Файл: Эксплуатационные свойства и применение горючего, смазочных материалов и специальных жидкостей учебное пособие..pdf

С К Л О Н Н О С Т Ь К Л А К О - И Н А Г А Р О О Т Л О Ж Е Н И Я М

Влияние свойств топлив на отложения. При применении дизель­ ных топлив наблюдается образование различных отложений в си­ стеме питания и камере сгорания двигателей. Образование этих отложений зависит как от режима работы и состояния двигателя, так и от качества топлива. Изношенные дизельные двигатели с на­ рушенной регулировкой системы питания дымят, загрязняя воз-; душные бассейны особенно крупных городов.

Склонность дизельных топлив к образованию лака и нагара связана с их химической стабильностью. Дизельные топлива, полу­ ченные прямой перегонкой, не содержат непредельных углеводоро­ дов, поэтому достаточно стабильны и практически не изменяют своих свойств даже при длительном хранении. На образование различных отложений сказывается в большой степени присутствие в дизельном топливе фактических смол. Наличие большого коли­ чества смол приводит к выпадению смолистых пленок на по­ верхности фильтрующих элементов, вследствие чего уменьшается подача. По этой же причине наблюдается зависание игл распыли­ телей форсунок из-за образования на их поверхности лакоподоб­ ных пленок. В результате зависания прекращается подача топли­ ва или ухудшается его распыливание.

Засмоление игл происходит не только при использовании топ­ лива с высоким содержанием фактических смол, но и топлив, со­ держащих непредельные углеводороды или серу (рис. 52) Как из-

«5 $

,5э с

Рис. 52. Влияние непредельных углеводородов и сернистых соединений на величину отложений на игле распылителей форсунок:

/ —малосернистое топливо; 2 —сернистое топливо с меркап­ танами; 3 —топливо, содержащее непредельные углеводоро­ ды и меркаптаны.

вестно, образование смолистых и лаковых отложений является результатом окислительной полимеризации углеводородов; этот процесс ускоряется в присутствии непредельных углеводородов, смол, активных сернистых соединений, в частности меркаптанов, а также при повышении температуры.

200

Из графика видно, что толщина смолистой пленки на поверх­ ности запорной иглы форсунок при использовании топлив различ­ ного состава неодинаково увеличивается с повышением их тем­ пературы.

Для прямогонных малосернистых топлив минимальная темпе­ ратура, при которой толщина смолистой пленки достигает крити­ ческой величины (2 мкм) и вызывает зависание иглы, превышает

Температура распылителя форсунки быстроходных дизелей со­ ставляет 160—165° С.

При работе двигателей наблюдается также образование нага­

вания из-за повышенной вязкости, тяжелого фракционного соста­ ва, большого содержания фактических смол, большой зольности; повышенного содержания серы и низкого качества масла.

Наибольшее количество нагара дают топлива, содержащие по­ вышенное количество смолистых веществ, ненасыщенных и арома­ тических углеводородов. Исходя из этого, содержание фактиче­ ских смол в дизельном топливе ограничивается для зимнего не бо­ лее 40 мг/100 мл и летнего не более 60 мг/100 мл топлива.

При сгорании топлив, содержащих серу, не только увеличива­ ется количество отложений, но и меняется их характер. С увеличе­ нием содержания серы в топливе углистые отложения становятся твердыми и плотными, что способствует повышенному износу дви­ гателя.

С повышением вязкости и утяжелением фракционного состава способность топлива к образованию нагара увеличивается.

Косвенным показателем оценки содержания в топливе смоли­ стых и нестабильных соединений, вызывающих повышенное нагарообразование в двигателе, является коксуемость топлива или 10%-ного остатка топлива после его перегонки. Коксуемость вы­ ражается в процентах и показывает количество кокса, оставше­ гося в результате испарения и разложения топлива при его про­ каливании без доступа воздуха. Но этот показатель лишь косвенно характеризует склонность топлива к нагарообразованию. Поэтому разработан метод непосредственного определения нагарообразую- ш.ей способности на лабораторных и полноразмерных двигателях.

Нагарообразующая способность по этому методу оценивается по количеству нагара, образовавшегося за определенное время при постоянных условиях испытания на специальных нагарниках, по­ мещенных в камеру сгорания установки ИТ-9/3, ИТ-9-Зм (метод ПЗИ).

Методы уменьшения склонности топлив к отложениям. Для по­ вышения полноты сгорания дизельных топлив, снижения 'дымле-

201

ния и отложений в двигателе используют следующие методы: уда­ ление нестабильных соединений, смол и сернистых соединений; введение присадок. Испытано и предложено большое количество присадок к топливам, особенно на основе металлоорганических со­ единений цинка, бария, кальция.

Противонагарные свойства этих присадок обусловливаются на­ личием незначительного количества металла, выполняющего роль катализатора и обеспечивающего полноту сгорания, и органиче­ ского компонента, который делает нагар более рыхлым, что облег­ чает удаление его потоками воздуха при продувке камеры сгорания.

Однако такие присадки пока не дают большого эффекта и не нашли широкого применения.

Значительное уменьшение лакообразования в дизелях дости­ гается применением присадок к маслам, обладающим моющими свойствами. Повышение полноты сгорания дизельных топлив и уменьшение дымности отработавших газов следует добиваться пу­ тем дальнейшего совершенствования рабочего процесса и приме­ нения топлив облегченного фракционного состава.

КОРРОЗИОННОСТЬ

Влияние сернистых и кислородных соединений. Коррозионность дизельных топлив обусловливается теми же причинами, что и кор­ розионность бензинов, с той лишь разницей, что в дизельном топ­ ливе коррозионных агентов, как правило, больше.

При прямой перегонке нефти в бензиновых дистиллятах оказы­ вается сравнительно мало нафтеновых кислот, но в газойлевых ди­ стиллятах (дизельное топливо) их намного больше. Такое же яв­ ление имеет место и в отношении сернистых соединений: в бензи­ новых дистиллятах содержание серы относительно невелико, в то время как в дизельных топливах достигает значительных величин.

Ресурсы малосернистых нефтей ограничены, и в настоящее вре­ мя основная часть топлива получается из сернистых нефтей, в ре­ зультате чего дизельные топлива, не подвергнутые гидроочистке, имеют большое содержание общей серы. Это сильно сказывается на их коррозионности. Активными коррозионно-агрессивными веще­ ствами могут быть водорастворимые кислоты и щелочи. Поэтому присутствие их в топливах недопустимо.

Присутствие в дизельных топливах органических кислот вызы­ вает коррозию тары и топливной аппаратуры. Например, при хра­ нении топлив с высокой кислотностью в оцинкованной таре обра­ зуются соли (нафтенат цинка), что повышает зольность топлив. Коррозионный износ топливной аппаратуры обычно наблюдается при кислотности топлива выше 12 мг КОН/100 мл.

В таблице 20 приводятся результаты испытаний работы двига­ теля на топливах с различной кислотностью. Коррозионность ди­ зельного топлива, не содержащего активную серу, незначительна.

Коррозионное действие топлива, содержащего сернистые сое­ динения, проявляется в трех направлениях:

2 0 2

—коррозия и изнашивание топливной аппаратуры;

—кислотная и газовая коррозия;

—абразивный износ продуктами отложений в двигателе. Присутствие меркаптанов резко повышает коррозионность топ­

лив. Например, износ плунжерных пар при работе на топливе с содержанием RSH 0,025% увеличивается вдвое по сравнению с износом при работе этой же пары на топливе без меркаптанов, а

с содержанием общей серы не более 1% и меркаптаковой 0,01%. Этими величинами и ограничивают содержание серы в дизельном топливе. Значительно сложнее обстоит дело с коррозией двигате­ лей продуктами сгорания сернистых топлив.

При сгорании образуется серный и сернистый ангидриды. При высокой температуре в условиях камеры сгорания они взаимодей­ ствуют с металлом верхней части цилиндра и компрессионного кольца. Газовая коррозия тем сильней, чем выше температура и больше содержание в газовой фазе SO2 и S 0 3. По мере расшире­ ния газов в цилиндре дизельного двигателя их температура сни­ жается и газовая коррозия уменьшается.

При конденсации паров воды окислы серы начинают растворять­ ся в воде, образуя серную и сернистую кислоты. Эти кислоты всту­ пают в реакцию с металлами интенсивно, разрушая их. При проме­ жуточных температурах, когда взаимодействие металла с окислами замедляется, а конденсация паров еще не происходит, коррозия, обусловленная продуктами сгорания, минимальная.

При кислотной коррозии особенно сильно разрушаются подшип­ ники дизелей, изготовленные из свинцовистой бронзы, так как кис­

203