляцию в двигателе и не обеспечить достаточную смазку трущихся деталей.

Попадание в масло 5 % ДТ снижает его вязкость на 15 - 18 %, а температуру вспышки на 30% .

По мнению западных фирм не допускается попадание в масло более 5 % топлива и рекомендуется производить смену масла если его вязкость изменится в большую или меньшую сторону на 20 - 25 % от вязкости свежего масла.

Но важно не только абсолютное значение величины вязкости работающего масла, а и причины, вызвавшие его изменения.

Если вязкость масла повышается вследствие накопления в нем нерастворимого осадка, то в этом случае можно допустить повышение вязкости до 30 % при условии, что масло обладает достаточными диспергирующими свойствами.

СОДЕРЖАНИЕ НЕРАСТВОРИМОГО ОСАДКА

Большую часть загрязнений, находящихся в масле составляют продукты неполного сгорания топлива, вносимые в масло вместе с прорывающимися из цилиндров в картер газами. Чем выше форсировка двигателя, тем хуже его техническое, особенно ЦПГ.

При этом : при всех прочих равных условиях скорость загрязенния масла в тронковых двигателях в 5 - 10 раз выше, чем в крейцкопфных. Размеры и число частиц нерастворимых в масле загрязнений, если оно не содержит диспергирующих присадок, возрастают с увеличением продолжительности работы масла в двигателях. В масле, содержащем диспергирующие присадки, нерастворимые загрязнения находятся в тонкодисперсном состоянии и в процессе работы масла в двигателе увеличивается лишь количество частиц, образующих загрязнения.

Допустимое количество нерастворимых в масле загряз нений, которые могут содержатся в нем без ухудшения состояния двигателя, возрастает с увеличением диспергирующих свойств масла. 1% - эту величину следует принять для крейцкопфных двигателей, где к чистоте масла предъявляются более жесткие требования, чем к маслам тронковых двигателей.

Щелочное число

Вводимые в моторные масла щелочные присадки представляют собой соединения щелочно- земельных элементов кальция, бария или магния, помимо нейтрализации кислот эти присадки, обладающие высокими диспергирующими свойствами, предохраняют поверхности деталей двигателя от образования на них лаков и нагаров. В начальный период щелочное число понижается, а затем стабилизируется на определенном уровне. Длительность сохранения этого уровня показывает насколько применяемое масло соответствует условиям его работы.

В тронковых двигателях к щелочному числу предъявляются более жесткие требования т.к. оно всегда должно содержать необходимое количество активных щелочных присадок для нейтрализации сернокислых продуктов, образующихся в цилиндрах дизеля при его работе на сернистом топливе, а также поддержанием чистоты деталей ЦПГ.

Для этих двигателей щелочное число свежего масла определяется степенью их форсировки и качеством применяемого топлива, а уровень, ниже которого не должно снижаться щелочное число масла, работающего в двигателе, обычно регламентируется заводом строителем и фирмами, вырабатывающими масла.

Топливо с содержанием серы до 2 % - масло со щелочностью 20 мг КОН., с содержанием серы более 3 % - масло с еще большей щелочностью.

При наличии в масле активных диспергирующих присадок можно допустить снижение щелочного числа масла:

во вспомогательных дизелях до 2,0 мг КОН/г;

в главных среднеоборотных дизелях - до 5,0 мг КОН/г;

МОД - щелочное число не должно падать ниже 10% от щелочного числа свежего масла.

Для судовых ВД, работающих на диз.топливе min. уровень щелочности, обеспечивающий необходимые нейтрализующие и моющие свойства может быть принят 1,5 - 2,0 мг КОН/ г;

Для ГД СОД при работе на ДТ уровень не должен быть ниже 6 - 8 мг КОН / г.

КИСЛОТНОЕ ЧИСЛО

В щелочных маслах появление минеральных кислот может иметь место только при полном срабатывании щелочных присадок.

Присутствие воды в масле значительно усиливает реакционную способность кислоты.

При отсутствии воды в масле или незначительном его количестве ( следы) общая кислотность масла не должна превышать 2,0 мг КОН/г.

Величина кислотного числа мала численно будет равна количеству едкого калия ( КОН ), необходимого для нейтрализации кислоты, содержащейся в 1 гр. масла, выражается в мг КОН. Кислотность в маслах, содержащих щелочные присадки вне зависимости от ее величины не может являтся браковочным показателем до тех пор, пока масло будет содержать активные присадки т.е. в пробах масла наряду с кислотностью будет определяться и щелочность.

Повышенная скорость накопления в масле кислотных продуктов указывает на неисправности в работе двигателя ( пропуск газов, перегрев масла в каком - либо узле и т.д. ).

Температура вспышки

Не должна быть ниже 170 град. Цельсия; в противном случае масло подлежит замене.

СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ

Допустимое содержание воды в масле не должно превышать 1%.

Допускается содержание влажного масляного шлама до 3.0 % в циркуляционных маслах крейцкопфных дизелей и до 5.0 % в тронковых.

Подробнее на Морском сайте http://seaman-sea.ru/goruchka/233-brack-masla.html