Васильева Л.С. Автомобильные эксплуатационные материалы

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица

7.1

(окончание)

Тип

Депрессорные

Ингибиторы

коррозии

Антифрик-

ционные

(модификато-

ры трения)

Противопен-

ные

Функциональное назна-

чение

Понижают темпера-

туру застывания мас-

ла за счет снижения

интенсивности обра-

зования кристаллов

парафина при низких

температурах

Предотвращают кор-

розию (ржавление)

деталей из черных

металлов

Уменьшают трение в

сопряженных парах,

снижают расход

топлива двигателем

Предотвращают об-

разование пены в дви-

гателе

Химические

соеди-

нения

Полиметакрилат

и др.

Сульфонаты

магния и кальция

Дисульфид мо-

либдена, дитио-

фосфаты

молиб-

дена, соединения

графита, бораты

Полисилоксаны

Некоторые марки

присадок

АзНИИ,

АзНИИ-

ЦИАТИМ-1,

АФК,

ПМ

"Д".

Депресол

АКОР-1,КП,

КП-2

Автопрепарат

Экомин-С,

АДТФ,

ВИР-1

ПМС-200А

Присадки, которые улучшают одновременно несколько

свойств масел, называют многофункциональными. В качестве

таких многофункциональных присадок в последние годы разра-

ботаны так называемые "пакеты" присадок (как товарные про-

дукты). Это не что иное, как хорошо сбалансированная смесь хи-

мических соединений. При добавлении в моторные масла пакеты

присадок обеспечивают их необходимые эксплуатационные ха-

рактеристики. Состав пакетов различен, он может включать до

15 компонентов. В масло вводится до 12% присадок

(мае.

доля).

Дополнительно к этому вводятся вязкостные присадки. Пакеты

присадок поступают к изготовителям масел в готовом виде и вво-

дятся в базовые масла.

7.2.7. Изменение свойств масел при эксплуатации

В процессе эксплуатации двигателя происходит как количе-

ственное, так и качественное изменение масла. В результате ис-

парения легких масляных фракций, сгорания масла, а также

утечки через

ушютнительные

устройства уменьшается количе-

200

ство масла в двигателей. Качественные изменения связаны со

старением масла и с химическими превращениями его компонен-

тов, попаданием в масло пыли, продуктов износа деталей, воды и

несгоревшего топлива. Уменьшение количества и ухудшение ка-

чества работающего масла в условиях высокой интенсивности

подобных процессов в современных высокофорсированных дви-

гателях может в итоге привести к выходу двигателя из строя.

Старение масел при работе двигателей представляет собой

очень сложный процесс. Повышенная температура и кислород

воздуха, с которым контактирует масло, вызывают окисление и

окислительную полимеризацию его молекул. Такие продукты

окисления углеводородов, как смолы, органические кислоты,

присутствующие в масле в растворенном состоянии, способству-

ют увеличению вязкости и кислотного числа, а

асфальтеновые

соединения, являющиеся основой образующихся лаков, особо

опасных липких осадков - залеганию и пригоранию поршневых

колец (см. раздел 7.2.4). Еще одна группа продуктов окисления -

мелкая устойчивая механическая взвесь - является источником

образования нагара и шлама. Продукты глубокой окислительной

полимеризации, отлагающиеся в зонах высокой температуры и

поступающие обратно в картер как и другие выпавшие отложе-

ния, продолжают оказывать влияние на масло.

Таким образом, в картере работающего двигателя формиру-

ется сложная смесь исходного масла с самыми разнообразными

продуктами его старения, от которых полностью очистить масло

(фильтрацией) не удается, вследствие чего количество углероди-

стых частиц в масле повышается (рис.

7.16).

Выделяют две основные группы примесей, загрязняющих мас-

ло: органические (попадающие в масло из камеры сгорания продук-

ты неполного сгорания топлива, продукты термического разло-

жения окисления и полимеризации масла) и неорганические (пы-

левые частицы, частицы износа деталей, продукты срабатывания

зольных присадок в маслах, оставшиеся в двигателе после его из-

готовления технологические загрязнения). Из камеры сгорания в

масло могут попадать вода, соединения серы и свинца.

Вместе со свежими маслами в двигатель попадают

та"кже

за-

грязняющие примеси (их доля достигает

0,08-0,23%),

образующи-

еся при его изготовлении и накапливающиеся в масле в процессе

его транспортировки, хранения и непосредственно при заправке.

На интенсивность загрязнения масла в работающем двигателе

оказывают влияние различные факторы, основные из них - свой-

201

Вещества, загрязняющие моторное масло

Продукты окисления

и термического раз-

ложения

углеродов

Продукты

несгоревшего

топлива

1 1 1

Продукты

окисления

Азотистые

соединения

Продукты

частичного

окисления

топлива

Сернистые

свинцовис

гые

и другие

соединен!

Сработавшаяся

присадка

Посторонние

продукты

Продукты

химических

реакций

Водный

ля конденсат

Кислоты

Продукты,

полу-

ченные

при

отфи-

льтронывании,

вы-

падении

осадок

Вода

антифриз

из

системы

охлаждения

Продукты,

из-

носа, техноло-

гические вклю-

чения

1 1

Топливо

Пыль

Рис. 7.16. Схема процесса старения моторного масла

ства топлива, качество самого масла, тип и конструкция двигателя,

его техническое состояние, условия эксплуатации, режим работы и

т.д. Например, неполное сгорание топлива и увеличении прорыва

газов в картер масло загрязняется органическими примесями. В ди-

зельных двигателях выше загрязнение масла сажей - в 2-5 раз по

сравнению с бензиновыми и в

10-20

раз больше, чем в газовых (при

равной мощности). Вредное воздействие воды (повышение корро-

зионности,

ухудшение смазывающих свойств масла) должно сво-

диться к минимуму такими эксплуатационными мерами, как содер-

жание в исправном состоянии системы вентиляции картера, воз-

можно коротким по времени пуском и прогревом двигателя, под-

держанием оптимального теплового режима двигателя.

Присутствие воды в работающих маслах объясняется рядом

причин: попаданием из камеры сгорания вместе с прорывающи-

мися газами (при сгорании 1 кг топлива образуется около

1,2-1,4 кг воды), возможным проникновением в картер из систе-

мы водяного охлаждения двигателя, конденсацией влаги, напри-

мер, в случаях резкого снижения температуры, что наблюдается,

в частности, при охлаждении двигателя после работы.

Качество масел ухудшается из-за накопления в нем продук-

тов неполного сгорания топлива (до

5-10%).

Уровень неполноты

сгорания в значительной мере определяется техническим состоя-

нием двигателя. В результате снижается вязкость масла и ухуд-

300

20 40 60 80r,°C

20 40 60 80

100л

°С

Рис. 7.17. Влияние температуры охлаждающей жидкости на интенсивность на-

копления отложений в центрифуге

Рис. 7.18. Изменение максимального диаметрального износа цилиндра х при

работе двигателя на различных тепловых режимах

шается

его смазывающая способность. Таким образом, наруша-

ется жидкостной режим трения.

На изменение свойств масел существенное влияние оказыва-

ет температурный режим и техническое состояние двигателя.

Скорость окисления и загрязнения значительно выше при рабо-

те масел в изношенных двигателях, когда увеличен прорыв газов

в картер и повышена температура деталей, а также при работе

автомобиля с перегрузкой или с неустановившимися нагрузками.

Для двигателей современных автомобилей (главным образом

в зимнее время года) при пробегах на короткие расстояния, частых

пусках и остановках, продолжительной работе на холостом ходу

характерна работа на пониженном тепловом режиме. При этом

условия работы масел могут быть не менее жесткими, чем при на-

пряженном тепловом режиме: ухудшается процесс сгорания топ-

лива, увеличивается попадание в картер углистых частиц, тяже-

лых фракций топлива. В результате интенсифицируются процес-

сы старения и загрязнения масла выпадения осадков (шламов).

При работе на пониженном тепловом режиме образование шла-

мов ускоряется в

20-30

раз по сравнению с повышенным тепло-

вым (рис. 7.17). Предотвращение образования шлама возможно

только при высоких диспергирующих свойствах масла (поддержа-

ние загрязняющих примесей во взвешенном состоянии).

При температуре ниже критической резко повышается темп

износа деталей двигателей в результате интенсификации жидко-

стной коррозии (рис.

7.18).

Это сказывается прежде всего в пери-

од пуска двигателя (зимой и в осенне-весеннее время года - зна-

203

Йз,о[-

-я

160

1,0

0,8

0.6

85 100 115 130

масла,

°С

59>5

58,5

Рис. 7.19. Влияние температуры

масла на показатели работы двига-

теля:

- щелочное масло; 2 - износ; 3 -

угар масла; 4 - количество отложений в

РМЦ;

5 - расход топлива

чительнее), а также при экс-

плуатации с чистыми и дли-

тельными остановками.

Считают, что оптималь-

ная температура масла в кар-

тере двигателя, это такая температура, при которой обеспечи-

вается минимальный удельный расход топлива (рис. 7.19).

Обычно она находится в пределах

95-100

°С. Превышение кри-

тической температуры масла в картере

(115-120

°С) снижает

надежность работы двигателя: температура подшипниках дос-

тигает

150-

155

°С, в цилиндропоршневой группе на расстоянии

30-40

мм от

верха цилиндра

200-210

°С

(зона максимальной

скорости поршня). В целом при повышении температуры масла

в картере двигателя наблюдается некоторое ухудшение боль-

шинства его показателей.

Скорость срабатывания введенных в масло присадок зависит

прежде всего от следующих факторов: типа и теплонапряженно-

сти

двигателя, его технического состояния, условий эксплуата-

ции, качества используемого топлива. Однако расход присадок

приходится на выполнение ими своих основных функций. Часть

присадок теряется с угаром масла. Оптимальный уровень кон-

центрации присадок в какой-то мере поддерживают своевремен-

ными доливами свежего масла.

Срабатывание присадок приводит к изменению многих пока-

зателей качества масла, снижается щелочное число, ухудшаются

моющие свойства, повышается

коррозионность

и т.д.

Таким образом, в работавшем масле происходят глубокие из-

менения: накапливаются продукты превращения углеводородов

масел, загрязнения, попавшие с воздухом и топливом, увеличива-

ется количество агрессивных соединений. Во всех случаях каче-

ство масла ухудшается быстрее, если оно неправильно подобра-

но для двигателя данного типа и его качество не отвечает требо-

ваниям ГОСТ.

Однако несмотря на глубокие изменения качества при рабо-

те масла в двигателях, основной его углеводородный состав ме-

204

няется незначительно. Если из масла удалить все механические

примеси и продукты окисления, общее количество которых

обычно не превышает

4-6%,

то вновь можно получить базовое

масло хорошего качества. Именно на этом принципе и основана

регенерация (восстановление) и повторное использование масел.

7.2.8. Контроль качества и оценка старения масел

Качество свежего масла начинается с проверки соответствия

паспортных данных с показателями указанными в ГОСТ или ТУ

на данное масло.

Выбор браковочных параметров для оценка качества рабо-

тавшего масла и определение срока его службы - одна из основ-

ных задач при решении вопроса повышения экономичности и

увеличения моторесурса двигателей. В зависимости от типа дви-

гателя, режима его работы, качества применяемого масла и дру-

гих факторов комплекс браковочных параметров может быть

весьма различным.

В результате обобщения стендовых и эксплуатационных ис-

следований, проведенных на различных двигателях внутреннего

сгорания, были установлены показатели предельного состояния

качества моторных масел (табл. 7.2). Эти показатели являются

браковочными: при достижении хотя бы одного из них масло

считается непригодным и его необходимо заменить.

В качестве основных показателей, характеризующих свойства

работающего масла, следует назвать: вязкость, щелочное число,

содержание нерастворимых продуктов загрязнения и воды и др.

Вязкость. В процессе эксплуатации вязкость масел, не со-

держащих вязкостных присадок, возрастает вследствие накоп-

ления в них продуктов окисления, а также частичного испаре-

ния наиболее легкокипящих углеводородов, обладающих наи-

меньшей вязкостью

(10-15%).

Изменение вязкости масел оп-

ределяется условиями протекания двух взаимопротивополож-

ных процессов: накопление продуктов окисления, вызываю-

щих увеличение вязкости масла; разбавлением масла топли-

вом и деструкцией (разрушением) вязкостных присадок, веду-

щих к снижению его вязкости. В результате этого исходная

вязкость может оставаться неизменной, увеличиваться или

уменьшаться.

При использовании масел со щелочными присадками для

форсированных двигателей присадка может реагировать с про-

205

Таблица

7.2

Браковочные

показатели

работавших масел

Показатели

Значения показателей масла

карбюраторных

двигателей

дизельных

двигателей

1,0-3,0*

0,3

0,8

0,7

0,3-0,35

7-10

Изменение вязкости,

прирост

снижение 20

Содержание примесей, нерастворимых в бен- 1,0

зине,

не более

Щелочное число, мг КОН/г, не менее 0,5-2,0*

Снижение температуры вспышки, °С, не 20

более

Содержание воды,

не более 0,5

Содержание топлива,

не более 0,8

Диспергирующие свойства по методу:

Лабораторных центрифуг,

А/Б,

не

2**

менее

А-Б

0,7

,не

менее

Масляного пятна,

уел,

ед.,

не

менее

0,3-0,35

Стабильность по индикаторному периоду

3-5

осадкообразования в приборе

ДК-НАМИ,

Большие значения для масел высших групп.

** А/Б - отношение общего А и крупнодисперсного осадка Б.

дуктами окисления масла - образуются высоковязкие вещества.

В этом случае вязкость масла может возрасти.

Увеличение вязкости работающего масла на 25% для карбю-

раторных двигателей и на 35% для дизельных двигателей - недо-

пустимо. В этом случае масло необходимо сменить на свежее (см.

раздел 7.2.2). При снижении вязкости работавшего масла на 20%

масло также необходимо заменить, так как нарушается режим

жидкостного трения.

Щелочность. Необходимость введения щелочности в число

браковочных параметров вызвана введением в масла ряда приса-

док, обладающих запасом щелочности.

Для нейтрализации продуктов неполного сгорания топлива

(особенно с высоким содержанием серы) и предотвращения их

коррозионного воздействия на детали двигателя современные

1000 2000

Пробег автомобиля, км

3000

Рис. 7.20. Изменение щелочного

числа масел в процессе эксплуата-

ции автомобилей с

турбонаддувны-

ми дизельными двигателями:

/. 2. 3 - соответственно масла

фупп

моторные масла обладают

определенным щелочным за-

пасом (как правило, 2-10 мг

КОН/г). В зависимости от ус-

ловий эксплуатации, приме-

няемого топлива и качества

моторного масла его щелоч-

ной запас в процессе работы расходуется с различной интенсив-

ностью (рис. 7.20). Скорость расходования щелочности опреде-

ляют величину коррозионного износа деталей, особенно в верх-

ней части цилиндров дизельных двигателей. При работе дизель-

ных двигателей на сернистом топливе маслу необходим большой

запас щелочных свойств (не менее 5,5 мг КОН/г). В маслах, пол-

ностью отработавших свой срок в двигателе, показатель щелоч-

ности снижается до

1-0,5.

Температура вспышки - это наименьшая температура, при

которой пары нагретого масла образуют с воздухом смесь, вспы-

хивающую при поднесении пламени. Температура вспышки ав-

томобильных масел находится в пределах 165-220 °С. По ней

можно судить об огнеопасности масла и наличии в масле легко-

испаряющихся углеводородов, а также разбавлении масла топли-

вом. Чем ниже эта температура тем лучше испаряемость масла и

тем большим будет его расход.

При снижении температуры вспышки с 200 до 140 °С расход

масла возрастает почти на 50%. Лучшие масла одного и того же

назначения имеют более высокую температуру вспышки и поэ-

тому меньший угар.

Зольность у масел оценивается по-разному: до введения при-

садки и после введения присадки. Для масел без присадок ограни-

чивается максимальное содержание золы, а для масел с присадка-

ми - минимальное. Для масел без присадок показатель зольности

характеризует природу исходной нефти, степень очистки, а также

загрязненность масла в процессе производства или использования.

Масло с более высокой зольностью повышает износ дета-

лей двигателя и нагарообразование. Добавление к маслу при-

207

садки увеличивает зольность за счет повышения содержания в

нем растворимых солей, которые не являются абразивными и

поэтому не увеличивают износа деталей. По зольности такого

масла можно косвенно судить о содержании в нем зольной

присадки. Для высокощелочных масел нормируется сульфат-

ная зольность.

Содержание механических примесей в маслах без присадки

не допускается, а в маслах с присадками строго ограничивается.

При этом механические примеси, образовавшиеся за счет приса-

док, не оказывают абразивного действия на трущиеся детали и не

увеличивают их износа.

Содержание воды в маслах не допускается. Вода в масле вы-

зывает образование пены и эмульсии, которые, заполняя масля-

ные каналы, ухудшают условия смазки трущихся деталей и спо-

собствуют образованию осадков, вызывают коррозию деталей,

разрушают и вымывают присадки. Особенно недопустимо при-

сутствие воды в масле в зимнее время, так как вода, отстаиваясь

внизу, при замерзании может вызвать поломку масляного насоса

и привода прерывателя-распределителя.

Экспулатационная оценка смазочных масел, как и моторных

топлив, начинается с проверки соответствия паспортных данных

требованиям ГОСТов и кончается установлением либо условий

применения, либо пригодности для тех или иных конкретных аг-

регатов или узлов.

7.2.9. Расход моторных масел и пути его снижения

В процессе работы масла в двигателе, как уже отмечалось,

качество его не остается постоянным. Так, изменяется вязкость,

в масле накапливаются продукты окисления масла и износа дета-

лей, органические и неорганические примеси, вода. Одновремен-

но уменьшается содержание различных присадок, придающих

маслу необходимые функциональные свойства. Такое масло

нужно заменить на свежее.

Время, в течение которого масло сохраняет свои свойства,

как правило, устанавливают экспериментально. Сроки его заме-

ны указывают в технической документации (в техпаспорте или

химмотологической карте на двигатель) и связывают со време-

нем наработки двигателя (в мото-часах) или пробега автомобиля

(в километрах). Однако при таком методе не учитывается режим

работы двигателя, условия эксплуатации.

208

Значение оптимизации периодичности смены масла трудно пе-

реоценить. Если сроки смены масла необоснованно завышены,

эксплуатационники сталкиваются с ухудшением его свойств, воз-

растают отложения в двигателе, увеличивается его износ и, как

следствие, расход масла на угар. При необоснованном снижении

сроков смены масла увеличивается расход масла из-за частой его

смены. В последние годы сроки смены масел значительно увели-

чены, благодаря улучшению качества масел. Сроки смены мотор-

ных масел находятся в пределах

10-18

тыс. км - они, как правило,

приурочиваются к техническому облуживанию ТО-2 или

ТО-1.

Увеличение сроков смены масел рассматриваются в настоя-

щее время как один из реальных путей экономии нефтяных ре-

сурсов, так как очевидно, что более длительная работа смазочно-

го масла без смены предопределяет и более экономичную экс-

плуатацию автомобилей.

Этому способствуют следующие обстоятельства: эксплуата-

ционные свойства масел, применяемых для двигателей внутрен-

него сгорания, в течение длительного времени могут поддержи-

ваться стабильными; качество выпускаемых масел неизменно

повышается; совершенствуются способы их очистки. Так, за по-

следние 5-10 лет продолжительность работы масла без смены в

ряде -автомобильных двигателей возросла в 1,5-3 раза.

В качестве радикального сокращения расхода моторных ма-

сел рассматривается возможность отказа от календарных сроков

замены масел.

Необходимо отметить, что довольно редко регламентная за-

мена масла совпадает с действительно необходимой. Наиболее

правильный подход к смене масла - это его замена по фактиче-

скому состоянию масла. Для того чтобы заменять масло, с уче-

том его эксплуатационных свойств на данный момент, нужно че-

рез определенное время из картера пробы масла и быстро (при

помощи экспресс-методов) оценивать его состояние по разрабо-

танным, на основе многочисленных исследований, браковочным

показателям (табл. 7.2). После этого, можно дать рекомендацию

по замене масла или возможности дальнейшей его работы в дви-

гателе. Распространению данного метода препятствует отсутст-

вие лабораторий контроля качества в автотранспортных пред-

приятиях и на станциях технического обслуживания. При приме-

нении данного метода возможна большая экономия масел.

Следующий путь снижения расхода масел - это снижение

расхода масла на угар.

209

200

100

Л>>,%|—^

1 1 1

Рис. 7.21. Влияние вязкости масла

на его угар

Ду

Угар масла предопреде-

ляется следующими факто-

рами: сгоранием, испарени-

ем, утечками и выбросом

масла через систему венти-

ляции картера. Величина

5 10

l5v,MM

га

характеризует эконо-

мичность эксплуатации дви-

гателей. Она зависит от сте-

пени износа поршневых колец и других

уплотнительных

эле-

ментов. Влияют также конструктивные особенности двигателя

и режим его работы. Этот показатель находится в зависимости

и от ряда свойств масла.

Угар определяют как разность между количеством масла, ко-

торое было залито в двигатель, и тем, которое слили из него при

смене. Учитывают также количество масла, добавлявшегося в

период между сменами.

С повышением частоты вращения коленчатого вала и на-

грузка на двигатель угар масла возрастает (это характерно, в ча-

стности, для езды на загородных трассах, где скорости велики).

Причин этого явления несколько: на стенки цилиндра и в над-

поршневое пространство вследствие насосного действия поршне-

вых колец попадает больше масла; уменьшается вязкость масла

из-за роста его температуры (рис.

7.21).

Снижению угара масла способствует улучшение конструкции

малосъемных и компрессионных колец.

При ухудшении технического состояния двигателя угар

резко возрастает, причем нередко в три-четыре раза. В про-

цессе эксплуатации расход масла на угар для новых двигате-

лей старых моделей составлял в процентах к расходу топли-

ва

1,0-1,5

(бензиновые двигатели) и

2,0-2,5

(дизельные двига-

тели).

Для современных новых моделей автомобилей эти данные

значительно ниже:

0,3-0,5%

(бензиновые двигатели легковых и

грузовых автомобилей) и

0,Ф-0,6%

(дизельные двигатели) (см.

табл. 7.3). По величине угара масла можно судить о техническом

состоянии двигателя.

Таблица 7.3

Расход масла отечественными

двигателями

1990-2000

г.,

в процентах от расхода топлива (ТУ на двигатели)

Семейство

двигателей.

модель

1990г.

2000г.

КамАз

ЯМЗ

236-238

7511

(модернизация)

ВАЗ

ГАЗ (Волга)

ЗИЛ (бензиновый двигатель)

УМЗ (бензиновый двигатель)

0,5

0,6

0,3

0,5

0,4

0.6

0.4

0,3

0,5

о,5

Повышая эффективность уплотнения цилиндропоршневой

группы и снижая интенсивность износа ее деталей, добиваются

сокращения расхода масла на угар.

Уменьшение расхода масла при замене достигается:

- понижением до определенного предела удельной (отнесенной к

единице мощности) емкости системы смазки;

- уменьшением интенсивности старения масла за счет примене-

ния масел с большим запасом эксплуатационных свойств;

- совершенствованием конструкции двигателей (улучшением

рабочего процесса, газо- маслоуплотнения цилиндропорш-

невой группы, применение эффективных систем очистки и

охлаждения масла, непрерывного автоматического

долина

и т.п.).

При малом удельном (на единицу мощности двигателя) коли-

честве масла ускоряются процессы его старения, увеличивается

скорость нагарообразования и износа.

Если емкость картера завышена, то нерационально расходу-

ется большое количество масла, сливаемого при смене.

7.2.10. Восстановление качества работавших масел

В последние годы большое внимание стали уделять рацио-

нальному использованию отработанных нефтепродуктов, во-

влечение которых в качестве вторичного сырья позволяет не

только расширить топливно-энергетические ресурсы, но и пре-

дотвратить загрязнение окружающей среды. Из отработанных

масел можно получить до 85%

регенирированных

масел. Пов-

211

торное использование отработанных масел имеет также важ-

ное значение с точки зрения охраны природы, так как, несо-

блюдение правил сбора отработанных масел приносит большой

экологический вред из-за загрязнения почвы, водных источни-

ков и грунтовых вод. Однако в настоящее время отработанные

масла, к сожалению, являются существенным источником за-

грязнения окружающей среды. Загрязнение окружающей сре-

ды происходит также в результате сжигания отработавших ма-

сел. Токсичные компоненты образующиеся при этом (диоксид

серы, органические соединения хлора и тяжелых металлов) с

облаками разносятся по всей планете, что приводит к глобаль-

ному загрязнению окружающей среды. Главную опасность для

биосферы представляет просачивание в грунт и попадание в по-

верхностные и грунтовые воды при проливах и утечках масел.

Нефтяные и многие синтетические масла характеризируются

очень низкой

биоразлагаемостью,

поэтому при попадании в

почву сильно загрязняют среду.

Известен ряд вариантов использования отработанных масел.

К ним относятся добавление масла к сырой нефти на нефтепере-

рабатывающих заводах (НПЗ); использование для различных

технологических нужд в различных отраслях народного хозяйст-

ва; использование взамен битума в дорожном строительстве,

применение в качестве сырья для изготовления антикоррозион-

ных составов, регенерация с последующим применением по пря-

мому назначению. Чаще всего отработанные масла добавляют к

котельному топливу.

Сжигание отработанных масел в составе топочного мазута,

во-первых, нерационально, учитывая ценность этого продукта,

во-вторых, ведет к загрязнению окружающей среды - выбросу в

атмосферу токсичных веществ. Исходя из экономических и эко-

логических соображений, в некоторых странах запрещено сжи-

гание неочищенных отработанных масел.

Наиболее рационально использовать отработанные масла

восстанавливающие их свойства путем регенерации.

В нашей стране в последние годы регенерация отработанных

масел на специальных установках и заводах получила интенсив-

ное развитие. Для рационального использования отработанных

нефтепродуктов их целесообразно собирать раздельно по груп-

пам. В соответствии с ГОСТ 21046-86 "Нефтепродукты отрабо-

танные. Общие технические условия" все отработанные нефте-

продукты подразделяются на три группы: масла моторные отра-

212

Таблица

7.4

Нефтепродукты отработанные. ГОСТ 21046-86

Группа

Состав нефтепродуктов

Основные направления

использования

ММО

Отработанные моторные масла (для авиа-

ционных поршневых, карбюраторных и ди-

зельных двигателей), компрессорные, ваку-

умные масла, масла для прокатных станов, а

также индустриальные масла, соответст-

вующие требованиям ГОСТ 21046-86

МИО

Отработанные индустриальные масла и ра-

бочие жидкости для

гидросистем,газотур-

бинные, изоляционные, приборные и тур-

бинные масла, масла для компрессоров

холодильных машин, соответствующих

ГОСТ

21046-86

СНО Смеси отработанных нефтепродуктов; неф-

тяные промывочные жидкости; масла, при-

менявшиеся при термической обработке ме-

таллов, цилиндровые, трансмиссионные;

нефть и жидкие нефтяные и нефтяные топ-

лива, извлекаемые из очистных сооружений

и нефтесодержащих вод

Сырье для регенера-

ции, взамен или наря-

ду с другими нефте-

продуктами

Сырье для регенера-

ции и очистки; взамен

или наряду с другими

нефтепродуктами

Переработка на

нефтеперерабаты-

вающих предприя-

тиях в смеси с

нефтью; в качестве

компонента котель-

ного топлива

ботанные

(ММО); масла индустриальные отработанные (МИО);

смесь нефтепродуктов отработанных (СНО) (табл. 7.4).

Количество и качество отработанных масел в первую оче-

редь зависит от организации сбора, качества исходного масла и

условий его эксплуатации.

Качество получаемого продукта при регенерации улучшает-

ся при сборе отработанных масел по отдельным маркам. Это по-

зволяет видоизменить технологический процесс регенерации

применительно к данной марке масла и добиваться максимально-

го улучшения свойств регенерированного продукта.

Однако, такая организация сбора связана с существенными

трудностями из-за сложности хранения и транспортирования

многочисленных марок масел.

Физико-химические показатели отработанных масел, посту-

пающих на приемные пункты нефтебаз или на

регенерационные

станции и нефтеперерабатывающие предприятия, должны соот-

ветствовать требованиям ГОСТ 21046-86 (табл. 7.5).

213

Таблица 7.5

Показатели качества отработанных нефтепродуктов

по ГОСТ 21046-86

Hoi

Вязкость кинетическая

при 50 °С

при 100°С

Вязкость условная при

Температура вспышки,

тигле, °С, не ниже

ммс

, не менее,

мм

/с

(сСт):

20°С,

ВУ, не менее 29

определяемая в открытом

100

Массовая доля механических

примесей,

не бо- 2

лее

Массовая доля воды, %

, не более 4

Массовая доля горючего,

не более 6

ормы

для группы

)

МИО

СНО

120

2 3

4 5

Контроль показателей качества отработанных масел осуще-

ствляется лабораториями нефтеперерабатывающих предпри-

ятий. Для оперативного контроля этих показателей с помощью

экспресс-методов разработан комплект переносной лаборатории

анализа отработанных нефтепродуктов ЛАОН, которая обеспе-

чивает отбор анализируемого продукта из любой тары, опреде-

ление физико-химических показателей, перечисленных в

табл. 7.5 в течение 1,3-2 ч (а без определения температуры

вспышки - за

20-30

мин).

Содержание ценных углеводородов в отработанных нефтя-

ных маслах, даже моторных, высока, и при регенерации выход

базовых масел, как указывалось выше, составляет

70-85%

(масс.) на обезвоженное масло, содержащее около 5% низкоки-

пящих фракций

(бензинокеросиновых

и легких

газойлевых).

Вы-

ход базового масла зависит как от глубины очистки, так и от тех-

нологии регенерации. По групповому углеводородному составу и

физико-химическим свойствам регенерированные масла близки

соответствующим свежим.

Отработанные моторные масла регенерируют разнообраз-

ными методами, в том числе многоступенчатыми. В настоящее

время для регенерации масел применяют следующие технологи-

ческие процессы:

физический - отстаивание, фильтрация, отгон топливных

фракций, центрифугирование, промывка водой, вакуумная пере-

гонка и др.;

214

физико-химический - коагуляция загрязнений поверхност-

но-активными веществами; контактная очистка отбеливающи-

ми глинами, селективная очистка пропаном, фенолом, фурфу-

ролом и др.;

химический - сернокислотный, щелочной, гидрогенизацион-

ный.

Принципиальная схема процесса регенерации масел выгля-

дит следующим образом:

Отработанное масло

-»

очистка от механических приме-

сей

-»

обезвоживание

удаление низкокипящих фракций

-»

удаление продуктов старения

введение присадок

-»

регенери-

рованное масло.

В нашей стране и за рубежом разработано множество аппа-

ратов и установок как заводского, так и кустарного типов для

восстановления качества масел. Одни применяются для очистки

от механических примесей и воды, иногда и от топлива; другие -

для регенерации масел, используют несколько методов очистки

(физические, физико-химические, химические) в различных со-

четаниях, что дает возможность регенерировать отработанные

масла разных марок и с различной степенью потери качества.

Примером могут служить следующие установки. Для очист-

ки масел и гидравлических жидкостей от механических примесей

широко применяют установки СОГ-903А, СОГ-904А

СОГ-914

УМЦ-901Аидр.

Такого типа установки можно применять в условиях авто-

транспортных предприятий для очистки загрязненных свежих

масел.

Малогабаритные фильтрующие установки используются и в

ряде зарубежных стран.

В отечественной и зарубежной практике наряду с установка-

ми, в которых используются исключительно физические мето-

ды, широкое распространение получили комбинированные реге-

нерационные

установки с применением различных физико-хими-

ческих и химических процессов и соответствующего оборудова-

ния. Это вызвано содержанием в отработанных маслах большо-

го количества разнообразных присадок и продуктов окисления

(до 8-25%), удаление которых из масла чисто физическими мето-

дами затруднительно.

За рубежом разработано различными фирмами большое ко-

личество установок по регенерации масел различной производи-

тельности. В настоящее время в России существуют маслореге-

Отработанное смазочное масло

еэмульгатор

•

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ

ОЧИСТКА

ВАКУУМНАЯ

ПЕРЕГОНКА

Водород

—

+•

ОТГОНКА ТОПЛИВНЫХ

ФРАКЦИЙ

Остаток

Дистиллятные

фракции

ГИДРООЧИСТКА

»-

шлам

+•

Вода

Компонент бензина

».

Компонент дизельного

топлива

пропан

ДЕАСФАЛЬТИЗА-

Асфальтит

—

+•

Углеводородный

газ

—

*•

Отгон

гидроочистки

Дистиллятные компоненты

смазочных масел

Остаточный компонент

смазочных масел

Рис. 7.22.

Схема

процесса регенерации отработанных масел

нерационные заводы, на которых предусматривается предвари-

тельная очистка масел, отгонка из него легкокипящих фракций,

концентрационная вакуумная перегонка, гидроочистка, селек-

тивная очистка остаточных фракций масел после перегонки, гид-

роочистка остатка и смешение

дистиллятных

и остаточных

фракций с добавлением присадок.

Рязанским опытным заводом разработан процесс регенера-

ции, отвечающий современным требованиям. Процесс позволя-

ет: перерабатывать сырье, содержащее повышенное количест-

во загрязнений (воды, различных примесей и т.п.); получать ди-

стиллятные

и остаточные компоненты базовых масел, не усту-

пающие по основным свойствам (физико-химическим и эксплу-

атационным) маслам, полученным из свежей нефти

(80-85%);

предотвращать загрязнение окружающей среды отработанны-

ми нефтепродуктами. Технологическая схема переработки от-

работанных масел состоит из пяти узлов (рис. 7.22). Конечными

продуктами являются Дистиллятные и остаточные компоненты

масел различного уровня вязкости. К побочным продуктам от-

носятся бензиновые и дизельные фракции, применяемые в ка-

честве компонентов топлив; асфальтит - от очистки остатка ва-

куумной перегонки, который может быть использован в каче-

216

стве компонента котельного топлива; в получении различных

строительных и дорожных битумов, шлам - с узла предвари-

тельной очистки, который может найти применение в произ-

водстве строительных материалов.

Углеводородный газ используется в качестве топлива на ре-

генерационной установке.

При использовании рассмотренной технологии выход гото-

вых продуктов достигает 79% от исходного сырья. Однако созда-

ние крупных специализированных предприятий связано с необ-

ходимостью перевозок большого количества отработанного

масла с пунктов их сбора, что увеличивает транспортные расхо-

ды при снижении качества сырья.

Существующая технология регенерации масел постоянно со-

вершенствуется: модернизируются схемы адсорбционной очист-

ки, подбираются более эффективные сорбенты и т.д. Вместо

контактной очистки получает распространение перколяционная

адсорбция, дающая экономию сорбенита, что особенно важно

при эксплуатации передвижных

регенерационных

установок.

Так, за рубежом и у нас в стране большое внимание уделя-

ется в последнее время использованию для регенерации отрабо-

танных масел метода ультрафильтрации. Как показали иссле-

дования, одноступенчатая фильтрация отработанного масла че-

рез мембраны из

мипласта

позволяет снизить содержание меха-

нических примесей, продуктов окисления, но практически не

удаляет из него топливо. Поэтому для полной очистки масла не-

обходимо применять несколько разных мембран, установлен-

ных последовательно. Французской фирмой

"Готаль",

японской

"Кавэками"

разработаны установки с использованием ультра-

фильтрации.

Одним из вариантов решения проблемы высококачественно-

го регенерирования современных моторных масел является ис-

пользование тонкопленочных испарителей. Технология, базиру-

ющаяся на тонкопленочных испарителях, позволяет разложить

остатки присадок, находящихся в отработанных маслах, она ши-

роко применяется зарубежными фирмами

("КТИ",

"БУСС

ОЙЛ",

"Хаберл

энд",

"Ризерс

техноподжи"

и другими).

В связи с тем, что сбор и перевозка отработанных масел на

большие расстояния к крупным нефтеперерабатывающим заво-

дам невыгода и сопряжена со значительными трудностями, а так-

же со значительным подорожанием топлив и масел актуально

стоит вопрос создания малогабаритной передвижной в блочно-

217

комплектном исполнении установки регенерации отработанных

моторных и других минеральных масел, для использования ее на

месте потребления масел (крупные

АТП,

нефтебазы и т.п.).

Работу по восстановлению качества отработанных масел це-

лесообразно продолжать вести по направлениям, приведенным

ниже. При этом необходимо разработать:

- систему сбора масел;

- рекомендации по применению установок в АТП и станциям

технического обслуживания для очистки масел от механических

примесей и воды, зафязненных свежих масел и масел, не выра-

ботавших полностью свой ресурс качества с целью продления

срока их службы;

- современные передвижные установки небольшой произво-

дительности, обеспечивающие регенерацию отработанных ма-

сел по маркам непосредственно в пунктах их сбора;

- рекомендации по организации контроля качества очистки и

регенерации масел;

- рекомендации по организации отходов после очистки отра-

ботанных масел.

7.2.11.

Классификация моторных масел

Моторные масла классифицируются по вязкости и эксплуа-

тационным характеристикам в соответствии с ГОСТ

17479.1-85

изменениями 1-3. Этот стандарт подразделяет моторные масла

на классы по вязкости и на группы по эксплуатационным свойст-

вам (табл. 7.6 и 7.7).

По вязкости масла подразделяются на три класса: летние,

зимние,

всесезонные.

Летние масла нормируются значением ки-

нематической вязкости при +100 °С, зимние - при +100 °С и

-18

°С. Всесезонные масла обозначаются дробью - в числителе

указывается класс вязкости зимнего, а в знаменателе - летнего

масла (табл. 7.6).

Структура обозначений моторных масел включает группу

букв и цифр. Буква М указывает на принадлежность к моторным

маслам. Следующие через дефис цифры характеризуют класс

кинематической вязкости (при обозначении дробными цифрами

в числителе указывается класс вязкости масла при -18 °С, а в

знаменателе - класс вязкости при - +100 °С). Прописные буквы

после цифр (А, Б, В, Г, Д, Е) указывают на принадлежность к

группе масел по эксплуатационным свойствам (табл. 7.7). Индекс

218

Таблица 7.6

Классы вязкости моторных масел (ГОСТ 17479.1-85)

Класс вязкости

Зз

:о

/10

з/12

/14

/10

/14

/16

Кинематическая вязкость,

мм

/с

100

°С

>3,8

>4,1

>5,6

свыше 5,6 до 7,0 включительно

7,0 до 9,3

9,3 до

11,

до

12,5

до

14,5

до

16,3

до

21,

21,9

до

26,1

7,0 до 9,3

5,6 до 7,0

7,0 до 9,3

9,3 до

11,

9,3 до

11,

11,5

до

12,5

до

14,5

9,3 до

11,

12,5

до

14,5

до

16,3

°С, не более

1250

2600

6000

10400

1250

2600

6000

10400

"1"

у букв обозначает что масло предназначено для бензиновых

двигателей, а "2" - для дизельных. Универсальные моторные

масла, предназначенные для использования как в дизелях, так и

в карбюраторных двигателях одного уровня форсирования (обо-

значаемые одинаковой буквой) индекса в обозначении не имеют.

Универсальные моторные масла, принадлежащие к разным

группам, должны иметь двойное обозначение, в котором первое

характеризует качество масла при применении в дизелях, вто-

рое - в бензиновых двигателях.

В необходимых случаях применяют дополнительные индек-

сы:

"рк"

рабоче-консервационные

масла,

"з"

- масло, содержа-

щее вязкостную (загущающую) присадку,

"цл"

- для циркуляци-

онных и

лубрикаторных

смазочных систем, "20", "30" - значение

219