О чем свидетельствует существенное снижение температуры вспышки масла

О чем свидетельствует существенное снижение температуры вспышки масла

Воздействие температуры на моторное масло это важный фактор, принимаемый во внимание, когда работает большой парк транспортных средств. За исключением электрических, все транспортные средства оборудованы двигателями внутреннего сгорания, питаемыми газом, бензином или дизельным топливом.

Все двигатели требуют смазки, и эта функция обеспечивается маслом. Это масло должно выполнять многочисленные и разные задачи во время работы двигателя, основная функция – смазывать все детали, снижая трение и предотвращая или снижая контакт металла по металлу. Масло предотвращает соприкосновение поверхностей двух деталей друг с другом, как показано на рис. 1 и рис. 2

Рис. 1: Работа без смазки.

Рис. 2: Работа со смазкой.

ВЯЗКОСТЬ

Когда масло нагревается, его вязкость падает. Рецептура масла такова, что оно должно прокачиваться по масляной системе, так быстро, как это возможно, когда холодно, при запуске, должно смазывать все детали за несколько секунд пуска двигателя. Это же масло должно осуществлять смазку всех компонентов при нормальных рабочих температурах. Различные условия окружающей среды будут предъявлять различные требования к маслу, но оно должно оставаться достаточно жидким (низкая вязкость) когда холодно, и течь по системе, и достаточно густым (высокая вязкость) когда жарко, чтобы продолжать разделять движущиеся детали.

Эти характеристики позволяют моторным маслам быть достаточно вязкими при нормальных рабочих температурах. Минута и температура выходит за рамки запланированных параметров и эффективность смазывания уже под угрозой. Например, если используется масло со слишком высокой начальной вязкостью при запуске, то на холоде потребуется относительно долгое время, чтобы маслу достичь всех деталей. Если используется масло с очень низкой вязкостью, то это приведет к тому, что все детали двигателя будут работать старте «легко», но плёнка масла будет уже слишком тонка для необходимого смазывания деталей при рабочей температуре. Всесезонные масла содержат базовое масло и присадки, которые позволяют им работать именно так как надо – пленка масла не слишком толстая на старте и не слишком тонкая при рабочей температуре. Вот почему правильный выбор масла для двигателя, с учётом окружающей среды, важен для работы двигателя и срока его службы. Этот выбор всегда должен быть сделан с учетом требований производителей оборудования.

Как ранее упоминалось, вязкость масла будет падать с ростом температуры. Стандартное всесезонное моторное масло 15W40, чаще всего используемое в Южной Африке, имеет начальную вязкость при 40°C примерно 110 мм 2 /с (сантистокс) и рабочую вязкость при 100°C примерно 14,5 мм 2 /с (см. рис. 3).

Рис. 3.

Другое важное правило, которое может быть применимо к рабочей вязкости моторного масла: если рабочая вязкость масла падает ниже 10 мм 2 /c, то масляная плёнка слишком тонкая для того чтобы качественно смазывать все детали двигателя (см. рис. 4).

Рис. 4.

В двигателе есть два главных режима смазывания, это гидродинамическое смазывание (смазка коленчатого вала под давлением) и граничное смазывание (смазывание вокруг поршней без давления). В обоих случаях толщина масляной плёнки важна, но в первую очередь она важна для гидродинамического трения.

Принимая во внимание тот факт, что в результате нагрева двигателя, его детали расширяются, двигатель сконструирован таким образом, что при оптимальной рабочей температуре, детали расширяются до «нужных» размеров. Если оптимальная температура не достигается, то расширение будет или чрезмерным или недостаточным и может послужить причиной снижения эффективности работы двигателя.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ СМАЗЫВАНИЕ

Гидродинамическое смазывание происходит следующим образом: масло качается масляным насосом через теплообменник и затем через фильтрационную систему к коленчатому валу под давлением. При рабочей температуре этот процесс происходит почти сразу (см. рис. 5).

Рис. 5: Снабжение маслом от масляного насоса.

Когда начинается вращение, давление масла, которое создается между подшипниками скольжения (вкладышами) и шейками коленчатого вала, создает масляный клин (см. рис. 6).

Рис. 6.

ГРАНИЧНОЕ СМАЗЫВАНИЕ

Граничное смазывание происходит у всех деталей двигателя, которые смазываются не под давлением. Детали попадающие в эту категорию: поршни, поршневые кольца, кулачки распредвала, толкатели, рокеры (коромысла), клапаны, цепь ГРМ и проч. (см. рис. 7).

Рис. 7.

Для эффективной работы при граничном смазывании происходит постоянное возобновление смазки, также моторные масла содержат в себе противоизносные присадки, понижающие трение и износ даже когда полная гидродинамическая пленка масла отсутствует. Постоянное возобновление смазки достигается распылением через форсунки или разбрызгиванием. Все двигатели нового поколения оснащены поршневыми охлаждающими форсунками, чтобы обеспечить должное охлаждение поршня и смазку юбки поршня. Это масло покрывает детали во время движения с целью снизить трение, и в это же время, смазка постоянно уносится от деталей, но постоянно возобновляется свежей порцией масла, разбрызгиванием или распылением в рабочую зону (см. Рис. 7.1 и 7.2).

Рис. 7.1: Масло распыляется в поршень посредством форсунки.

Рис. 7.2.

НИЗКАЯ РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Надо помнить, если оптимальная рабочая температура масла не достигнута, двигатель будет работать и смазываться неэффективно.

Если рабочая температура в картере ниже 90°С, когда водная система охлаждения имеет оптимальную температуру, тогда будет иметь место дополнительное охлаждение масла, охлаждающего детали двигателя, такие как юбка поршня или коленвал. Это мешает температурному расширению и увеличению размеров, а соответственно и установлению нужного зазора между деталями. Для примера, гильза цилиндра расширяется из-за теплоты сгорания, но поршень будет чрезмерно охлаждаться из-за низкой температуры масла. Зазор между поршневыми кольцами, юбкой поршня и гильзой цилиндра не будет оптимальным, как результат неэффективный процесс сгорания, который, в свою очередь, усилит процесс разбавления масла с топливом, образование сажи и ухудшит эффективность расхода топлива.

Дополнительная проблема, которая не так заметна, это образование кислот в масле. В холодном двигателе конденсируется влага, содержащаяся в атмосферном воздухе, и вода является нормальным продуктом сгорания. Когда топливо сгорает, продукты сгорания попадают в масло и, в присутствии воды, они образуют разрушительные кислоты. Если температура масла слишком низка, это создает идеальную среду для такого процесса. При нормальных рабочих температурах, большая часть воды испаряется, и кислота не может уже так легко образовываться. При низкой температуре масла они образовываются, и могут стать причиной химической кислотной атаки на лёгкие металлы, что может снизить ожидаемый срок службы двигателя.

Эта проблема может усугубиться, если при низкой температуре масло будет слишком густым, для того чтобы быть эффективно отфильтрованным, сработает байпассный клапан, и почти непрерывно через масляную магистраль будет идти какая-то часть не отфильтрованного масла. Это может быстро привести к ускоренному износу. Из-за переохлаждения, эффективность уплотнений может быть недостаточной, возможно возникновение утечек масла и/или рост загрязнений. Все эти факторы могут привести к уменьшению срока службы двигателя. Безопасная температура масла и вязкость показана на рис. 8.

Рис. 8.

ВЫСОКАЯ РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Высокая рабочая температура может быть гораздо более вредной для нормальной работы двигателя. И хотя общеизвестно, что более высокая температура предполагает более эффективную работу двигателя, всё же есть оптимальный диапазон рабочих температур и их ограничения, превышение которых может закончиться катастрофическим износом. Высокая температура угрожает деталям смазываемым в режиме гидродинамической смазки больше, чем деталям смазываемым в режиме граничного смазывания.

Когда рабочая температура масла вырастает, вязкость падает, и давление масла тоже падает. При нормальной рабочей температуре масло способно более чем хорошо выполнять свою смазывающую функцию, но когда рабочая температура вырастает выше нормального диапазона, масло становится слишком жидким для того чтобы хорошо смазывать детали двигателя, особенно когда приложена дополнительная нагрузка, например, как в случае с нижней головкой шатуна и его крышкой. Когда температура вырастает, металлические детали расширяются и зазор, между ними, уменьшается.

Масло теряет вязкость, позволяя происходить контакту между шатунными подшипниками скольжения и шейкой коленчатого вала, особенно в процессе такта сжатия и сгорания (см. рис. 9).

Рис. 9

Такая ситуация может привести к интенсивному износу подшипника в зоне контакта. Если работа при таких условиях продолжится, это приведёт, в конечном счёте, к катастрофическому износу и поломке двигателя, как это показано на фотографиях ниже:

Проблема высокой температуры масла усугубляется и далее, постоянный контакт шейки вала и подшипника увеличивает трение и, следовательно, генерирует дополнительное тепло. Температура масла идет вверх, масло начинает окисляться, что можно определить посредством анализа масла. Как только температура масла поднимается выше 125°C, масло становиться настолько жидким, что оно начинает обходить поршневые кольца и гореть в процессе сгорания топлива. Масло, по сравнению с топливом, находится в очень низкой концентрации, и, в основном, его не видно при выхлопе. В такой ситуации, возрастает расход масла, и частые доливки должны поддерживать необходимый уровень масла. Во время доливки вы освежаете масло, освежаете пакет присадок, и разбавляете загрязнения и продукты деградации масла. Это обстоятельство, когда продукты окисления старого масла разбавляются, часто становится причиной затрудняющей их определение во время анализа масла. Та же проблема происходит, когда частицы износа, появившиеся в результате повышенного уровня износа, разбавляются свежим маслом, и уменьшается их концентрация. Рисунок 10 иллюстрирует, как попадание загрязнений влияет на показатели износа, показывает, как повышенный уровень износа начинает выглядеть нормально, как только начинает расти расход (доливки) масла.

Рис. 10: Попадание загрязнений, повышенный износ и зависимость расхода масла от показатели износа.

Эта проблема часто остаётся не замеченной до серьёзной поломки. Очень часто проблема не определяется сразу, и отказы списываются на счёт недостаточного смазывания, т.к. эти виды неисправностей очень похожи. Шатуны перегреваются до синего каления, шатунные вкладыши заедают и начинают вращаться в крышке, приводя в негодность и сами подшипники и корпус. И это всё происходит при исправном масляном насосе и пригодном масле в картере.

Показателем такой поломки, которая отличает её от неисправности происходящей из-за плохого смазывания, является состояние масляного насоса и юбки поршня. Если произошёл отказ из-за масляного голодания, когда в картере нет масла, в большинстве случаев масляный насос будет сломан или шестерни насоса будут уже синими, а юбка поршня будет иметь следы задиров. В случае перегрева, масляный насос может быть бесцветным, но не синим, и точно не быть сломанным. Юбки поршня, обычно, не повреждены.

Это проблема чаще случается на новых или недавно прошедших капремонт двигателях, т.к. зазоры с новыми деталями намного меньше, чем со старыми. Из-за меньшего зазора, меньше возможное тепловое расширение и, следовательно, такие неисправности случаются чаще. Эти неисправности будут чаще происходить на шейке вала с наименьшим зазором.

В заключение, хотелось бы сказать, что перед отправкой дорогих машин в работу, особенно с тяжелыми условиями окружающей среды, необходимо выполнить следующее:

Источник

Температура возгорания моторного масла

В оборудовании, автомобильном моторе в качестве смазки используется масло. Температурные показатели жидкости заметно влияют на проявляемые свойства. Но наиболее опасно превышение тепловых характеристик.

Какие же значения считаются нормой? Чем угрожает вспышка и воспламенение субстанции? Как действовать в таких ситуациях?

Оптимальная температура моторного масла

Используемые в промышленности группы материалов, предназначенные для смазывания гидравлических передач, оборудования, измерительной аппаратуры, станков, имеет разнообразный режим эксплуатации.

Как правило, рабочая температура находится в диапазоне 40–60 °C. Но с развитием технологий все чаще стали появляться механизмы с повышенным уровнем нагрузок, требованиями к стойкости масла к окислению в течение нескольких тысяч часов эксплуатации, функциональным режимом до 100 °C.

Рабочая температура материала зависит от его вязкости. Чем выше ее уровень, тем при больших тепловых нагрузках будут сохраняться эксплуатационные свойства индустриального масла.

Нормирование параметров для мало- и средневязкого материала производится при температуре 50 °C, а тяжелого (высоковязкого) – при 100 °C.

Рабочий диапазон эксплуатации масла ограничивается двумя величинами. Нижнее значение – это температура застывания, а верхнее – воспламенения паров.

Для механизмов опасна любая крайность, а при достижении больших тепловых показателей появляется угроза загорания мотора.

Вспышка и воспламенение индустриального масла

Эти два параметра относятся к высокотемпературным критическим точкам эксплуатации.

Определение

При повышении температуры материала начинается его испарение с образованием газовой смеси над поверхностью. Если к возникшему облаку поднести источник открытого огня, произойдет быстрогаснущая вспышка, которая не приведет к возгоранию масла.

Наименьшая температура, при которой происходит описанный процесс, называется температурой вспышки вещества.

Если продолжать нагрев материала, то в определенный момент загорится само масло, причем огонь продержится в течение пяти секунд и дольше. В этот момент фиксируется температура возгорания масла.

Причины

Во-первых, тепловые параметры вещества могут изменяться в течение его эксплуатации. Во время использования смазки происходят процессы окисления, внутренние химические реакции. Образуются смеси с лаками, красками, появляются нагар, вкрапления мелких частиц, образующихся при трении деталей мотора.

Данные процессы ускоряются при работе агрегата в условиях повышенных температур, самовоспламенении.

Во-вторых, при возникновении подтекания горючего, например, в автомобильном двигателе. Бензин или дизельное топливо имеют более низкие тепловые показатели вспышки. Смешиваясь со смазкой, они понижают значения температуры возгорания моторного масла.

Для жидких веществ наиболее часто устанавливают и используют показатели вспышки. Есть два метода определения ее температуры в открытой емкости (Кливленда) и закрытом тигле (Пенкси-Мартенса). Эти два способа дают приблизительно одинаковые значения, погрешность составляет не более 20 °C.

Для топлива температуру вспышки определяют в закрытом тигле в соответствии с ГОСТ 6356-75, тогда как для моторных масел применяют метод Кливленда (открытый).

Рассмотрим значения тепловых показателей для некоторых жидкостей.

Из таблицы видно, что тепловые показатели топлива заметно ниже, чем у веществ, применяющихся для смазки двигателей.

Для масел, применяемых в процессе приготовления пищи, используется показатель «точка дымления». Это температура, при которой субстанция начинает разлагаться и терять свойства.

Например, подсолнечное нерафинированное масло становится непригодным для употребления уже при 107 °C. А самую высокую тепловую обработку допускается проводить с использованием топленого масла (гхи). Оно сохраняет характеристики до 252 градусов Цельсия.

Признаки

Основанием для того, чтобы заподозрить критическое повышение температуры в двигателе, могут стать:

При возникновении одного или нескольких признаков перегрева мотора стоит немедленно приступить к устранению появившейся проблемы.

Опасность

При перекаливании снижается вязкость смазывающего состава.

Это, в свою очередь, приводит к:

Что делать при возгорании моторного масла

Если все-таки первые признаки перегрева оборудования были проигнорированы, и начался процесс горения, то прежде всего надо вызвать бригаду МЧС. Затем остановить работу механизма, по возможности его обесточить и приступить к тушению пламени.

Гасить огонь, возникший в масляной среде, водой нельзя. Вода тяжелее масла и не растворяет его, а опускается ниже, начинает испаряться и затруднять мероприятия по ликвидации пожара. Лучше всего использовать углекислотный или порошковый огнетушитель, который перекроет доступ воздуха к пламени и остановит реакцию окисления.

Чтобы не допустить возгорания моторного масла, надо постоянно контролировать температурный режим работы агрегатов, заботиться об охлаждении нагревающихся механизмов и своевременно производить замену смазочного материала.

Источник

Температура вспышки индустриального масла

Что такое температура вспышки индустриального масла? От каких показателей она зависит? Обо этом всем и не только расскажем дальше в статье.

В общем случае температурные характеристики индустриальных масел характеризуют критические точки их эксплуатации – высокотемпературные и низкотемпературные. К первым относят температуру вспышки и температуру воспламенения. Ко вторым – температуру застывания, равновесную температуру застывания и температуру помутнения.

Температура вспышки

Это температура, при которой происходит образование смеси паров нагреваемого нефтепродукта с окружающим воздухом, вспыхивающей при действии огня, но очень быстро гаснущей в связи с низкой интенсивностью испарения.

Температура воспламенения

Если индустриальное масло продолжать нагревать, то оно достигнет следующей точки – температуры воспламенения. При ней процесс горения масла происходит на протяжении не менее, чем пяти секунд.

В большинстве случаев температуру вспышки указывают среди типовых характеристик индустриальных масел. Она определяется фракционным составом масла и структурой молекул его базовых компонентов.

Температура вспышки индустриальных масел важна по нескольким причинам. Во-первых, она показывает пожароопасность масла, поэтому при покупке этого продукта желательно выбирать масла с более высоким значением температуры вспышки. Во-вторых, она дает представление о наличии летучих фракций в масле, испаряющихся быстрее в работающем двигателе (расход масла на угар). В-третьих, понижение температуры вспышки, выявленное при проведении анализа масла, указывает на его разбавление топливом.

Если замечено понижение температуры вспышки вместе с понижением вязкости индустриального масла, то это является тревожным сигналом – необходимо срочно проводить поиск неисправностей системы зажигания или системы подачи топлива.

Определение температуры вспышки

На практике температуру вспышки индустриального масла можно определить с помощью двух методов – в открытом и закрытом тигле.

Метод открытого тигла еще называют методом Кливленда, а метод закрытого тигла – методом Пенкси-Мартенса. Разница найденного численного значения температуры вспышки индустриального масла с помощью приведенных методов в большинстве случаев не превышает 20 ºС.

Для индустриальных масел применяется в основном метод открытого тигла (Кливленда). Метод закрытого тигла (Пенкси-Мартенса) используют в основном для определения температуры вспышки топлив. Но на практике бывают случаи определения данного параметра индустриальных масел с помощью метода Пенкси-Мартенса.

Значение температуры вспышки для основных марок индустриальных масел

Марка масла

Температура вспышки,определяемая в открытом тигле, °С, не ниже

Источник

Как определение температуры вспышки масла помогает в диагностике оборудования

Для продления срока бесперебойной службы промышленного оборудования необходимо непрерывное отслеживать и контролировать первопричины износа. Своевременный анализ масла, находящегося в системе смазки, позволяет выявить разгерметизацию и попадание в нее абразивов, охлаждающих жидкостей и топлива.

По небольшому образцу работающего/отработанного масла можно оценить состояние как самого масла и степень его отработки, так и состояние смазываемого механизма без остановки производства. Одно из замечательных достоинств анализа масел как способа упреждающего обслуживания машин — это его невероятная чувствительность к слабым сигналам о зарождающихся неисправностях.

Что происходит в топливной системе во время эксплуатации оборудования?

В работающем механизме при повышении температуры масло разжижается и частично теряет свои смазывающие свойства. Трение увеличивается, ускоряется износ. Это приводит к дальнейшему повышению температуры, начинается кипение. Более легкие фракции нефтепродукта испаряются и заполняют масляный картер. В какой-то момент происходит самовозгорание или микровзрыв образовавшейся смеси из паров и кислорода.

Когда сгорание углеводородов происходит не полностью или в неподходящих условиях, образуются шлаки и сажа. По сути, они становятся абразивами в системе смазки. Твердые продукты забивают масляную систему, трубопроводы, полости, грязеуловители и фильтры. Как результат, механизм начинает быстро изнашиваться и вскоре выходит из строя. В большинстве случаев остановка производства из-за поломки оборудования влечет более высокие затраты по сравнению с ремонтом или заменой оборудования.

Суть мини-метода по определению температуры вспышки в закрытом тигле

В лаборатории SGS помимо стандартного метода используется мини-метод, основанный на опыте французских коллег из лаборатории SGS Vernolab. Преимущество данного анализа масел заключается в том, что для него требуется небольшое количество заборного образца (250 мл). Это позволяет не нарушать объем масла в системе работающего механизма.

Как проводится тестирование? Образец масла закладывается в закрытый тигель, нагревается до необходимой температуры, после чего на него кратковременно воздействуют источником воспламенения для определения температуры вспышки масла.

Температура вспышки масла — это температура, при которой в условиях испытания масло выделяет достаточное количество паров для образования воспламеняющейся смеси с воздухом. Более низкая температура вспышки свидетельствует о большем испарении с повышением температуры нагрева.

Эта характеристика служит показателем однородности масла, степени его загрязнения (например, бензином или дизельным топливом), а также соответствия его тем образцам, которые были выбраны для той или иной цели.

На что влияет температура вспышки масла? Интерпретация результатов анализа масла и дальнейшие действия

Наши диагносты установили критическую точку кипения — это 180 градусов. Если при этой температуре и ниже происходит вспышка, это говорит об износе механизма, проблемах с его эксплуатацией и регулировками. По результатам анализа, в зависимости от рекомендаций, необходимо устранить разгерметизацию топливной системы, произвести ремонт или техническое обслуживание механизма, чтобы устранить попадание топлива в масло.

Помните: стабильная работа промышленного предприятия напрямую зависит от работоспособности оборудования и его состояния.

О КОМПАНИИ SGS

Группа SGS является мировым лидером на рынке контроля, экспертизы, испытаний и сертификации. Основанная в 1878 году, сегодня SGS признана эталоном качества и деловой этики. Более 94,000 сотрудников работает в сети SGS, насчитывающей свыше 2,600 офисов и лабораторий по всему миру со штаб-квартирой в Женеве, Швейцария.

Источник