На что влияет вязкость дизельного топлива. Основные физико-химические свойства дизельного топлива и их влияние на работу дизеля. Свойства и показатели ДТ, влияющие на образование отложений

ГОСТ Р 55475-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОПЛИВО ДИЗЕЛЬНОЕ ЗИМНЕЕ И АРКТИЧЕСКОЕ ДЕПАРАФИНИРОВАННОЕ

Технические условия

Dewaxed winter and arctic diesel fuel. Specifications

ОКС 75.160.20

Дата введения 2014-07-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 июля 2013 г. N 292-ст

4 В настоящем стандарте учтены требования технического регламента Таможенного союза ТР ТС 013/2011 "О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту" , утвержденного решением комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011 г. N 826

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ


Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет (gost.ru)

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на депарафинированное зимнее и арктическое дизельное топливо (далее - дизельное топливо) для быстроходных дизельных двигателей наземной техники. Дизельное топливо получают на основе среднедистиллятных фракций при переработке нефти и газовых конденсатов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.580-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Определение и применение показателей прецизионности методов испытаний нефтепродуктов

ГОСТ Р 12.4.246-2008 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук. Перчатки. Общие технические требования. Методы испытаний

ГОСТ Р ЕН ИСО 2719-2008 Нефтепродукты. Методы определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски-Мартенса

ГОСТ Р ЕН ИСО 3405-2007 Нефтепродукты. Метод определения фракционного состава при атмосферном давлении

ГОСТ Р ИСО 3675-2007 Нефть сырая и нефтепродукты жидкие. Лабораторный метод определения плотности с использованием ареометра

ГОСТ Р ИСО 12156-1-2006 Топливо дизельное. Определение смазывающей способности на аппарате HFRR. Часть 1. Метод испытаний

ГОСТ Р ЕН ИСО 12205-2007 Нефтепродукты. Определение окислительной стабильности дистиллятных топлив

ГОСТ Р ЕН 12916-2008 Нефтепродукты. Определение типов ароматических углеводородов в средних дистиллятах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с детектированием по коэффициенту рефракции

ГОСТ Р ЕН ИСО 14596-2008 Нефтепродукты. Определение содержания серы методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии с дисперсией по длине волны

ГОСТ Р ЕН 15195-2011 Нефтепродукты жидкие. Средние дистиллятные топлива. Метод определения задержки воспламенения и получаемого цетанового числа (DCN) сжиганием в камере постоянного объема

ГОСТ Р ЕН ИСО 20846-2006 Нефтепродукты. Определение содержания серы методом ультрафиолетовой флуоресценции

ГОСТ Р ЕН ИСО 20847-2010 Нефтепродукты. Определение серы в автомобильных топливах методом рентгенофлуоресцентной энергодисперсионной спектрометрии

ГОСТ Р 51069-97 Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром

ГОСТ Р 51947-2002 Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии

ГОСТ Р 52660-2006 (ЕН ИСО 20884:2004) Топлива автомобильные. Метод определения содержания серы рентгенофлуоресцентной спектрометрией с дисперсией по длине волны

ГОСТ Р 52709-2007 Топлива дизельные. Определение цетанового числа

ГОСТ Р 53203-2008 Нефтепродукты. Определение серы методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии с дисперсией по длине волны

ГОСТ Р 53708-2009 Нефтепродукты. Жидкости прозрачные и непрозрачные. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости

ГОСТ Р 54279-2010 Нефтепродукты. Методы определения температуры вспышки в аппарате Пенски-Мартенса с открытым тиглем

ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.018-93 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывобезопасность статического электричества. Общие требования

ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения

ГОСТ 12.4.010-75 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты. Рукавицы специальные. Технические условия

ГОСТ 12.4.011-89 Система стандартов безопасности труда. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация

ГОСТ 12.4.020-82 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук. Номенклатура показателей качества

ГОСТ 12.4.021-75 Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования

ГОСТ 12.4.034-2001 (ЕН 133-90) Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Классификация и маркировка

ГОСТ 12.4.068-79 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты дерматологические. Классификация и общие требования

ГОСТ 12.4.103-83 Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация

ГОСТ 12.4.111-82 Система стандартов безопасности труда. Костюмы мужские для защиты от нефти и нефтепродуктов. Технические условия

ГОСТ 12.4.112-82 Система стандартов безопасности труда. Костюмы женские для защиты от нефти и нефтепродуктов. Технические условия

ГОСТ 2.4.121-83 Система стандартов безопасности труда. Противогазы промышленные фильтрующие. Технические условия
_______________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 12.4.121-83 , здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 17.2.3.02-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями

ГОСТ 33-2000 (ИСО 3104-94) Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости

ГОСТ 1461-75 Нефть и нефтепродукты. Метод определения зольности

ГОСТ 1510-84 Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

ГОСТ 2177-99 (ИСО 3405-88) Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава

ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб

ГОСТ 3122-67 Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа

ГОСТ 5066-91 (ИСО 3013-74) Топлива моторные. Методы определения температуры помутнения, начала кристаллизации и кристаллизации

ГОСТ 6356-75 Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле

ГОСТ 19433-88 Грузы опасные. Классификация и маркировка

ГОСТ 19932-99 (ИСО 6615-93) Нефтепродукты. Определение коксуемости методом Конрадсона

ГОСТ 22254-92 Топливо дизельное. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре

ГОСТ 27574-87 Костюмы женские для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий. Технические условия

ГОСТ 27575-87 Костюмы мужские для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Условные обозначения и коды ОКП

3.1 В условном обозначении при заказе и в нормативных документах указывают обозначение марки дизельного топлива и предельную температуру фильтруемости со ссылкой на настоящий стандарт.

Примеры

1 Топливо дизельное зимнее ДТ-З-К3(К4, К5) минус 32 по ГОСТ Р 55475-2013 .

2 Топливо дизельное зимнее ДТ-З-К3(К4, К5) минус 38 по ГОСТ Р 55475-2013 .

3 Топливо дизельное арктическое ДТ-А-К3(К4, К5) минус 44 по ГОСТ Р 55475-2013 .

4 Топливо дизельное арктическое ДТ-А-К3(К4, К5) минус 48 по ГОСТ Р 55475-2013 .

5 Топливо дизельное арктическое ДТ-А-К3(К4, К5) минус 52 по ГОСТ Р 55475-2013 .

3.2 Классификация групп продукции (коды ОКП) приведена в таблице 1.


Таблица 1 - Коды ОКП

	Климатические условия применения, экологический класс топлива Атмосферная или фракционная перегонка нефти основана на различных температурах кипения отдельных компонентов, в результате чего получают отдельные дистилляты или фракции. При атмосферной дистилляции получают следующие фракции: бензин, нефть, газ и остаточное мазут. Бензиновую фракцию перегоняют при температуре от 30 до 200 ° С и в основном используют для автомобильного бензина. Фракцию, которая перегоняется в диапазоне от 160 до 200 ° С, иногда удаляют в виде отдельной бензиновой фракции и используют в качестве бензинового растворителя и для получения белого спирта.
	Зимнее (З)	Арктическое (А)

4 Технические требования

4.1 Дизельное топливо должно соответствовать требованиям настоящего стандарта и изготовляться по утвержденной технологии.

4.2 По физико-химическим и эксплуатационным показателям дизельное топливо в зависимости от климатических условий применения (З, А) и предельной температуры фильтруемости (минус 32, 38, 44, 48, 52) должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.


Таблица 2 - Требования к топливу

Наименование показателя Перед сжиганием в цилиндрах различных двигателей испаренное карбюраторное топливо образует с воздухом однородную смесь, которая в сжатом состоянии зажигается электрической искрой. Условия использования карбюраторов определяют наиболее важные требования к их качеству - легко испаряются, а не взрываются в сжатом воздухе, смешанном с воздухом, легко протекать через топливную систему. Детонационное сопротивление является наиболее важным свойством карбюраторного топлива. Внешний признак детонации - это так называемое нытье, стучащее на велосипеде.	Значение					Метод испытания
1 Цетановое число, не менее
7 Коксуемость 10%-ного остатка разгонки, % масс., не более
15 Фракционный состав:							Химические факторы производственной среды. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны
		Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда
		Методические указания по газохроматографическому измерению концентраций углеводородов C - С (раздельно) в воздухе рабочей зоны (приложение 9)
	Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.7.1322-03	Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления. Порядок накопления, транспортирования, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов
		Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест
	Правила перевозки жидких грузов наливом в вагонах-цистернах и вагонах бункерного типа для перевозки нефтебитума (утверждены Советом по железнодорожному транспорту государств - участников СНГ 22 мая 2009 г. N 50) (в редакции с изменениями и дополнениями, утвержденными протоколами заседаний Совета по железнодорожному транспорту государств - участников СНГ от 23.11.07, 30.05.08, 22.05.09)

Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2013

Основными свойствами дизельного топлива, применяемого в двигателях с воспламенением от сжатия, является его самовоспламеняемость (цетановое число), фракционный состав, вязкость, коксуемость, зольность и т. п.

Цетановое число - показатель, характеризующий самовоспламенение дизельного топлива в цилиндре дизеля. Цетановое число определяют на специальной одноцилиндровой малолитражной моторной установке типа ИТ9-3 (ГОСТ 3122-52). В качестве первичного эталона используют топливо, состоящее из смеси цетана и альфа-метилнафталина.

Цетан - чистый углеводород CH3-(CH2)14-CH3 парафинового ряда, который обладает очень хорошими воспламенитель-ными свойствами и обеспечивает мягкость работы дизеля. Его цетановое число условно принято за 100 единиц.

Альфа-метилнафталин -ароматический углеводород (СцНю), трудно воспламеняющийся, имеет большой период задержки самовоспламенения. Его цетановое число условно принято за нуль. Смешивая цетан с альфа-метилмафгалижш в разных пропорциях, получают эталонную топливную смесь с цетановыми числами от 0 до 100.

Склонность испытываемого дизельного топлива к воспламенению оценивают сравнением его с эталонным топливом. Так, например, если при испытании дизельного топлива воспламеняемость его оказалась равноценной эталонной смеси, состоящей из 45% цетана и 55% альфа-метилнафталина, значит, цетановое число испытываемого топлива равно 45. Следовательно, цетановым числом называется показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный такому процентному (по объему) содержанию цетана в смеси с альфа-метилнафталином, который по характеру сгорания, по самовоспламеняе, мости соответствует испытываемому топливу. От величины цетанового числа зависит жесткость работы дизеля и удельный расход топлива.

Применение топлива с низким цетановым числом приводит к увеличенному периоду задержки или запаздыванию самовоспламенения. В этом случае в камере сгорания накапливается большая масса топлива, которая затем мгновенно сгорает (взрывное горение). При этих условиях давление в цилиндре нарастает скачкообразно, происходит жест кая работа дизеля (слышится металлический стук), вследствие этого происходит большая нагрузка на коренные подшипники, повышается их износ и выход из строя.

На рис. 3 показана зависимость жесткости (нарастания давления) работы дизеля от величины цетанового числа топлива. Замеченный стук в дизеле тепловоза связан не только с низким цетановым числом дизельного топлива, но и может зависеть от уменьшения степени сжатия, понижения температуры воды в системеохлаж-дения и т. д. В зимнее время при пуске холодного дизеля также может наблюдаться работа дизеля со стуком, однако по мере прогрева дизеля стук в нем пропадает. Жесткая работа дизеля также может наблюдаться при большом опережении впрыска топлива, а при уменьшении опережения впрыска, наоборот, работа дизеля становится мягче.

При нормальном цетановом числе период запаздывания воспламенения топлива мал, оно воспламеняется сразу же при входе в камеру сгорания. Давление в цилиндре нарастает плавно, двигатель работает мягко, без стуков и процесс сгорания топлива в цилиндре идет нормально. Дизельное топливо с чрезвычайно высоким цетановым числом (выше 70-75) не успевает полностью перемешиваться с воздухом, в результате чего оно преждевременно воспламеняется в цилиндре дизеля. Сам процесс сгорания происходит при недостаточном количестве воздуха, вследствие чего топливо догорает на линии расширения; от этого падает экономичность дизеля, появляется дымный выхлоп, увеличивается нагарообразование и т. д.

Дизельное топливо, используемое на тепловозах железнодорожного транспорта, имеет цетановое число не ниже 40. Это обеспечивает нормальное сгорание топлива и мягкую работу дизеля. Проведенными работами на автотракторных дизелях установлено, что применение топлива с большим цетановым числом значительно уменьшает его удельный расход (рис. 4) и сокращает время на запуск дизеля. Так, например, при использовании топлива с цетановым числом 53 дизель можно запустить через 3 сек, а топлива с цетановым числом 38 - через 45-50 сек. Цетановое число зависит также от химического состава топлива, т. е. от соотношения в топливе основных групп углеводородов.

В табл. 4 приведено цетановое число некоторых углеводородов.

Таблица 4

Из табл. 4 видно, что самым высоким цетановым числом обладают парафиновые углеводороды, а самым низким - ароматические. Цетановое число, как правило, повышают путем введения в состав топлива специальных присадок, а также за счет улучшения технологии его изготовления.

Фракционный состав-показатель, характеризующий свойство топлива испаряться, т. е. переходить из жидкого состояния в газообразное при каких-то определенных температурах. Фракционный состав топлива определяют на специальной аппаратуре (рис. 5) следующим образом.

Рис. 5. Аппаратура для определения фракционного состава дизельного топлива: 1 - штатив; 2 - термометр; 3 -масляная трубка; 4 - холодильник; 5 - кожух; в - мерным цилиндр; 7 - горелка; 8 - защитный кожух; 9 - колба В стандартную колбу заливают 100 мл* испытываемого топлива и нагревают горелкой. Пары топлива по отводной трубке попадают в холодильник, где конденсируются и стекают в мерный цилиндр. Падение первой капли топлива из трубки холодильника в мерный цилиндр принимают за температуру начала перегонки топлива. Затем по мере перегонки отмечают по термометру температуру, при которой в мерном цилиндре собираетсяопределенный процент отгона топлива (50; 90; 98%) или же процент отгона топлива, соответствующий определенным температурам (290; 340; 370°С).

Дизельное топливо для двигателей тепловозов, выпускаемое по ГОСТ 10489-63, должно иметь следующий фракционный состав:

50% зимнего (ТЗ) и летнего топлива (ТЛ) перегоняется соответственно при температуре не свыше 275 и 290°С, а 98% зимнего и летнего топлива должно перегоняться соответственно при температуре не свыше 340 и 360°С. Чем ниже температура перегонки топлива (98%), тем меньше в нем фракций, которые трудно испаряются.

Для быстроходных тепловозных дизелей, где очень мало времени приходится на процессы смесеобразования и испарения, должно применяться топливо с меньшим содержанием фракций с высокой температурой кипения. Дизельное топливо утяжеленного фракционного состава ухудшает смесеобразование, медленно испаряется, в смеси остаются недоиспарившиеся капельки, в результате чего догорание топлива происходит во время такта расширения, сгорание получается неполным, наблюдается дымный выхлоп, повышается нагарообразование, закок-совывание форсунок, увеличивается расход топлива, не реализуется полная мощность дизеля.

Использование топлива с чрезмерно облегченным фракционным составом снижает цетановое число, уменьшает вязкость, увеличивает износ топливной аппаратуры. За счет быстрого испарения большого количества подготовленной смеси вызывается резкое нарастание давления в цилиндре и жесткая работа дизеля.

Вязкость - показатель, характеризующий внутреннее трение жидкости, т. е. трение, возникающее между молекулами жидкости (слоями) при их перемещении под действием внешней силы. Величина вязкости выражается в единицах динамической или кинематической вязкости и в условных единицах.

Динамической вязкостью, или коэффициентом внутреннего трения жидкости, называется сила сопротивления двух слоев жидкости площадью 1 см2, нахо дящихся на расстоянии 1 см друг от друга и перемещающихся один относительно другого под влиянием внешней силы в 1 дину со скоростью 1 см!сек.

Динамическая вязкость обозначается греческой буквой г] (эта) и выражается в системе единиц СГС (сантиметр-грамм-секунда) в честь французского ученого Ж- Пуазейля, в пуазах (сокращенно пз). Величина в 100 раз меньше пуаза называется сантипуазом (сокращенно спз). В единицах технической системы МКС (метр-килограмм-секунда) динамическая вязкость имеет размерность кг-сек1м2.

Существует следующее соотношение между динамической вязкостью, выраженной в системе СГС и МКС:

1 пз = 0,0102 кг сек/м2.

В настоящее время введена новая Международная система единиц -СИ. В этой системе за единицу силы принят ньютон (н), а за единицу динамической вязкости:

(1 «) (1 сек) : (1 м3).

Соотношения между новыми и старыми единицами вязкости следующие:

1 кг сек/м2 = 9,80665 м сек/м2=9,80665 кг сек/м2;

1 пз=1 дин сек! см2 = 0,1 н- сек/м2.

Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости данной жидкости к ее плотности при температуре определениягде V-кинематическая вязкость; - динамическая вязкость; (1 - плотность.

За единицу кинематической вязкости в системе СГС принят «стоке (ст)» (по имени английского ученого Дж. Стокса), а сотая часть называется сантистоксом (ест). Кинематическая вязкость в Международной системе единиц (СИ) измеряется квадратным метром на секунду и обозначается м2/сек. Для того чтобы реально представить себе величину вязкости в сантистоксах, следует иметь в виду, что вязкость дистиллированной воды при температуре плюс 20,2°С равна 1 ест. Если дизельное топливо поступает на тепловозы с вязкостью 3,5 ест при температуре плюс 20,2°С, то, следовательно, оно будетпочти в 3,5 раза медленнее, чем вода, вытекать через капиллярную трубку вискозиметра.

Динамическую и кинематическую вязкость определяют капиллярными вискозиметрами. Тип такого вискозиметра изображен на рис. 6. Он представляет собой У-об разную изогнутую стеклянную трубку с коленами А и Б. Колено А имеет два расширения, переходящие в капиллярную трубку 1. Между расширениями сделаны отметки а и б. В колене Б имеются отводной отросток 3 и расширенная емкость 2.

Для определения кинематической вязкости в вискозиметр путем засасывания вводят топливо и помещают его в ванну с жидкостью (глицерином, водой, прозрачным маслом и пр.). Температуру ванны доводят до 20±0,2°С (вязкость дизельного масла определяют при температуре 100°С). Засасывание топлива производят несколько выше деления а при помощи резинового шланга, надетого на отводную трубку вискозиметра, после чего измеряют (между отметками а и б) время истечения топлива через капиллярную трубку 1 и по формуле вычисляют его вязкость.

Условной вязкостью (ВУ) называется отношение истечения через калиброванное отверстие вискозиметра типа ВУ 200 мл топлива при определенной температуре ко времени истечения 200 мл дистиллированной воды при температуре плюс 20°С. Величина этого отношения принимается за число условных градусов. Вязкость является очень важным эксплуатационным показателем качества дизельного топлива. От нее зависят процессы испарения и сгорания топлива, а также долговечность и надежная работа топливной аппаратуры.

В табл. 5 приведен удельный расход топлива в зависимости от вязкости для четырехтактного двигателя У,и = 145 (поданным проф. Лосикова).

Рис. 6. Капиллярный вп скозиметр для определе ния кинематической вязкости: 1 - капиллярная трубка; 2 -расширенная емкость; 3-огводной отросток Таблица 5

Дизельное топливо с малой вязкостью обладает плохими смазывающими свойствами. Так как смазкой для плунжеров топливного насоса служит само топливо, то при применении топлива с малой вязкостью будет происходить повышенный износ форсунок и плунжерных пар. С понижением вязкости уменьшается объемная подача топлива, увеличивается при этом подтекание через неплотности в прецизионных парах насосов и форсунок, что приводит к уменьшению производительности насоса высокого давления, снижению давления впрыска и падению мощности дизеля.

Дизельное топливо, применяемое для тепловозов, имеет следующие пределы вязкости в ест при температуре 20°С:

Практика эксплуатации тепловозных дизелей показывает, что указанные пределы вязкости дизельного топлива обеспечивают нормальное сгорание и удовлетворительную работу топливной аппаратуры.

Зольность. После сгорания дизельного топлива в цилиндрах двигателя в незначительных количествах может образоваться зола, наличие которой может вызватьувеличенный износ деталей цилиндро-поршневой группы дизеля. Кроме того, она способствует увеличению прочности нагара в системе дизеля. Для дизельного топлива, применяемого на тепловозах, зольность топлива допускается не более 0,02%.

Коксуемость. Коксуемостью дизельного топлива называется процент содержания в топливе кокса (углистого остатка), полученного нагреванием топлива при высокой температуре (800-900°С) без доступа воздуха. Коксуемость характеризует очистку нефтепродуктов от асфаль-тосмолистых веществ и является показателем, по которому косвенным образом можно судить о склонности топлива к нагарообразованию и закоксовыванию форсунок. Коксуемость дизельного топлива допускается в пределах 0,005-0,10%.

Наибольшее количество коксующихся продуктов находится в фракциях дизельного топлива, имеющих более высокую температуру кипения. Поэтому ГОСТом предусматривается определение коксуемости по 10%-ному остатку топлива, который получается при фракционной перегонке. В дизельном топливе для тепловозов коксуемость 10%-ного остатка должна составлять не более 0,5%.

Коррозийные свойства топлива. Коррозийность топлива характеризуется наличием в нем воды, кислот, щелочей и сернистых соединений, содержание которых в топливе ГОСТом и техническими условиями строго ограничено.

Во всех топливах не должно быть водорастворимых кислот (серной, соляной, азотной) и щелочей (едкое кали, едкий натр), так как эти вещества вызывают сильную коррозию металлов. Для определения содержания водорастворимых кислот и щелочей в топливе берут в делительную воронку 50 мл топлива и такое же количество дистиллированной воды, подогретой до температуры 70-80°С, тщательно их перемешивают (взбалтывают). Если в топливе имеются кислоты или щелочи, они растворяются в воде.

После отстаивания воду через краник спускают в две пробирки. В одну пробирку с водой добавляют в качестве индикатора две-три капли метилоранжа, а в другую - три-четыре капли фенолфталеина. Если метилоранж окрасит воду в красный цвет, то в топливе имеется кисло та. Если во второй пробирке после добавления фенолфталеина появится малиновая окраска, то в топливе есть щелочь. Если в топливе нет водорастворимых кислот и щелочей, то цвет воды в пробирках при введении индикаторов не меняется.

Дизельное топливо также испытывают на отсутствие в нем активных сернистых соединений (сероводорода, меркаптановых соединений, свободной серы), которые вызывают сильную коррозию металла. Для этого берут пластинку из электролитической меди стандартных размеров и погружают ее в топливо на 3 ч при температуре 50°С. Если пластинка покроется темным налетом или пятнами (черными, бурыми, серыми, коричневыми и т. п.), топливо бракуют. Кислотное число топлива определяется количеством миллиграммов едкого калия (КОН)*, потребного для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мл топлива. В дизельном топливе для тепловозов кислотность допускается не более 5 мг КОН на 100 мл топлива.

Наличие в топливе органических кислот (нафтеновых и др.) в пределах норм особого вреда двигателям и таре, где хранится топливо, не приносит. Они почти не вызывают коррозии черных металлов, а с цветными металлами (в первую очередь со свинцом и цинком) дают лишь незначительную коррозию. Однако при содержании органических кислот выше норм, предусмотренных ГОСТом, возрастает коррозийная агрессивность топлива, что способствует увеличенному нагарообразованию в двигателе.

Сера. Дизельное топливо, изготовляемое из малосернистых нефтей по ГОСТ 4749-49, и гидроочищенное дизельное топливо из сернистых нефтей, содержит серы до 0,2%. Такое топливо называется малосернистым. Дизельное топливо, изготовляемое из восточных сернистых нефтей по ГОСТ 305-62, содержит серы до 1%. Такое топливо относится к сернистым.

Сернистые соединения, входящие в состав дизельного топлива, принято подразделять на активные и неактивные. Активные сернистые соединения (свободная сера, сероводород, меркаптаны) при контакте с металлом вызывают коррозию. Неактивные сернистые соединения

(сульфиды, дисульфиды и другие) при обычных условиях не вызывают коррозии металлов.

Однако ряд исследователей установили, что сернистые соединения активной и неактивной серы, входящие в состав дизельного топлива, в условиях двигателя становятся активными. Это происходит вследствие того, что при сгорании серы образуется сернистый газ (БОг) и серный ангидрид (ЭОз), которые, вступая в реакцию с сконденсировавшейся водой, образуют сернистую (Н2503) и серную кислоту (НгБО^. Эти кислоты вызывают сильную коррозию деталей цилиндро-поршневой группы дизеля.

Наибольшая конденсация и образование воды из продуктов сгорания могут происходить в период запуска и прогрева двигателя, а также при работе дизеля на малых оборотах и при понижении температуры охлаждающей воды.

Характерной особенностью эксплуатационной работы дизелей магистральных и маневровых тепловозов является их частая работа на режимах переменных нагрузок и холостом ходе, т. е. в тех условиях, при которых создаются наиболее благоприятные условия для коррозии, нагарообразования и лакоотложений. Поэтому в условиях эксплуатации при использовании в двигателях тепловозов сернистого топлива необходимо принимать меры для сокращения работы дизелей в холодном состоянии и с низкой температурой охлаждающей воды.

При опытном эксплуатационном применении в двигателях тепловозов ТЭЗ дизельного топлива с содержанием серы 0,8-1,0% и масла Д-11 (ГОСТ 5304-54) без присадки было установлено, что по сравнению с использованием малосернистого топлива (0,1-0,2%) увеличивается объем ремонта поршней в 4 раза, цилиндровых втулок в 1,5-2, поршневых колец в 1,2-2, коренных и шатунных вкладышей в 1,4-1,7 раза. Кроме того, увеличивается нагароотложение в каналах масляного охлаждения поршней, на продувочных и выпускных окнах цилиндровых гильз; повышается кислотность масла и т. д.

Для увеличения срока работы дизелей тепловозов в последние годы на железнодорожном транспорте проводился ряд исследований по снижению процентного содер-

кания серы в составе топлива (до 0,2-0,5%) и разработке, испытанию и применению в двигателях дизельного масла с эффективными присадками, нейтрализующими вредное влияние серы. В результате проведенных исследований был разработан и утвержден ГОСТ 10489-63 на топливо для тепловозных дизелей с содержанием серы до 0,5%.

Фактические смолы. Этот показатель характеризует эксплуатационные свойства дизельного топлива. Оценивается он количеством миллиграммов смол, содержащихся в 100 мл топлива. Смолы в топливе являются сложными продуктами окисления, полимеризации и конденсации непредельных углеводородов, а также других нестабильных соединений. Количество смол зависит от химического состава и качества очистки топлива при производстве.

В крекинг-продуктах их находится значительно больше, чем в соответствующих прямогонных топливах. Наличие смол в топливе увеличивает отложения и на-гарообразования в двигателях.

Кроме того, смолы способствуют закокшвыванию отверстий у форсунок.

При длительном хранении дизельного топлива с большим содержанием смол из него выделяются смолистые вещества, которые, перемешиваясь с водой, от-стоями, ржавчиной и свежим топливом, могут образовывать стойкую эмульсию. Попадание такой эмульсии в топливную систему тепловоза может привести к засорению топливных фильтров, к коррозии и ухудшению состояния плунжерных пар и даже к перебоям работы дизеля.

Характерными внешними признаками наличия смол в топливе является изменение цвета. Чем больше смол в топливе, тем оно становится темнее. По данным канд. хим. наук Н. С. Чурилина, увеличение содержания смол в дизельном топливе сопутствует увеличению его удельного веса, содержанию кокса, кислотности, вязкости и т. д На рис. 7 показано влияние содержания фактических смол на кислотность топлива. При наличии в топливе 200 мг фактических смол на 100 мл кислотность топлива возрастает до 7 мг КОН на 100 мл топлива, что значительно выше количества, предусмотренного техническиминормами на стандартное дизельное топливо. В технических условиях на дизельное топливо для транспортных дизелей содержание фактических смол на 100 мл установлено не более 40 мг для зимнего сорта топлива и не более 60 мг для летнего.

Рис. 7. Влияние содержания фактических смол на кислотность топлива Йодное число. Йодным числом дизельного топлива называется количество йода (в г), присоединившегося к 100 г топлива в определенных условиях, йодное число характеризует содержание в топливе непредельных углеводородов, которые способны осмоляться. Для топлива, применяемого в тепловозных дизелях, йодное число установлено на 100 г топлива не более 6.

Температура вспышки, помутнения и застываиия; Температурой вспышки называется та температура, при которой пары топлива образуют с воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки является показателем, гарантирующим пожарную безопасность при применении и хранении топлива.

Для двигателей тепловозов температура вспышки топлива имеет очень важное значение, так как в дизельном помещении тепловоза в летнее время года температура окружающего воздуха бывает от 60 до 70°С, в результате чего концентрируется большое количество паров топлива, которые при определенных условиях могут вызвать пожар.

По температуре вспышки косвенно можно судить о вязкости и фракционном составе топлива. Так, например, понижение против предусмотренной ГОСТом температуры вспышки дизельного топлива указывает на наличие керосиновых и бензиновых фракций, т. е. наиболее легких нефтепродуктов, которые при сгорании повышают жесткость работы дизеля.

Температурой помутнения называется та температура, при которой в топливе начинается выделение твердых углеводородов или микроскопических капелек воды. При таких условиях дизельное топливо из прозрачного становится мутным. Помутнение топлива является сигналом к закупорке топливных фильтров, а в дальнейшем и к прекращению подачи топлива. Летние сорта дизельного топлива имеют температуру помутнения минус 5°С, а зимние минус 25°С.

Температурой застывания топлива называется та температура, при которой налитое в пробирку топливо загустевает настолько, что уровень его остается неподвижным в течение 1 мин при наклоне пробирки на 45°. Температура застывания имеет важное эксплуатационное значение для оценки подвижности топлива при низких температурах окружающей среды. Зимнее дизельное топливо имеет температуру застывания минус 35-45°С, а летнее - минус 10°С.

Механические примеси и вода. По техническим условиям механические примеси и вода в дизельном топливе не допускаются. Однако в условиях эксплуатации топливо засоряется пылью, песком и т. д. Это явление наблюдается особенно в летнее время года в районах с сухим и жарким климатом, а также на складах топлива, где заправка тепловозов топливом и песком производится одновременно в непосредственной близости друг от друга.

Наличие механических примесей в топливе приводит к засорению фильтров, сопел форсунок, к усиленному износу плунжерных пар и даже к выходу их из строя. Исследованиями ЦНИИ МПС установлено, что 84% прецизионной (особо точной) поверхности плунжерных пар в дизелях 2Д100 бракуются в эксплуатации за счет абразивного взноса инородными твердыми частицами. Следовательно, долговечность и нормальная работа топливной аппаратуры в значительной степени зависят от чистоты топлива.

Для того чтобы предохранить дизельное топливо от загрязнения, оно перед подачей на тепловоз и в топливную систему проходит через целую систему фильтров. Так, например, при заправке тепловоза топливо проходит через сетчатые фильтры, вставленные в заправочный пистолет и горловины топливных баков. Кроме того, перед подачей в топливную аппаратуру оно дважды проходит через хлопчатобумажный фильтр грубой очистки, задерживающий попавшие механические примеси размером от 80 до 120 мк (микрон), и войлочный фильтр тонкой очистки, задерживающий частицы размером 20-25 мк.

Присутствие воды в дизельном топливе ухудшает процесс сгорания топлива и приводит к коррозии топливной аппаратуры (рис. 8). Большую опасность вода представляет в зимнее время, так как при пониженных температурах окружающей среды она превращается в лед, забивает топливные фильтры и в конечном счете приводит к перебоям подачи топлива. В летнее время вода из топлива выпадает в осадок на дно бака, и если ее не спускать, она может также привести к перебоям работы дизеля. Поэтому на период с 1 мая до 1 октября допускается в пунктах сдачи дизельного топлива марки ДЛ содержание «следов»1 воды. В зимних дизельных топливах содержание воды не допускается.

Систематический спуск из топливных баков отстоявшейся грязи и воды надо производить после стоянки тепловоза не менее 4-5 ч. При ремонтах топливные баки следует очищать и промывать чистым дизельным топливом.

Присутствие в топливе большого количества воды можно определить на глаз. Это делается так. Набирают топливо в бутылку и закрывают ее пробкой. Вода как более тяжелая будет оседать на дно бутылки в виде отдельного слоя. Незначительное количество воды и механических примесей можно обнаружить, если дизельное топливо в бутылке привести в быстрое вращательное движение, тогда частицы примеси и капли воды будут сразу заметны.

Удельный вес и плотность. Удельным весом нефтепродукта принято условно называть отношение веса определенного объема топлива, взятого при температуре плюс 20°С, к весу такого же объема воды, имеющей температуру ниже 4°С. Удельный вес топлива - 20 , имеет обозначение -у- (читается этотак: испытываемый нефтепродукт взят при температуре 20°С, а вода-при 4°С).

Вместо понятия удельный вес пользуются понятием плотность, которая измеряется массой тела, заключенной в единице его объема. Плотность имеет размерность г/см3 и обозначается греческой буквой Р (ро).

Плотность и удельный вес определяют при помощи нефтеденсиметра (ареометра). Для этого нефте-денсиметр (рис. 9) опускают в стеклянный цилиндр, куда залито испытываемое топливо, и отмечают на шкале 3 деление, до которого он погрузился. По верхнему краю мениска а-б ведут отсчет. Ввиду того что плотность топлива, как и всякой жидкости, зависит от температуры, то по шкапе 2 термометра определяют температуру топлива. Вес топлива определяется умножением удельного веса топлива на его объем. Если удельный вес топлива был определен при температуре выше или ниже 20°С, то его нужно привести к температуре 20° по формуле Г"4°-р4 + Т(<-20°), где р*и- плотность испытываемого топлива при температуре 20СС;

Р4 - плотность топлива, замеренная при температуре испытания Г; 7 - средняя температурная поправка плотности топлива, которая определяется по специальной таблице (для дизельного топлива плотностью 0,780-0,850 эта поправка равна 0,0008 - 0,0007). Пример. Предположим, что удельный вес дизельного топлива при температуре плюс 1б°С равен 0,850, а при температуре плюс 20°С его удельный вес будет меньше 0,850. Это уменьшение будет равно температурной поправке на ГС, умноженной на разницу температур между 16 и 20°С, т. е. будет равно 0,0007X4 = 0,028. Вычитая найденную поправку из удельного веса топлива при температуре плюс 16°С, получим удельный вес дизельного топлива при температуре плюс 20°С (0,850 - 0,028 = = 0,822). Если удельный вес замерен при температуре выше плюс 20°С, вычисленную температурную поправку нужно прибавить к замеренному удельному весу. При измерении количества дизельного топлива в баках или емкостях удельный вес следует определять при температуре замера.