Топливо-смазочные материалы

ВВЕДЕНИЕ

 

Топливо и смазочные материалы  широко используются во всех отраслях народного хозяйства. Одним из основных потребителей нефтепродуктов, вырабатываемых в стране, является сельское хозяйство, оснащенное большим количеством  тракторов, автомобилей, комбайнов  и других сельскохозяйственных машин.

 

Основной целью изучения дисциплины «Топливо и смазочные  материалы» является овладение знаниями об эксплуатационных свойствах, количестве и рациональном применении в тракторах, автомобилях и сельскохозяйственной технике топлива, масел, смазок и  специальных жидкостей.

 

Следует всегда помнить, что  одним из основных видов расходов при работе тракторов и автомобилей  являются расходы на горюче-смазочные  материалы. Качество применяемых горюче-смазочных  материалов должно соответствовать  особенностям машин. Неправильно подобранные  топливо и смазочные материалы  приводят к перерасходу нефтепродуктов, а главное, снижают долговечность, надежность, эффективность работы машин  и механизмов, иногда приводят к  аварийным поломкам.

 

1. ТОПЛИВО. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ  СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ

 

1.1 Виды топлива, свойства  и горение

 

По физическому состоянию  топливо бывает жидким, твердым и  газообразным. Каждое из них может  быть естественным (нефть, каменные и  бурые угли, торф, сланцы, природный  газ) и искусственным (бензин, дизельное  топливо, кокс, полукокс, древесный  уголь, генераторный газ, сжиженный  газ и др.). В сельскохозяйственном производстве используют разные виды топлива, но в машинах, снабженных двигателями  внутреннего сгорания, основным является жидкое топливо.

 

Топливо состоит из горючей  и негорючей части. Горючая часть  топлива состоит из различных  органических соединений, в состав которых входят углерод (С), водород (Н), кислород (О), сера (S).

 

Углерод (С) и водород (Н) при  сгорании выделяют большое количество теплоты. В небольших количествах  в состав топлива входит сера (S), образующая при сгорании оксиды серы, вызывающие сильную коррозию, и поэтому является нежелательной составной частью. В виде внутреннего балласта в небольших количествах содержится кислород (О) и азот (N).

 

Неорганическая часть  топлива состоит из воды (W) и минеральных  примесей (М), которые при сгорании образуют золу (А).

 

Тепловая ценность топлива  оценивается теплотой его сгорания, которая может быть высшей (Qв) или  низшей (Qн).

 

Удельной теплотой сгорания твердого и жидкого топлива называют теплоту, выделяемую при полном сгорании одного кг массы топлива.

 

Вычисляют теплоту сгорания (кДж/кг) обычно по формуле Д.И. Менделеева:

 

-высшую: Qв = 339С + 1256Н  - 109(О-S);

 

-низшую; Qн = Qв - 25 (9Н  + W)

 

Элементный состав топлива  выражен в процентах, численные  коэффициенты показывают теплоту сгорания отдельных элементов, деленную на 100. Вычитаемое 25(9Н + W) представляет собой  количество теплоты, затраченное на превращение влаги топлива в  пар и уносимой в атмосферу  с продуктами сгорания.

 

Горение — это химическая реакция окисления топлива кислородом, воздуха сопровождающаяся выделением теплоты и резким повышением температуры. Процесс горения очень сложный, химические реакции в нем сопровождаются физическими явлениями, такими как  перемешивание топлива и воздуха, диффузия, теплообмен и др.

 

1.2 Общие сведения о  нефти и получение нефтепродуктов

 

Основную массу топлива  и смазочных материалов вырабатывают из нефти. В зависимости от физико-химических свойств нефти выбирается наиболее рациональное направление её переработки. Свойства получаемых нефтепродуктов зависят  от химического состава нефти  и способов её переработки.

 

В состав нефти входят три  основных класса углеводородов: парафиновые, нафтеновые и ароматические. При  изучении современных способов получения  топлива и масел из нефти нужно  уяснить, что способы получения  бензина могут быть физические и  химические, масел и дизельного топлива  — только физические. При физических способах не нарушается углеводородный состав нефти, а только разделяются  по температурам кипения различные  дистилляты. При химических способах изменяется углеводородный состав и  образуются новые углеводороды, которых  не было в исходном сырье.

 

Ответственной и важной частью при получении топлива является очистка нефтепродуктов. Цель очистки  — удаление из дистиллята вредных  примесей (сернистых и азотных  соединений, смолистых веществ, органических кислот и др.), а иногда и нежелательных  углеводородов непредельных, полициклических  и др.). Способы очистки разные - сернокислотная, гидрогенизационная селективная обработка адсорбентами и др.

 

1.3 Эксплуатационные свойства  и применение автомобильного  бензина

 

Одним из главных требований, предъявляемых к бензину является его детонационная стойкость. Скорость распространения фронта пламени  при нормальном горении топлива  составляет 25 - 35 м/с. При определенных условиях сгорание может перейти  во взрывное, при котором фронт  пламени распространяется со скоростью 1500 - 2500 м/с. При этом образуются детонационные  волны, которые многократно отражаются от стенок цилиндра.

 

При детонации появляются резкие звонкие металлические стуки  в двигателе, тряска двигателя, периодически наблюдается черный дым и желтое пламя в выпускных газах;

 

Мощность двигателя падает, перегреваются его детали. В результате перегрева происходит повышенный износ  деталей, появляются трещины, имеет  место прогорание поршней и клапанов.

 

Детонационная стойкость  бензина оценивается условной единицей, называемой октановым числом, которое  определяют двумя методами: моторным и исследовательским. Эти методы отличаются только режимами нагрузки двигателя при оценке детонационной  стойкости.

 

Определяют октановое  число на одноцилиндровой моторной установке с переменной степенью сжатия двигателя методом сравнения  испытуемого бензина с эталонным  топливом при одинаковой интенсивности  их детонаций. Эталонное топливо  представляет собой смесь двух углеводородов парафинового ряда: изооктана (С8Н18), его детонационная стойкость принимается за 100, и нормального гептана (С7Н16), детонационная стойкость которого принимается за 0.

 

Октановое число равно  процентному содержанию по объему изооктана  в искусственно приготовленной смеси  с нормальным гептаном, которая по своей детонационной стойкости  равноценна испытуемому бензину.

 

Для различных автомобильных  двигателей подбирают бензин, обеспечивающий бездетонационную работу на всех режимах. Чем выше степень сжатия двигателя, тем выше требования к детонационной  стойкости бензина, но одновременно и выше экономичность, и удельные мощные показатели двигателя. Эффективным  способом повышения детонационной  стойкости бензина является добавление к ним антидетонаторов, например тетраэтилсвинца, в виде этиловой жидкости. Бензин, в который добавлена этиловая жидкость, называется этилированным. В  некоторых марках бензина используются марганцевые антидетонаторы.

 

Фракционной состав является главным показателем испаряемости автомобильного бензина, важнейшей  характеристикой его качества; От фракционного состава бензина зависят  легкость пуска двигателя время  его прогрева, приемистость и другие эксплуатационные показатели двигателя.

 

Бензин представляет собой  смесь углеводородов, обладающих различной  испаряемостью. Скорость и полнота  перехода бензина из жидкостного  в парообразное состояние определяется его химическим составом и называется испаряемостью. Так как бензин является постоянной сложной смесью различных  углеводородов, то они выкипают не при  одной постоянной температуре, а  в широком диапазоне температур. Автомобильный бензин выкипает от 30 до 215 °С. Испаряемость бензина оценивается  по температурным пределам его выкипания  и температурам выкипания его  отдельных частей - фракций.

 

Основные фракции - пусковая, рабочая и концевая. Пусковую фракцию  бензина составляют самые легкокипящие углеводороды, входящие в первые 10 % объема дистиллята. Рабочую фракцию  представляют дистилляты, перегоняемые от 10 до 90 % объема, и концевую фракцию - от 90 % объема до конца кипения бензина. Фракционный состав бензина нормируется  пятью характерными точками: температура  и начало перегонки (для летнего  бензина), температурами перегонки 10, 50 и 90 %, температурой конца кипения  бензина, или объемом выпаривания  при 70,100 и 180 °С.

 

В соответствий с ГОСТ 2084-77 автомобильный бензин летнего вида должен иметь температуры начала перегонки не ниже 35 °С, а 10 % бензина  должно перегоняться при температуре  не выше 70 °С. Для бензина зимнего  вида температура начала перегонки  не нормируется, а 10 % бензина должно перегоняться при температуре не выше 55 °С. Благодаря этому выпускаемый товарный бензин летнего вида обеспечивает пуск холодного двигателя при температуре окружающего воздуха выше 10 °С, в жаркий летний период они не образуют паровых пробок. Бензин зимнего вида дает возможность запустить двигатель при температуре воздуху -26 °,-28 °С, появление паровых пробок в системе питания двигателя при этих условиях практически исключено.

 

У рабочей фракции (объем  дистиллятов от 10 до 90 %) нормируется  температурой перегонки 50 % бензина, которая  характеризует скорость прогрева и  приемистость двигателя.

 

Приемистостью двигателя  называется его способность в  прогретом состоянии под нагрузкой  быстро переходить с малой частоты  вращения к большей при резком открытии дроссельной заслонки.

 

Температура перегонки 50% топлива  у товарного бензина летнего  вида должна быть не менее 115 °С, а зимнего, вида - 100 °С.

 

Температура перегонки 90 % и  конца кипения бензина характеризуют  полноту испарения бензина и  склонность его к нагарообразованию. Температура перегонки 90 % топлива  для автомобильного бензина летнего  вида должна быть не выше 180 °С, а зимнего 160 °С.

Одним из главных свойств, обусловливающих испаряемость бензина, является, давление его насыщенных паров. Чем больше в бензине содержится углеводородов с низкой температурой кипения, тем выше его испаряемость, давление насыщенных паров и склонность к образованию паровых пробок. Появление паровых пробок в системе  питания двигателя ведет к  перебоям в работе и его самопроизвольной остановке.

 

У выпускаемых в настоящее  время автомобильного бензина давление насыщенных паров составляет 35 — 100 кПа.

 

В бензиновых двигателях, снабженных электронной системой впрыска, обеспечивается более равномерное распределение  топлива по цилиндрам, поэтому они  обладают преимуществом по сравнению  с карбюраторными: более экономичны, меньшая токсичность отработавших газов, лучшая динамичность.

 

Для автомобильных двигателей по ГОСТ 2084-77 выпускается бензин следующих  марок: А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-95, а по ТУ38.401-58-122-95 - АИ-98. Буква А означает, что бензин автомобильный, цифра в марке  А-76 — значение октанового числа, определенного  по моторному методу. Буква И у  бензина АИ-91, АИ-93, АИ-95 и АИ-98 с  последующей цифрой означает октановое  число, определенное по исследовательскому методу. Этот бензин может быть как этилированным, так и неэтилированным. Он не соответствует принятым международным нормам, особенно в части экологических требований. В целях повышения качества бензина до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105-97, которым предусмотрен выпуск неэтилированного бензина следующих марок: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95» и «Супер-98». Октановые числа у них определены по исследовательскому методу. У этих марок снижены массовая доля серы до 0,05 % и объемная масса бензола до 5 %. Бензин «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям и предназначены, в основном для импортных автомобилей. С целью обеспечения крупных городов и других регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта экологически чистым топливом предусмотрено производство неэтилированного бензина с улучшенными экологическими показателями. Выпускается бензин «Городские» и «ЯрМарка».

 

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАСЛА

 

Рабочим телом для гидравлических систем и гидромеханических передач  тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин служат легкоподвижные и практически  несжимаемые жидкости — гидравлические масла. Работают они в очень тяжелых  условиях, температура их изменяется от +70 до -40 °С, давление достигает 10 МПа. Классы вязкости (5, 7,10,15, 22, 32) установлены  в зависимости от значений кинематической вязкости в сСт. По эксплуатационным свойствам гидравлические масла  делятся на группы А, Б, В. Масла группы А без присадок предназначаются  для гидросистем с шестеренными и поршневыми насосами, работающими  при давлении до 15 МПа; масла группы Б готовят с антиокислительными и антикоррозионными присадками для гидросистем с насосами всех типов, работающими при давлении до 25 МПа; масла группы В готовят  с антиокислительными, антикоррозионными  и противозадирными присадками для  гидросистем с насосами всех типов, работающими при давлении свыше 25 МПа.

 

Выпускаются следующие марки  гидравлических масел: масло, веретенное АУ(МГ- 22 - А); масло гидравлическое АУП (МГ - 22 - Б); масло гидравлическое ВМГЗ (М - 15 - В). Для гидромеханических  передач автомобилей вырабатываются три марки масел: масло марки  «А», масло марки «Р» и МГТ.

 

3. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЦЕНТРИФУГИ  И ДЕКАНТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

 

Постоянно ужесточающиеся экологические  требования и растущие издержки на утилизацию отходов производства обуславливают  необходимость применения систем механического  разделения для нефтедобывающих, нефтепере-рабатывающих заводов и буровых платформ. Предприятие  ЗАО ПКФ "ПромХим-Сфера" поставляет готовые к подключению системы  обработки нефтешламов, буровых  растворов, сырой нефти и т.д., отвечающие всем необходимым требованиям: малый объем и вес, небольшие  эксплуатационные затраты, широкий  спектр по производительности. Системы проектируются на заказ, чтобы максимально отвечать требованиям заказчика и условиям эксплуатации на конкретном объекте. Области применения в нефтепереработке и на нефтепромыслах:

 

обработка нефтешлама, буровых  растворов;

 

удаление нефти из промысловых  и сточных вод;

 

удаление воды из сырой  нефти;

 

очистка машинного и гидравлического  масла;

 

сепарация буровых растворов;

 

отделение мелких фракций  катализаторов 

 

Первая промышленная центрифуга была применена для очистки и  обезвоживания нефтепродуктов еще  в 1907 г. Сегодня тысячи центрифуг  во всем мире обеспечивают надежную и  экономичную очистку, как нефтепродуктов, так и воды, загрязненной нефтепродуктами, а также обработку нефтешламов. Производственная программа фирмы  включает в себя центробежные сепараторы, декантеры и технологические  системы на их основе. Благодаря  дальнейшему развитию проверенных  и испытанных решений вместе с  разработкой новых, инновационных  технологий, найдены варианты использования  центробежной техники в следующих  областях: