Номенклатура и основные эксплуатационные характеристики нефтепродуктов, с которыми оперируют нефтебазы
Эксплуатационно-технико-экономические показатели работы карбюраторных и дизельных двигателей внутреннего сгорания, надежная и бесперебойная работа всех систем (топливная, газораспределения, впускная и выпускная, смазочная, пуска и зажигания) и минимальные значения их износов, в том числе и машины в целом, определяются в значительной мере показателями качества автомобильного бензина и дизельного топлива.
Обеспечение длительной и надежной работы двигателей внутреннего сгорания строительных машин возможно при предъявлении к топливу основных эксплуатационных требований, изложенных в табл.1.
Таблица .1
Требования, предъявляемые к топливам
| Требования к топливу | Назначение требований |
| Автомобильный бензин | |
| Полное сгорание получаемой топливно-воздушной смеси без возникновения детонации на всех режимах работы двигателя | Получение требуемой мощности карбюраторного двигателя, обеспечение надежности работы двигателя |
| Высокая теплота сгорания бензина и рабочей смеси на его основе; образование топливно-воздушной смеси требуемых состава и свойств. Отсутствие или минимальное образование нагара | Обеспечение требуемой мощности и топливной экономичности двигателя |
| Отсутствие коррозии деталей при непосредственном контакте с бензином и топливно-воздушной смесью. Стабильность качества при транспортировке, перекачивании и хранении; низкая температура застывания | Надежность работы двигателя и обеспечение требуемой экономичности. |
| Способность к фильтрованию и отстаиванию | Обеспечение требуемого качества |
| Экологическая безопасность | Устранение отрицательного (вредного) воздействия на человека и окружающую среду |
| Дизельное топливо | |
| Хорошая прокачиваемость дизельного топлива при различных температурах | Обеспечение бесперебойной и надежной работы насоса высокого давления и двигателя |
| Отсутствие или минимальное нагарообразование и закоксовывание распылителей форсунок | Устранение перегрева и повышенного износа сборочных единиц двигателя. Обеспечение требуемой мощности и экономичности двигателя |
| Качественное смесеобразование и хорошее воспламенение; требуемая вязкость, фракционный состав и химическая стабильность | Надежная работа двигателя обеспечение требуемой мощности и экономичности |
| Отсутствие сернистых соединений, водо-растворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды | Обеспечение коррозийной стойкости и отсутствие интенсивного износа сборочных единиц двигателя |
| Отсутствие коррозийного воздействия на топливную систему двигателя | Обеспечение требуемой надежности работы двигателя |
Показатели качества бензинов
Бензины принято разделять по их использованию: бензины растворители, газовые бензины, автомобильные и авиационные. Классифицируют бензины также по способу их получения.
Бензины растворители – узкие фракции бензина прямой перегонки с фракционным составом 70¸120оС. Обычно применяют в резиновой, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Типичный представитель бензинов растворителей БР-2 с плотностью r20 – 730 кг/м3, tнк – 80оС.
Автомобильные бензины предназначенные для карбюраторных двигателей, состоят из легких фракций, выкипающих при температурах 40¸2500С. Важнейшими показателями автомобильных бензинов является давление насыщенных паров (29,3¸47,9 кПа) и детонационная стойкость, выражаемая октановым числом.
Октановое число есть показатель, численно равный содержанию изооктана (в % об.) в такой его смеси с Н-гептаном, которая по интенсивности детонации в одноцилиндровом двигателе в стандартных условиях испытания эквивалентна испытываемому топливу (октановое число изооктана условно принято равным 100, а Н-гептана – нулю).
Детонация – это явление в двигателях, сопровождающееся стуками, скачкообразным изменением давления в цилиндрах, и обусловленное запаздыванием воспламенения топлива.
При испытании неизвестного бензина в двигателе повышают степень сжатия до появления детонации. Затем на этом же двигателе подбирают эталонное топливо, начинающее детонировать при той же степени сжатия, при которой начал детонировать неизвестный бензин. Допустим, что эталонное топливо состоит из 75% изооктана и 25% Н-гептана. В этом случае принимается, что неизвестный бензин имеет октановое число (О.Ч.) равное 75. Другими словами октановое число – доля (%) изооктана в эталонном топливе, которое по антидетонационным свойствам оказалось равнозначащим испытуемому бензину. Чем выше октановое число бензина, тем более «мягкую» работу двигателя можно обеспечить с использованием бензина, имеющего максимально возможное октановое число.
Октановое число бензина можно повысить добавлением в него ароматических углеводородов изостроения, а также уменьшением температуры конца кипения. Если эти меры не обеспечивают получения бензина с нужным октановым числом, то в топливо добавляют антидетонаторы. Наиболее широко применяют тетраэтилсвинец (ТЭС) в виде этиловой жидкости. Поскольку ТЭС «парализуется» действием серы, то непременным условием производства этилированных бензинов является предварительное очищение от серосодержащих соединений.
На практике октановое число определяют на специальных одноцилиндровых установках моторным (ГОСТ 511-82) или исследовательским (ГОСТ 8226-82) методом, а также методом детонационных испытаний на автомобильных двигателях в стендовых и дорожных условиях (ГОСТ 10373-75).
Для марок автомобильных бензинов установлены следующие коды ОКП отраслевой продукции:
А-72 02 5112 0400
А-76 02 5112 0500
В том числе:
этилированный 02 5112 0501
неэтилированный 02 5112 0502
АИ-93 02 5112 0600
В том числе
этилированный 02 5112 0601
неэтилированный 02 5112 0602
В соответствии с ГОСТ 2084-77 выпускают автомобильный бензин четырех марок: А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98. По ГОСТ 38.019-75 производят еще бензин «Экстра», выпускаются летнего и зимнего видов. Бензины летнего вида предназначены для применения во всех районах страны, кроме северных и северо-восточных с 1 апреля по 1 октября, в южных – в течение года; зимнего – в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и с 1 октября по 1 апреля – в остальных районах (см. табл.2).
Из приведенной табл.2 видно, что бензины используемые во Франции, Японии и др. странах отличаются меньшими значениями давления насыщенных паров и особенно меньшим содержанием серы.
В США автомобильные бензины (ASTM 639-68 Т) выпускают пяти марок; для холодных условий, для умеренных, для теплой погоды, для жаркого климата и для особо тяжелых условий. Кроме того выпускают два сорта бензина каждой марки (по антидетонационным свойствам) – обычный и премиальный. Все бензины обычного сорта имеют октановые числа не менее 90, а для премиального сорта – 96.
Таблица .2
Общие характеристики бензинов
| Показатели | Бензин | ||||||
| А-72 | А-76 | АИ-93 | экстра | Франция | ФРГ | Япония | |
| Октановое число | 93 (85) | ||||||
| ТЭС* , г/кг | - | 0,41 | 0,82 | 0,82 | 0,59 | 0,63 | 0,80 |
| t*н.к., 0С | - | - | - | - | |||
| Перегоняется 10% при t 0С летнего | |||||||
| зимнего | - | - | |||||
| t*к.к., 0С летнего | |||||||
| зимнего | - | ||||||
| Серы, % | 0,12 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,03 | 0,05 | - |
| Рs, мм.рт.ст. летнего | 0,430 | ||||||
| зимнего | - |
** Примечание: tн.к. и tк.к. – температура начала и конца кипения, ТЭС – тетраэтилсвинец.
Авиационные бензины – нефтепродукты с температурой кипения 50¸1500С, являющиеся топливом самолетов и вертолетов, оборудованных карбюраторными двигателями. В России выпускают авиационные бензины следующих марок: Б-70, Б-100/130, Б-95/130, Б-91/115. Маркировка состоит из буквы Б (означает бензин авиационный) и цифры, указывающей октановое число бензинов или дроби, в числителе которой указывается октановое число, а в знаменателе – сортность бензина на богатой (рабочей) смеси. Рабочая смесь – смесь, образующаяся в цилиндрах двигателя, содержащая воздух необходимый для горения топлива. Бедная рабочая смесь содержит избыток воздуха, богатая – недостаточное количество воздуха. В последнем случае работа двигателя сопровождается увеличением его мощности, увеличением удельного расхода топлива и понижением экономичности его работы.
При определении сортности (равной 100 и выше) в качестве эталонного топлива применяют технический эталонный изооктан. Следует заметить, что чем выше сортность топлива, тем выше его детонационная стойкость на богатой меси.
Для безопасности в обращении, а также для маркировки эталированные авиационные бензины окрашивают в три цвета: Б-100/130 – в оранжево-желтый, Б-95/130 – в желтый, Б-91/115 – в зеленый. Неэтилированный бензин Б-70 бесцветный.
Авиационные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей. С этой целью в бензинах ограничивают содержание серы до 0,05% и не допускают наличия в них водо-растворимых кислот и щелочей.
Некоторые характеристики бензинов приводятся в табл.3
Таблица 3
Характеристика авиационных бензинов
| Показатели | Бензины ГОСТ 1012-72 | |||
| Б-100/130 | Б-91/115 | Б-95/130 | Б-70 | |
| Содержание ТЭС, % | 0,27 | 0,25 | 0,33 | |
| Температура tн.к., 0С | ||||
| Давление Рs, мм.рт.ст. | 240/360 | 220/360 | 220/360 | |
| Температура начала кристаллизации | -60 | -60 | -60 | -60 |
| Фракционный состав 10% | ||||
| 50% | ||||
| 90% | ||||
| 97,5% | ||||
| остаток | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
Примечание: Бензины Б-95/130, Б-70 не допускаются к применению во вновь разрабатываемую или модернизированную технику.
Топлива дизельные
Дизельные топлива – топлива, содержащие бензиновые, лигроиновые, газойливые фракции и мазут, и используемые в быстроходных дизельных двигателях с частотой вращения коленчатого вала 1000 об/мин и более, с воспламенением от сжатия. В зависимости от климатических условий использования машин в соответствии с ГОСТ 305-82 (с изм.) для двигателей выпускают три вида дизельного топлива: Л (летнее), З (зимнее), А (арктическое)
Л – летнее для использования при положительной температуре;
З – зимнее для эксплуатации при температуре окружающего воздуха до –20 0С с температурой застывания (потеря подвижности) не выше –35 0С. В тех случаях, когда двигатели эксплуатируют при температуре до -35 0C, используют зимнее топливо с температурой застывания выше –45 0С;
А – арктическое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха до –50 0С, температурой застывания не выше –55 0С.
В стандартах на дизельное топливо, кроме температуры застывания, нормируют температуру помутнения, при которой топливо теряет фазовую однородность. Для летних сортов топлива она не выше – 5 0С (температура застывания – 10 0С), для зимних – на 10 0С выше температуры застывания (-25 и -35 0С). Для обеспечения надежной работы необходимо, чтобы температура помутнения была на 6¸8 0С, а застывания на 10¸15 0С ниже температуры окружающего воздуха.
В зависимости от содержания серы вырабатывают дизельное топливо двух видов: 1 – содержание серы не более 0,2%, 2 – содержание серы более 0,5% (для арктического – 0,4%).
Самовоспламеняемость дизельного топлива оценивается цетановым числом (ц.ч.), численно равным (в %), содержанию цетана С16Н34 в такой смеси с – метилнафталином С11Н10, которая эквивалента испытуемому топливу. Ц.ч. можно повысить смешением топлива с парафиновыми углеводородами или добавлением специальных присадок.
Температура вспышки, при которой пары топлива в смеси с воздухом вспыхивают при поднесении огня, характеризующая испаряемость и огнеопасность, для топлива марки Л должна быть не ниже 400С, марки З – не ниже 350С.
Температура самовоспламенения летнего топлива равна 3000С, зимнего – 3100С. Температурные пределы воспламенения: у летнего – нижний 690С, верхний 1190С, у зимнего – соответственно 62 и 1050С.
Примеры условного обозначения марок топлива: топливо дизельное Л-0,2-40 – топливо летнее с массовой долей серы 0,2% и температурой вспышки 400С; топливо дизельное З-0,2 минус 35 ГОСТ 305-82 – топливо зимнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания - 350С.
Таблица.4
Коды дизельного топлива в общей классификации продуктов приняты следующие
| Л-0,2 | 02 5131 01-3 |
| Л-0,5 | 02 5131 0102 |
| З-02 | 02-5132-0102 |
| А-0,2 | 02 5132 0101 |
| А-0,4 | 02 5134 0101 |
Дизельное топливо должно обеспечивать легкий запуск двигателей с минимальной задержкой воспламенения, иметь фракционный состав и вязкость для тонкого распыления и легкого испарения, обеспечивающих более полное его сгорание. Кроме того, топливо должно обладать хорошими низкотемпературными свойствами и не содержать коррозийно-активных продуктов, смолистых соединений, механических примесей и воды.
Газотурбинное топливо по условию эксплуатации турбин подразделяются на топливо для стационарных и реактивных двигателей.
Для стационарных двигателей выпускают топлива двух видов ТГВК (высшей категории) и ТГ (обычное, 
).
Топливо для реактивных двигателей бывает двух видов:
Для аппаратов с дозвуковой скоростью ( Т-I, ТС-I, ТС -2СМ, РТ).
Для аппаратов со сверхзвуковой скоростью (Т-5, Т-6, Т-8).
Топливо РТ может быть использовано как универсальное, а Т-1 подлежит замене.
Реактивные топлива (авиационные керосины) представляют собой керосиновые фракции первичной перегонки с температурой начала кипения 150¸195 0С. Такие топлива должны иметь хорошую испаряемость, высокую теплоту сгорания, быть термически стабильными. От топлив ТГАК и ТГ реактивные топлива отличаются пониженным содержанием серы.
Из специфических требований, предъявляемых к реактивным топливам следует отметить следующие: минимальная плотность, максимальная теплота сгорания, максимальное содержание легких фракций и минимальное значение давления насыщенных паров. За рубежом все реактивные топлива в военной и гражданской авиации, делят на три типа: 1 – широкого фракционного состава с пределами кипения 60¸2350С, 2 – керосины c пределами кипения 70¸3000С, 3 – керосины с высокой температурой вспышки (600С), предназначенный для газотурбинных двигателей на морских судах.
Кроме того, все топлива содержат присадки актиокислители, противокоррозийные, антиобледенительные и др.
Керосин осветительный – фракции нефти вскипающие в основном в интервале 200¸2800С, используемые в качестве растворителей, топлива, для промывки деталей и стрелкового оружия. Маркировка следующая: КО-30 – керосин осветительный, а цифра указывает высоту некоптящего пламени, в мм,
.
Эксплуатационные и физико-химические свойства смазочных масел определяются показателями и признаками их качества.
Обязательными показателями для всех видов масел являются: вязкость, содержание водорастворимых кислот и щелочей, содержание механических примесей и воды, температуры застывания и вспышки. Специфические показатели обязательны для отдельных видов смазочных масел.
На эксплуатацию машин расходуется смазочных масел значительно меньше топлива. Однако стоимость их значительно выше моторных топлив, что существенно повышает себестоимость эксплуатации техники.
Качество и правильное применение масел существенно влияют на безотказность и долговечность работы, на затраты по техническому обслуживанию и ремонту машин.
Основные требования, предъявляемые к смазочным маслам:
работоспособность при возможно более низких температурах застывания;
определенные вязкостные свойства и высокая маслянистость (для обеспечения жидкостного трения при нормальных условиях работы);
физическая и химическая стабильность;
минимальное коррозийное воздействие на контактируемые металлические сборочные единицы и детали машин;
отсутствие механических примесей и воды;
отсутствие образования смолисто-липковых отложений и нагаров, ухудшающих теплопередачу.
Для получения заданных физико-химических показателей качества и улучшения эксплуатационных свойств в состав смазочных масел вводят присадки. Обозначение смазочных масел выполняют в соответствии с ГОСТ 17479.0-85... ГОСТ 17479.3-85 «Обозначение нефтепродуктов».
Надежная работа деталей двигателя и машины в условиях воздействия различных факторов (температуры, давления, скорости взаимного перемещения и материала трущихся поверхностей, шероховатости поверхности и качества термической обработки) обеспечивается применением различных видов и сортов смазочных материалов.
Смазочные материалы (смазочные масла и пластичные смазки) должны выполнять ряд функций: снижать износ соприкасаемых деталей за счет создания на трущихся поверхностях прочной масляной пленки, снижать потери энергии на трение, предохранять соприкасаемые поверхности от коррозии, хорошо прилипать к поверхностям деталей, отводить от них тепло, уносить продукты износа, а в необходимых случаях обеспечивать уплотнение зазоров. В процессе хранения и работы они не должны изменять своих свойств и подвергаться разрушению под воздействием температур.
При использовании масел необходимо учитывать их физико-химические свойства.
Химические процессы, происходящие при высоких температурах, – окисление и разложение, которые приводят к образованию твердых и мазеобразованных отложений, загрязняющих детали двигателя, характеризуются термоокислительной и термической стабильностью Стойкость масла к окислению при повышенных температурах называют термоокислительной, а к разложению – термической стабильностью. Для современных масел термоокислительная стабильность должна быть не ниже 80¸90 мин. У масел с неудовлетворительной термической устойчивостью термоокислительная стабильность – 20¸25мин.
Температура вспышки масла указывает на огнеопасность и его испарение при нагревании. Низкая температура свидетельствует о наличии в масле топлива. Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, на 20¸300С меньше, чем в открытом, т.к. часть паров масла при нагревании в открытом тигле улетучивается. Масла с низкой температурой вспышки дают большой нагар, сильнее испаряются, требуют частой смены.
Механические примеси (пыль, песок, ржавчина, частицы металла) и вода, попавшие в масло при сливе, заправке, хранении и эксплуатации двигателя, приводят к преждевременному износу деталей, засорению фильтров.
Вода вызывает коррозию металлических частей, ухудшает смазочные свойства, эффективность моющего и диспергирующего действия масел с присадками (присадка выпадает в осадок).
Коксуемость – склонность масла к разложению под влиянием высоких температур с образованием твердых углеродных осадков (кокса). Коксуемость зависит от химического состава масла и степени его очистки. Она возрастает у масел с присадками, но от этого их свойства не ухудшаются.
Зольность – количество золы, получающейся при сгорании масла. Зола представляет собой минеральные вещества, присутствующие в масле в растворенном состоянии. Ее количество резко возрастает с введением в масло присадки, металлорганические соединения которой после сгорания остаются в золе. По зольности контролируют содержание присадки. Если зольность свежего масла будет ниже нормы, предусмотренной техническими условиями, это означает, что присадки в масле содержится меньше установленной нормы.
Щелочное число – это количество миллиграмм КОН, нейтрализующее 1 кг испытываемого продукта. Чем выше щелочность масла, тем больше содержится в нем присадки, тем лучше его нейтрализующие свойства и качество. Для обеспечения нормальной эксплуатации щелочность масла должна быть не менее: для двигателей средней форсировки – 3,5¸4, для высокофорсированных деталей – 6¸6,5 мг КОН на 1 г масла.
Диспергирующие свойства – способность масла не образовывать крупные частицы продуктов окисления, а при появлении – разрушать их.
Присадки не дают слипаться частицам окислившегося масла, разбивают их крупные скопления на мелкие, поддерживают во взвешенном состоянии, не дают прилипать им к поверхности деталей и смывают смолистые продукты при высокой температуре.
При подборе масел учитывают, что их вязкость зависит от температуры. Степень вязкости от температуры называется индексом вязкости, который зависит от состава масел.