Дизельное топливо

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАЧАЛЬНОГ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ 39

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ХАЗАН

Доклад на тему

"Дизельное топливо"

Иркутск, 2014 

Дизельное топливо

Дизтопливо (соляровое масло, солярка) -- это жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе, а с недавних пор - и в газодизелях. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки черного золота

Рудольф Дизель (1858-1913) был талантливым изобретателем и инженером, но удачи в жизни это ему не принесло. В 1893-м он разработал и изготовил двигатель внутреннего сгорания с к.п.д. 26%. Это более чем вдвое превышало к.п.д. паровых двигателей того времени. В 1898 г. он продемонстрировал двигатель, который работал на арахисовом масле и имел к.п.д. 75%. В 1913г. Р. Дизель внезапно погибает при странных обстоятельствах, возможно, это было самоубийство, но это только одна из версий. Дизель направлялся в Англию, чтобы организовать там производство и эксплуатацию своих двигателей, и упал за борт парохода. Вскоре после гибели изобретателя началась Первая мировая война, и немецкие подводные лодки с дизельными двигателями стали сеять смерть и разрушение в рядах флота Антанты.

Работы Дизеля продолжили другие первопроходцы, в частности Клесси Л. Камминс. До 1920-х гг. дизельные двигатели были в основном стационарными и работали на биотопливе. В 1920-х годах стали применяться и двигатели, работающие на более жидких видах топлива, которые производила зарождающаяся нефтеперерабатывающая промышленность. Началось время нефтяных магнатов и быстрого развития дизельных технологий.

Современные дизели имеют более высокую мощность и к.п.д., оборудованы турбонаддувом и более экономичны, чем их далекие предшественники. Эти усовершенствования стали результатом широкого применения электроники и в свою очередь сделали необходимым применение топлива и масел более высокого качества.

Использование топлива - непростой вопрос. Разобравшись во всех тонкостях, можно предотвратить неисправности и сэкономить немало средств за время эксплуатации машины. Дизтопливо характеризуется рядом качеств, которые в совокупности и определяют эффективность его работы. Нельзя сказать, какое из них более важное, чем другие. Все они способствуют выполнению функций топлива в процессе сгорания. Каковы же эти функции? Прежде всего, топливо - источник энергии, но этим его функции не ограничиваются. Топливо охлаждает камеру сгорания, а также смазывает трущиеся поверхности деталей и очищает форсунку. Рассмотрим некоторые характеристики дизтоплива.

Цетановое число. Этот показатель характеризует способность дизтоплива воспламеняться после впрыска в камеру сгорания двигателя, т. е. определяет период задержки воспламенения смеси от впрыска в цилиндр до начала горения. Чем выше цетановое число, тем легче топливо воспламеняется, тем короче задержка и тем более спокойно и плавно горит топливовоздушная смесь.

Большинство производителей двигателей рекомендуют использовать дизтопливо с цетановым числом не менее 40. От величины цетанового числа зависят пусковые качества при холодном пуске, скорость прогрева двигателя и равномерность его работы. В Европе выпускают дизтопливо с цетановым числом около 51, в Японии - приблизительно 50.

Согласно украинскому стандарту цетановое число летнего и зимнего дизельного топлива должно быть не менее 45, поэтому мощность современных дизелей зарубежного производства (которыми оснащают и зарубежную, и отечественную технику), рассчитанных на "европейское" или японское дизтопливо, может несколько снижаться при работе на украинской солярке. К тому же на дизельном топливе с более низким цетановым числом двигатели работают жестче.

Удивительный факт: налоговая политика в нашей стране такова, что чем выше цетановое число дизельного топлива (и октановое - бензина), тем выше акцизный сбор, т. е. ситуация парадоксальная - государство не поощряет промышленность к производству высококачественного топлива! Если же предприятие все-таки производит высокоцетановое топливо, цена его для потребителей резко возрастает по сравнению с низкокачественным топливом. Таковы "гримасы" неразумной налоговой политики.

Фракционный состав. Иногда, чтобы улучшить низкотемпературные качества, дизельное топливо разбавляют керосином, т. е. более легкими фракциями черного золота, имеющими более низкую температуру кипения. Использование разбавленного керосином топлива приводит к повышенному затрате и снижению мощности, двигатели работают жестче, сокращается их ресурс. Особенно чувствительны к такому топливу турбодизели с непосредственным впрыском.

Вязкость. Это еще один важный параметр, мера "жирности" дизтоплива. Частицы вязкого топлива меньше разлетаются, т. е. от этой характеристики зависит форма распыляемого форсункой факела, а от формы факела зависит протекание процесса сгорания топлива. Процесс сгорания должен идти как можно более равномерно. Это означает, что температура по всей камере сгорания должна быть одинаковой, без "холодных" и "горячих" зон. Это в свою очередь означает снижение уровня токсичности отработавших газов (ОГ) при сохранении прочих рабочих харатоксичности двигателя. Уровень токсичных окислов азота NOx повышается, когда сгорание происходит при высоких температурах, поэтому понижение температуры позволяет понизить их содержание в ОГ и продлить ресурс двигателя, поскольку "горячие точки" порождают зоны концентрации напряжений. В результате такого перегрева поршни и гильзы могут разрушиться. К сожалению, переход на менее вязкое топливо наряду с положительным эффектом имеет и отрицательные последствия. Чтобы обеспечить смазывание деталей топливной аппаратуры, вязкость дизельного топлива должна быть не ниже 1,3 сСт. Чрезмерно жидкое топливо не обладает достаточной вязкостью, чтобы смазывать детали топливного насоса, и это может стать причиной проблем: топливный насос может выйти из строя либо продукты амортизации деталей топливного насоса - твердые частицы - попадут в топливо и повредят детали системы питания, располагающиеся после насоса. И то, и другое нежелательно.

Смазывающая способность и содержание серы. Топливо уменьшает силу трения деталей в топливных насосах и форсунках, а также поршня о зеркало цилиндра. Загрязняющие вещества также снижают смазывающую способность топлива. Особенно сильное влияние в этом плане оказывает вода. дизтопливо цетановое число гидроочистка

Твердые частицы могут стать причиной ускоренного амортизации деталей и выхода из строя агрегатов системы питания. Методики определения смазывающих свойств топлива не настолько глубоко разработаны, как это должно быть. Существует две стандартные методики проверки этого свойства: методы HFRR (стендовые испытания на высокочастотное возвратно-поступательное движение) и SBLOCLE (трение шарика в цилиндре), однако ни один из методов не дает однозначно точных результатов.

Исследования показали, что побочным эффектом процессов гидроочистки, использующихся для удаления из топлива соединений серы, является снижение содержания соединений, от которых зависят смазывающие свойства топлива. В Европе и США особенно обострилась проблема смазывающих свойств в последние годы в связи с ужесточением норм содержания серы в топливе: сразу же возросло количество неисправностей топливных насосов высокого давления.

Содержание серы - главный "экологический" показатель дизельного топлива. Продукты сгорания серы при взаимодействии с водой образуют кислоты. Сера причиняет ущерб не только природе, но и двигателю - продукты ее сгорания провоцируют коррозию металла, а при контакте их с моторным маслом образуются твердые отложения (двигатель коррозиюывается).

Согласно ГОСТу содержание серы в дизельном топливе не должно превышать 0,2%. Европейские требования жестче - не более 0,05%. Некоторые заворды по переработке нефти Российской Федерации уже начали выпуск дизельного топлива с содержанием серы не более 0,035%, однако считается, что российское дизельное топливо с низким содержанием серы обладает плохой смазывающей способностью, и для компенсации этого недостатка производители вводят в него противоизносные присадки.

Коэффициент фильтруемости. Исключительно важный параметр, характеризующий наличие в дизельном топливе механических примесей, воды, смолистых веществ и парафинов, влияющих на эффективность и надежность работы топливной аппаратуры. Он определяется по степени засорения тарированного бумажного фильтра после пропускания через него 20 мл топлива при атмосферном давлении. По ГОСТу коэффициент фильтруемости дизельного топлива должен быть не менее 3,0. У дизтоплива высшего сорта коэффициент фильтруемости не превышает 2,0. Как вы понимаете, особенно чувствительны к чистоте топлива дизели зарубежного производства. Срок службы бумажных топливных фильтров сильно зависит от степени загрязнения топлива. По некоторым данным, при изменении коэффициента фильтруемости от 3,0 до 2,0 срок службы фильтров увеличивается более чем вдвое.

Посторонние примеси в топливе. Некоторые посторонние вещества присутствуют в топливе изначально (например, сера), другие появляются после нефтепереработки. В дизтопливе могут размножаться микроводоросли и бактерии! Если микроорганизмы сильно размножатся, они могут засорить топливную систему и вывести из строя форсунки и насосы. Это случается, если цистерны топливозаправщиков не проходят регулярную обработку. В перечне работ, выполняемых при обслуживании топливных цистерн, обязательно должны быть предусмотрены меры по предотвращению размножения микроорганизмов. И все же следует точно убедиться, прежде чем применять средства уничтожения микроорганизмов, что они не повлияют отрицательно на полезные свойства дизтоплива.

Еще одно вещество, оказывающее отрицательное влияние на качества дизтоплива, - это парафин. Он ухудшает сгорание и засоряет систему питания. Для растворения парафина в солярку иногда добавляют спирт, но делать это категорически не рекомендуется! Смесь спирта с дизельным топливом взрывоопасна! Кроме того, добавка небольшого количества спирта ухудшит смазывающую способность. Надо отметить также, что при добавлении спирта увеличивается цетановое число топлива.

Наиболее часто встречающийся вид посторонних примесей - твердые частицы, например пыль. Пыль может попадать в топливо, если не соблюдать правила эксплуатации топливозаправщика, например, использовать грязную палку в качестве топливоизмерительного щупа.

В поисках панацеи. Какие же меры нужны, чтобы предотвратить неисправности машин, связанные с использованием топлива? Как выстроить отношения с организацией, поставляющей топливо? Проще всего застраховаться от этих проблем - четко указать в договоре, что поставщик отвечает за качество доставленного (а не полученного на заводе по переработке нефти!) топлива. Многие руководители парков техники применяют эту меру довольно успешно. В настоящий момент поставщики топлива дорожат клиентами, особенно крупными, и готовы взять на себя ответственностпоставщикитво, тем более что хорошее топливо стоит дороже. В хозяйствах, где обращают должное внимание на качество топлива, его регулярно проверяют в лаборатории и в случае обнаружения некондиции меняют поставщика.

Если топливо поступает некачественное и применить описанные выше меры невозможно, будет сложно "найти виноватого" и все может окончиться неприятным судебным разбирательством, после которого, скорее всего, обе стороны останутся неудовлетворенными. Бывает и так, что топливная организация не имеет собственного транспорта и пользуется услугами стороннего автоперевозчика, который вносит неизвестное слагаемое в данное уравнение. Условия хранения топлива на месте доставки также могут быть неудовлетворительными, и если цистерны, в которые сливают топливо, плохо очищают, топливо будет попадать в баки машин уже грязным.

В стремлении выдержать рыночную конкуренцию мелкие поставщики топлива идут на поставки некачественного топлива. Даже если топливо не загрязнено, оно может непоставщикивовать требованиям стандарта по иным характеристикам.

Итак, есть масса возможностей, при которых качество топлива может ухудшиться, а выход в том, чтобы улучшать качество топлива как можно ближе к моменту его заправки в баки машин. Организовать и контролировать этот процесс должен тот, кто больше всего заинтересован, - конечный пользователь. Известно два способа решения проблемы, и каждый имеет сторонников и противников. Один способ - это фильтрация и сепарация, второй - применение присадок.

Разновидности дизтоплива

В настоящее время требования к качеству дизтоплива становятся все более строгими. Конечно, в разных странах имеются определенные расхождения, но четко обозначилась ориентация на снижение количества серы в составе топлива. В наибольшей степени требования ужесточила Швеция: в 1991 г. были введены требования к качеству дизтоплива первого и второго класса, согласно которым содержание серы устанавливалось на уровне 10 мг/кг и 50 мг/на соответственно для первого и второго классов; при этом дополнительным стимулом для использования такого топлива стало введение льгот по налогам, как для производителей, так и потребителей.

Следующей страной, принявшей меры в направлении ужесточения требований к качеству дизтоплива, стали США. В 1993 г. в США начал действовать стандарт Калифорнийского Совета по контролю за окружающей средой (CARB), который лимитировал содержание серы в топливе. С конца 90-х годов все нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) в США переориентировались на изготовление дизтоплива, доля серы в котором составляла 50 мг/кг.

В европейский стандарт, регулирующий качество дизтоплива - EN 590, также были внесены значительные поправки. Эти поправки касались снижения доли серы в составе топлива до 0,035%; увеличения цетанового числа 51; введения ограничений по вязкости и плотности на уровне от 2,0 до 4,5 мм2/с при температуре 400єС или от 2,7 до 6,5 мм2/с при температуре 200єС. Данный стандарт также ввел ряд новых характеристик дизтоплива: окислительная стабильность, содержание полициклических ароматических углеродов. Были предусмотрены определенные нормы значений этих показателей.

Со стороны производителей автомобилей тоже исходит инициатива ужесточения норм качества для дизтоплива: они предлагают снизить существующие нормы содержания полициклических ароматических углеродов и серы.

С 2005 г. нормы ужесточились еще сильнее: содержание серы не должно превышать 10 мг/кг, а содержание полициклических ароматических углеродов - 2%. Такое ужесточение норм и использование экологически безопасных видов дизтоплива, несомненно, привело к снижению выброса вредных веществ в атмосферу. Однако есть и обратная, негативная сторона медали: уменьшение смазывающей способности топлива и повышение его способности к образованию коррозии способствует преждевременному выходу из строя топливных насосов. Это происходит вследствие того, что в процессе очищения топлива пкоррозиит удаление активных веществ с поверхности топлива, которые формируют защитную пленку.

Определение смазывающих характеристик дизтоплива осуществляется с помощью ряда тестов. Координационный комитет Европы назначил для исследования метод HFRR. Этот метод очень точно и быстро оценивает смазывающие характеристики дизтоплива. Смысл метода состоит в том, что измеряется пятно амортизации, которое формируется в процессе трения качения между шариком и пластиной при температуре 600єС под влиянием приложенной нагрузки 200 г. Испытание сопровождается возвратно-поступательным движением шарика; при этом частота и длина хода фиксируется, а поверхность границы раздела между шариком и пластиной находится полностью в емкости с дизтопливом. В результате испытания, под микроскопом определяется диаметр пятна амортизации на данном шарике. Это и есть показатель смазывающих характеристик дизтоплива. В 1996 г. данный метод был одобрен ISO, ему была присвоена категория "А", и он начал использоваться в качестве европейского стандарта. В 1997 году методу HFRR был также присвоен статус американского стандарта под названием ASTM D 6079. С 2000 г. данный метод включен в стандарт EN 590, согласно которому диаметр пятна амортизации не должен превышать 460 мкм.

Основные характеристики дизтоплива

Процесс специальной нефтепереработки, в результате которого получается дизтопливо, носит название "перегонка" и в зависимости от технологии позволяет получать топливо двух различных марок: зимнее "З" - используется потребителями при температурах ниже 0 градусов, и летнее "Л" - при температурах выше 0 градусов. Помимо этих двух основных марок существует и третья - арктическая "А". Солярка марки "А" предназначена для использования при очень низких температурах вплоть до -50 градусов.

Дизтопливо имеет достаточно большое число различных характеристик, среди которых можно выделить несколько основных параметров.

Цетановое число. Определяет задержку воспламенения топлива. Т.е. через какой промежуток времени после впрыска топливной смеси в цилиндр произойдет её воспламенение. Чем выше цетановое число, тем короче этот промежуток. Среднее значение для дизтоплива - 40-50 единиц. При этом искусственное увеличение данного показателя выше 60 единиц уже не дает прироста к мощности мотора, а учитывая, что производить низкоцетановые нефтепродукты гораздо проще и дешевле, среднее значение для российского топлива сохраняется на уровне 45 единиц.

Цетановое прирастает на шумность и мощность двигателя, а также на дымность и экологичность выхлопных газов.

Вязкость и плотность дизтоплива - показатели, определяющие процессы смесеобразования и испарения топлива, попадающего в камеру сгорания двигателя.

Показатель химической стабильности дизтоплива определяет сопротивление солярки процессам окисления, активизирующимся при длительном хранении топлива. В этом случае на дне емкости с дизелем образуется осадок, предотвратить выпадение которого можно с помощью специальных присадок.

Температура замерзания описывает целый ряд характеристик, таких как: температура помутнения, фильтруемости и застывания дизтоплива. Этот показатель зависит от марки солярки. В частности, для летнего топлива температура помутнения определяется на уровне -5 градусов, застывания -10. Для зимних - температура застывания регламентируется ГОСТом и должна составлять не менее -35 градусов (современный дизель генератор зимой должен оснащается топливом замерзающим от -50 градусов и ниже).

Помимо данных характеристик существует и множество других, в том числе:

- фракционный состав;

- массовая доля серы и её соединений (нормируемая величина);

- температура вспышки (нормируемая величина);

- кислотность, зольность и коксуемость;

- йодистое число;

- содержание воды и механических примесей;

- предельная температура фильтрации и коэффициент фильтрации;

- температура перегонки;

- концентрация фактических смол;

- густота при нормальных условиях (20 С).

Сегодня достаточно широкое распространение получили различные присадки, с помощью которых можно улучшить отельные характеристики дизтоплива. Между тем их необдуманное использование может привести к быстрому выходу из строя форсунок и других дорогостоящих элементов дизельных двигателей. Именно поэтому заправляться топливом желательно на надежных АЗС, которые не заинтересованы в предложении приобретателю солярки низкого качества.

Ведь не только цетановое число определяет качество дизельного топлива. В случае большого количества воды или механических примесей, при нарушении основных нормируемых показателей и т.д. вы рискуете, прежде всего, сроком службы мотора. При этом даже если будет производиться отстаивание топлива, это не гарантирует его безопасности для двигателя. Так как помимо всего прочего неизвестно, какие присадки и в каких концентрациях были добавлены в данную партию.

Ведь присадок сегодня предлагается огромное разнообразие. Но для того, чтобы правильно их использовать, необходимы соответствующая квалификация и опыт. Именно поэтому лучше не приближать возможный капитальный ремонт двигателя, а заправляться на известных АЗС или использовать узкоспециализированные присадки и только после консультации со специалистами.

Эксплуатационные показатели дизтоплива

К основным эксплуатационным показателям дизтоплива относятся:

Цетановое число, которое является показателем его воспламеняемости. Его величина отображает способность топлива к воспламенению и период задержки (временной период от его впрыска до начала горения). Цетановое число дизельного топливо влияет на его затрата, жесткость работы двигателя, дымность газов и запуск двигателя. Чем выше это число, тем лучше воспламеняемость топлива, короче временные периоды между впрыском и воспламенением, плавность работы двигателя и экономико-технические показатели работы двигателя.

Цетановый индекс - цетановое число (расчетное), до добавления повышающей присадки в дизтопливо. Цетаноповышающие присадки по-разному влияют на физический и химический состав топлива, поэтому следует избегать их передозировки. Во избежание изменения состава, необходимо чтобы разница между цетановым числом и цетановым индексом была минимальной. Цетановый индекс является определяющим фактором качества дизельного на промежуточной стадии его производства.

Фракционный состав, как и цетановое число, - это показатель качества дизтоплива. Он определяет издержка топлива во время работы двигателя, легкость запуска и бесперебойность работы, износ деталей, образование нагара и закокосованности на форсунках, пригорания колец. Средняя испаряемость (температура выкипания половины объема топлива) отображает рабочие фракции топлива, от которых зависит запуск двигателя, время прогрева, стабильность и приемистость работы, плавность переключения режимов работы. Полнота испарения топлива - температура, при которой выкипает 95% топлива. Если ее значение велико, то топливо не успевает полностью испариться и оседает на стенках цилиндра в виде пленки или капель, что в свою очередь приводит к образованию нагара, разжижается масло и снижается рабочий ресурс.

Температура вспышки в закрытом тигле - самое низкое значение температуры топлива, при которой над поверхностью образуется воспламеняющаяся смесь паров, газов и воздуха.

Массовая доля серы - характеристика по своей сути двойственная. С одной стороны, повышенное содержание серы указывает на "грязный" выхлоп, а так же приводит к образованию кислотных соединений, которые снижают качество масла в двигателе. Ухудшается качество смазывающих, износостойких и моющих характеристик масла, а также образовывается серный нагар. Результат - малый ресурс работы двигателя. Во избежание амортизации двигателя, приходится сокращать межсервисный промежуток для обслуживания автомобиля, а, следовательно, повышаются расходы владельца.

Другая сторона - уменьшение содержания серы в топливе приводит к снижению смазывающих свойств топлива, что влечет за собой уменьшение рабочего ресурса ТНВД и форсунок. Тогда необходимо вводить в него специальные противоизносные присадки.

Кинематическая вязкость и плотность топлива - характеристики, которые определяют и обеспечивают нормальную и бесперебойную подачу топлива, его распыляемость в камере сгорания.

Смазывающая способность дизтоплива - характеристика, которая определяет срок службы элементов топливной системы.

Поставляемое нашей фирмой дизтопливо предназначено для использования в мощных дизельных и газотурбинных двигателях, работающих в режимах высоких скоростей. Наше дизтопливо с успехом используется в автомобильной, железнодорожной, судоходной технике, а также в различных дизельных редукторах промышленного и энергетического комплекса.

Размещено на Allbest.ru