Введение
Взаимодействиечеловека с окружающей средой и рациональное использование природных ресурсов –одна из актуальнейших проблем нашего времени. Эта проблема является актуальной идля такой специфической структуры государства, как его вооруженные силы,включающей военно-промышленные объекты, военно-технические комплексы,значительные войсковые группировки с системами вооружения и жизнеобеспечения идругими объектами, связанными взаимодействием с окружающей средой.
Обслуживаниевооружения и различной техники, повседневная эксплуатация технических системвсех видов транспортных средств, обучение и обеспечение быта личного воинскихчастей сопровождаются образованием отходов и выбросов различных веществ. Этиотходы и выбросы должны быть своевременно локализованы и обезврежены, иначе ихпопадание в окружающую природную среду неминуемо приведет к ухудшению качестваатмосферы, почвы и водоемов.
Всовременных условиях невозможно представить армию без применениягорючесмазочных материалов (ГСМ), бензинов, дизтоплива и различных масел исмазок. Следует отметить, что применение этих материалов в последствиисказывается на качестве окружающей среды. Каждый командир (начальник) должениспользовать экологически менее опасные ГСМ и технические методы по ихминимизации.
Знаниепоказателей, которыми характеризуются качество, физические и химическиесвойства того или иного эксплуатационного материала, позволяют судить орациональном использовании материала, о создании необходимых условий дляхранения, что, в конечном счете, снижает эксплуатационные затраты.
Долговечнаяработа базовых и автомобильных шасси во многом зависит от грамотнойэксплуатации, применения качественных горючесмазочных материалов,своевременного проведения различных видов технического обслуживания.Использование материалов более низкого качества неизбежно приводит к снижениюдолговечности и надежности работы деталей, узлов и механизмов базовых иавтомобильных шасси, усложнению технического обслуживания и ремонта.
Вданной дипломной работе по каждому виду материалов (топлива, масла, смазки испециальные жидкости, применяемые в РВ и А) приводятся технико-экономическиетребования, предъявляемые к ним, их физико-химические свойства иэксплуатационные качества. Рассматриваются технические пути рациональногоприменения эксплуатационных материалов, обеспечивающих снижение затрат наэксплуатацию базовых и автомобильных шасси.
1. Анализтехнических и экологических требований к горючесмазочным материалам, ихфизико-химических свойств и боевого применения
1.1Нормативные документы по номенклатуре горючесмазочных материалов
ГОСТРВ 50920-96 устанавливает номенклатуру ГСМ и порядок их назначения в изделияхразличной военной техники. Стандарт не распространяется на топлива и ГСМ,применяемые для бортового оборудования ракет и космических аппаратов,используемые на предприятиях-изготовителях изделий в технологических целях, атакже закладываемые на предприятии в изделия на весь срок их службы и нетребующие смены и пополнения в эксплуатирующих подразделениях, на складах(базах) и ремонтных предприятиях.
ГОСТРВ 50920-96 состоит из шести разделов и четырех приложений.
Вразделе 1 устанавливается область применения стандарта и приводится егосодержание.
Вразделе 2 приводятся ссылки на государственные и отраслевые стандарты нанефтепродукты.
Вразделе 3 даются определения основных, дублирующих и резервных марок ГСМ.
Основныемарки — перспективные для изделий техники ГСМ, которые имеют высокиеэксплуатационные свойства, экономичны, обеспечивают возможность унификации исокращения их номенклатуры.
Дублирующиемарки — это ГСМ, которые позволяют обеспечивать работу изделий при отсутствииосновных марок и по своим физико-химическим показателям и эксплуатационнымсвойствам близки к основным.
Резервныемарки — это ГСМ, уступающие по качеству основным и дублирующим маркам,позволяющие с пониженной надежностью выполнять поставленную задачу в особыхусловиях, а также ГСМ с более высоким уровнем эксплуатационных свойств илиимеющие другое функциональное назначение, когда их применение в обычныхусловиях эксплуатации экономически не оправданно.
Вразделе 4 изложен порядок назначения ГСМ в изделиях военной техники.
Всоответствии с новым стандартом выбор и назначение ГСМ осуществляет разработчикизделия при составлении химмотологической карты (ХК) из номенклатуры,приведенной в разделах 5,6. При разработке тактико-технического задания (ТТЗ) наизделия номенклатура планируемых к применению ГСМ должна соответствовать стандарту,о чем указывается в ТТЗ.
Приназначении ГСМ учитываются указания о допустимости их применения в изделияхназемной, авиационной или морской техники. Остальные изделия, включая наземноеоборудование авиационной и морской техники, относятся к наземной технике.Допускается авиационную технику, базирующуюся на плавучих объектах, а также вприбрежных зонах, и плавающую наземную технику относить к морской. При выборесмазочных материалов для узлов и деталей, подверженных воздействию воды итумана, а также при консервации [1]. Вразделе 5 приведена номенклатура топлив, которая по основным маркамсоответствует ГОСТ В 18241-90, а по дублирующим и особенно резервным маркамколичественно возросла (табл.1.1). В разделе 6 приведена номенклатура смазочныхматериалов (СМ), которая по сравнению с ГОСТ В 18241-90 измениласьнезначительно. В перечень включены только продукты, вырабатываемые только вРоссии.
Таблица1.1 — Топлива, допускаемые к применению в военнойтехникеОсновные Дублирующие Резервные Топлива для поршневых двигателей с искровым зажиганием Для авиационной техники Б-91/115 Б-95/130, Б-92 АИ-93, АИ-95, A-96 Для наземной техники А-76 А-72, АГ-76, А-80 АИ-95, АИ-93, A-91, А-96 Топлива для авиационных газотурбинных двигателей TC-1 РТ, Т-8В Т-2, Т-6, T-1с, T-1 РТ Т-8В, ТС-I Т-2, Т-6, T-1с, Т-1 Т-8В РТ Т-2 ,TC-l, Т-6,T-1c, Т-1 Топлива для дизелей наземной техники Топлива дизельные с массовой долей серы не более 0,5% кроме Л-0,5-0,62 Топлива дизельные с массовой долей серы не более 0,2 % ГШЛ, ГШЗ, ГША Топливо дизельное Л-0.5-62, А-76, А80, АИ-91, АИ-93 и АИ-95 с 1,5-2% масс. присадки ЦГН, смесь АИ-91 и А-92 или АИ-93 и АИ-95 с 25% дизельного топлива, Т-1, ТС-1, Т-1с, РТ, Т-6, Т-8В. Топлива дизельные ДЗп-1,5/25, ДЗп-5/15, РФС, УФС, ГМА, ДЛЭ, ДЛЭЧ, ДАЭЧ Топлива для газотурбинных двигателей наземной техники Топлива дизельные с массовой долей серы не более 0,5%
T-l, TC-I, T-1с, РТ,
топлива дизельные с массовой долей серы не более 0,2%
А-72, А-76, А-80, АИ-91, А-92
АИ-93, АИ-95, А-96, Т-8В,
Т-6, Т-2 Топлива для морской техники Для двигателей объектов водоизмещающих
Топливо дизельное
Л-0,5-62
Топливо дизельное
Л-0,2-62
Топливо дизельное с массовой долей серы не
более 0,5%, УФС, ТГ, ДТ, Ф-5 Для двигателей судов па воздушной подушке Топливо дизельное с массовой долей серы не более 05%
Топлива дизельные с
массовой долей серы не более 0,2%
T-1, TC-1, T-1с, Т-2, РТ, Т-6,
Т-8В, ТГ, УФС, РФС Для котлов и котлоагрегатов Ф-5 Ф-12 Топливо дизельное Л-0,5- 62, М-40, ТГ, ДТ, ДМ, УФС
Всоответствии с требованиями стандарта для каждого изделия должны быть назначеныосновные, дублирующие и резервные марки ГСМ. При этом резервные марки длятоплив назначаются обязательно. Допускается назначать резервные марки изноменклатуры ГОСТ 26191-84.
Таблица1.2 — Смазочные материалы, допускаемые кприменению в техникеОсновные Дублирующие и резервные Вид техники наземная авиационная морская Масла М-20-А - + + + M-6з/10-В(ДВ-АСЗп-10В)
М-4з/8-Г(рк), М-8-В, М-
8-Г2(к), М-IО-Г2(к), М-
10- В2, М -4з/6- В2 + - + М-4з/6-В1 (АСЗп-6)
М-4з/8-Г(рк), М-8-В, М-
6з/10-В + - + М-8-В2(с) М-6з/10-Б2 + - - M-12-В2(рк) M-16-B2, МТ-16п + - - M-14-Г2(к) М-16ИХП-3, МТ-16п, М-8-В2(с), М-12-В2(рк) + - - M-20-B2CM М-20В2 - - + М-4з/8Г(рк)
М-4з/6-В1 М-8-B,
М-6з/10-В, М-8-Г2(К), М-10-Г2(к) + - - М-10-Г2(цс) M-10-B2(c), М-I4-Г2(цс), M-14-B2 - - + М-I4-Г2(цс) M-14-B2, М-I6-Д-Д(р), M-10-B2(c) - - + M-I6Г2(цс) М-l4-Г2(цс), M-14-B2, М-I6-Д(р) - - + М-8-Д(м) М-8-Г2(к), М-6з/10-В, М-4з/8-Г(рк) + - - М-l0-Д(м) M-10Г2(к), М-6з/10-В, М-4з/8-Г(рк) + - - М-l6-Д(р) М-I4-Г2(цс), M-14-B2 - - + МС-8(п) - + + - МС-8(рк) - + + - МН-7,5(у) - - + + МН-7,5(рк) - - - + ИПМ-10
ВНИИНП 50-1-4ф,
ВНИНП 50-1-4y,
36/1 КУ-А + + + ЛЗ-240 Б-3В + + - СГТ МС-8(р), МС-8(рк) - - + Тп-46 Турбинное 46, Тп-46у - - + Турбинное 46 - - - + Тп-22(у) Б-3В - - + Цилиндровое 52 - - - + TM-5-12(рк) ТАД-17И, ТСз-9ГИП, Тсп-10 + - + ТАД-17И TM-5-12(рк), ТСз-9ГИП, ТАп-15В + - - ТСз-9ГИП TM-5-12(PK), ТАп-15В + - - ЦИАТИМ-208 Тсгип + - + ТСЗп-8 МТ-8п, Марки «А», МГТ + - - ТСп-10 TM-5-12(рк), ТСЗп-8, ТС-9ГИП, Смеси ТАп-15В или ТСп-15к с 10-20% А-0,4 или 3-0,5- минус 35 + - + Тсп-15(к) TM-5-12(рк), ТАД-17И, ТАп-15В + - + МГТ Марки «Р», марки «Л» + - + Марки «А» МГТ + - + Марки" Р" Марки «А», MГТ, АУ, АУп + - + Осевое Сп Осевое с, ТС3п-8 + - + ТС - + - - К3-10 К-19 + - - К4-20 М-20-А, K-19, К-3-20 - - + ХМ-35 ХФ-12-16, ХФ-22-24, ХС-40 + - + ХС-40 ХФ-12-16, ХФ-22-24, ХС-35 + - + ГК Трансформаторное селективной очистки + - + lЗ2-10Д ПЭС-3Д + - + ПЭС-3Д 132-10Д + - + ВМ-4 ВМ-6 + - + ВМ-5 - + - + МАС-30НК - + - + ПЭФ-240 13фм, 12ф + - + 132-08 Ауп, МВП + + + 4фл - + + + К-17 НГ-203Р, моторные и трансмиссионные масла с 10-15% АКОР-1 + + + КРМ РЖ + + + АКОР-1 - + + + 4фл - - - + Смазки Литол-24 и Литол-24(рк) М3, Лита, солидолы С и Ж, ВНИИ нп 242, МС-70, ГОИ-54п, ЦИАТИМ-201 + - + Лита М3, Литол-24, МС-70, ЦИАТИМ-201, ГОИ-54п - + - СВЭМ ВНИИ НП-242, ЦИЛТИМ-201, ВНИИ НП-207 - + - Атланта Свинцоль 01 - + - Сапфир СТ (НК-70) - + - Эра ЦИАТИМ-201, ОКБ-122-7, ЦИАТИМ-221 - + - СЭДА ЦИАТИМ-221, ОКБ-122-7, ВНИИ НП-207 - + - Графитная ВНИИ ИП-232, ВНИИ ИП-242, солидолы с 10% графита + - + ВНИИ ИП-231 ПФМС-4с + + + ВНИИ НП-219 ЦИАТИМ-221, ВНИИ НП-207 + - - ВНИИ НП-232 ПФМС-4с, Графитная + + + ВНИИ НП-242 Литол-24, СВЭМ + - + ВНИИ НП-273 - - - + ВНИИ НП-274Н - + + + ВНИИ НП-279 ВНИИ ИП-282, ЦИАТИМ-221, ЦИАТИМ-205 + + + ВНИИ ИП-282 ВНИИ ИП-279, № 8, ЦИАТИМ-205 + + + ЦИАТИМ-205 ВНИИ ИП-279, № 8, ВНИИ ИП-282 + + + ЦИАТИМ-221 ВНИИ ИП-207, ВНИИ ИП-21-9 + + + ПФМС-4с ВНИИ ИП-231, ВНИИ ИП-225, ВНИИ ИП-232 + + + ЖТ -79Л ЦИАТИМ-221 + - - ЖРО ЛЗЦИИИ + - - ОКБ-122-7 ЦИАТИМ-201, Лита, ГОИ-54п, ЦИАТИМ-221 + + + № 9 Лита - + - 3Ф № 8, ЦИАТИМ-205, ВИИИ ИП-282 - - + М3 МС-Ф, Лита, ГОИ-54п, Литол-24 + - + Пушечная Литол-24РК, Солидолы, Лита, Литол-24, ГОИ-54п, АМС-3 + + + АМС-3 Литол-24РК, Литол-24, МЗ, МС-70, Пушечная - - + Гидрофобная - + - + 33К-3у - + - + Бензиноупорная - + + + Резол - + + + Специальные жидкости МГЕ-4А - + - + AMГ-10 - - + - ГЖД-14С Тп-46, Тсп-10 + - + АУп АУ + - + МГЕ-10А ВМГЗ, АУ, АУп + - + 7-50с-3 АМГ-10 - + - Полюс ПГВ, AMГ-10 - - Томь ГТЖ-22М, Нева, Роса + - - ПГВ АУ, АУп, Полюс - - + ПОЖ-70 Стеол-М, ТС-l, керосин для технических целей, топлива дизельные А-0,4, или 3-0,5 минус 45 + - + Стеол-М ПОЖ-70 - - + Лена-40 Марки 40, Тосол-А 40М + - + Лена-65 Марки 65, Тосол-А 65 + + + 12Ф 13ФМ + + + Нефрас C4-50/170 Уайт-спирит + + + Глицерин - + + + Керосин для технических целей - + + + Спирт этиловый ректификованный технический Спирт этиловый технический + + + Жидкость И ТГФ - + - /> /> /> /> /> /> />
Несколькоосновных марок для изделия могут быть назначены:
— приотсутствии марок ГСМ, обеспечивающих всесезонную работу изделия в различныхклиматических зонах;
— приприменении изделий одного вида техники в качестве комплектующих в изделияхдругого вида техники;
— приэксплуатации части изделий в условиях, не являющихся постоянными для всехизделий данного вида;
— прииспользовании различных марок ГСМ в производстве и эксплуатации в другихобоснованных случаях.
Количестводублирующих марок определяют с учетом возможно более широкого использования ГСМв условиях применения изделия. Дублирующие марки используют только приотсутствии основных марок. Если ни одна марка смазочных материалов, указанных встандарте, по результатам испытаний не может быть рекомендована в качестведублирующей для изделия, то дублирующую марку не назначают, а ограничиваются назначениемрезервной марки. При выборе основных и дублирующих марок учитывают ихсовместимость. Допускается в исключительных случаях назначать дублирующиемарки, которые не совместимы с основными, при этом в ХК отражают эти сведения,а в эксплуатационной документации (ЭД) на изделие указывают условия замены. Резервныемарки могут быть использованы в неотложных случаях при отсутствии основных идублирующих марок. Их количество при назначении не ограничивается. Заявку порезервным маркам не производят, а по дублирующим маркам осуществляют только приотсутствии основных марок. При назначении дублирующих и резервных марокразработчик, при необходимости, указывает особенности и возможные ограниченияпри использовании ГСМ этих марок, а также мероприятия по обеспечению эксплуатацииизделий на этих марках ГСМ. При назначении ГСМ необходимо учитывать вопросыунификации по всему изделию.
Допускаетсяназначать ГСМ, не входящие в номенклатуру ГОСТ РВ 50920-96, если ни один извключенных в номенклатуру ГСМ не обеспечивает работу изделия.
Таким образом, внедрениеГОСТ РВ 50920-96 позволило оптимизировать номенклатуру ГСМ, назначаемых визделия военной техники. По сравнению с ГОСТ В 18241-90 в новом стандарте приобщем увеличении номенклатуры со 185 до 207 наименований количество основныхмарок (по которым определяется уровень унификации) сокращено со 128 до 118. Увеличениедублирующих и резервных марок с 57 до 89 повысит надежность обеспечения техникиГСМ [2, 3].
2Сравнительная оценка технико-эксплуатационных топлив и масел, применяемых в ракетныхвойсках и артиллерии для разработки улучшения их экологических свойств
Вовсем мире в настоящее время проблемы экологии приобрели первостепенноезначение. Особо остро они стоят в крупных мегаполисах в связи с постоянныминтенсивным загрязнением атмосферного воздуха токсичными компонентамиотработавших газов автомобилей.
Отмеченразличный подход к решению проблем в этой области: в США они решаются порегионам, а в Европе в масштабе континента. Приняты соответствующие законодательныеакты, в результате чего проводятся работы по совершенствованию техники исостава топлив и смазочных материалов. Работы по бензинам направлены наисключение использования соединений свинца, изменение пределов выкипания,содержания серы, олефинов, ароматики, введение кислородсодержащих соединений.По дизельным топливам — на изменение содержания серы, полициклоароматическихсоединений, плотности, цетанового числа и температуры выкипания 95%.Отмечается, что при улучшении экологических свойств топлив могут быть побочныеотрицательные эффекты, в том числе снижается работоспособность поверхности шеекклапанов двигателей при удалении свинца из бензина и повышается износ металлатрущихся пар в двигателе при гидрообессеривании дизельных топлив. Изменениепределов выкипания приводит к дисбалансу вырабатываемой продукции в регионе. Компенсацияиспользования соединений свинца в бензинах добавлением высокооктановыхкомпонентов, а также удаление из бензинов и дизельных топлив нежелательныхсоединений при водит к необходимости применения сложных процессовнефтепереработки (каталитический крекинг, риформинг, изомеризация,алкилирование, гидроочистка и др.), что повышает стоимость производства и можетприводить в целом (транспорт + нефтепереработка) не к снижению, а к увеличениювыделения загрязняющих атмосферу веществ. В связи с этим требуетсясбалансированный подход к изменению состава топлив.
Отмеченотакже, что в конце 70-х годов впервые внедрены универсальные масла с низкойвязкостью (SAE 5W/30), которые содержат антифрикционные присадки, что позволилозначительно снизить расход топлива. Однако необходимо учитывать возможностьухудшения смазывающих свойств масел при чрезмерном снижении их вязкости инаходить оптимальные решения.
Дляобеспечения планируемого в Европе расхода топлива для бензиновых двигателей науровне 3 л/100 км потребуется совершенствование их конструкции, в том числеуменьшение массы двигателей, широкое использование деталей с низким показателемтрения, изменение конструкции клапанов, особое внимание к гидравлическимприводам, применение непосредственного впрыска топлива. Все это потребуетсовершенствования рецептуры моторного масла. Экономия топлива будет, достигатьсятакже внедрением полностью синтетических трансмиссионных масел типа 75W/80. Всвязи с расширяющимся использованием каталитических преобразователей составаотработавших газов на автомобилях необходимо, чтобы моторное масло не приводилок ухудшению их работы. Для оценки воздействия моторного масла на составотработавших газов разрабатывается метод ASTM.
Внашей стране также проведены значительные работы по исследованию влияниясостава топлива на токсичность отработавших газов двигателей автотранспортныхсредств и разработке практических рекомендаций по снижению вредных выбросов за счетулучшения экологических свойств моторных топлив.
Результатыисследований, выполненных в ГАНГ им. И.М.Губкина, ВНИИ НП, НАМИ, 25 ГосНИИ идругих организациях, согласуются с зарубежными данными и свидетельствуют, что уровеньтоксичности отработавших газов в основном зависит от содержания в топливесоединений свинца, серы, ароматических углеводородов, а такжекислородсодержащих веществ.
Соединениясвинца, попадая в организм человека через органы дыхания, кожу илипищеварительный тракт, накапливаются и приводят к тяжелым заболеваниям, включаянарушение репродуктивной функции.
Соединениясеры, накапливаясь в виде оксидов в атмосфере, кроме отравляющего воздействияна органы дыхания, приводят к «кислотным» дождям со всеми вытекающимиотсюда отрицательными последствиями для природы.
Ароматическиеуглеводороды, сгорая, способствуют накапливанию в атмосферном воздухе, а такжев воде и почве канцерогенных веществ, вызывающих онкологические заболевания.
Наличиеоптимального количества связанного кислорода в составе химических соединенийобеспечивает максимальное снижение СО и NOx в отработавших газах двигателей.
Остальныесоединения, входящие в состав традиционных моторных топлив, оказываютзначительно меньшее влияние на токсичность выхлопа и проявляются в основном насодержании СО, СН и NOx, которое в значительной степени может регулироватьсяконструктивным путем за счет соответствующей организации процесса и применения,каталитических дожигателей и нейтрализаторов отработавших газов. Соединениясвинца и серы отравляют указанные катализаторы и приводят к неэффективности ихприменения.
Врезультате работ, проведенных по исследованию влияния состава моторных топливна токсичность отработавших газов поршневых двигателей, вводились ограниченияна содержание наиболее опасных компонентов моторных топлив. Так, еще в 50-хгодах в нашей стране было директивно запрещено применение этилированныхбензинов в Москве, Ленинграде и в некоторых курортных городах. Аналогичныезапреты в это время уже действовали в ряде регионов США. В дальнейшем по меренакопления сведений по зависимости «состав топлива — состав отработавшихгазов двигателей» вводились ограничения и на содержание других веществ вмоторных топливах. В табл. 2.1 и 2.2 приведены действующие в настоящее время, атакже перспективные отечественные и зарубежные требования по ряду экологическихпоказателей бензинов и дизельных топлив. Европейские нормы по EN 228 и EN 590действуют с марта 1993 г. В соответствии с этими нормами бензины практически недолжны содержать свинца. Допускаются лишь его следы (менее 0,013%), неизбежныепри использовании емкостей для хранения, транспортных цистерн и трубопроводов,ранее задействованных для операций с этилированным бензином. Массовоесодержание серы вначале ограничивалось 0,1%, а к 1995 г. было предусмотреноснизить его до 0,05%. Нормируется содержание бензола и давление насыщенныхпаров, разрешается использование допущенных к применению присадок, улучшающихкачество бензина, а также кислородсодержащих добавок (не более 2,3% в пересчетена кислород).
Характернойособенностью действующих в Западной Европе норм на дизельные топлива являетсяограничение содержания серы величиной 0,05% масс. при относительно невысокихтребованиях к фракционному составу и плотности топлива. Наиболее массовыетоварные отечественные бензины А-76, АИ-93 (ГОСТ 2084-74) и АИ-92 (ТУ38.001165) не отвечают указанным требованиям по содержанию свинца (дляэтилированных бензинов), массовой доле серы, по регламентации содержаниябензола.
Отечественныедизельные топлива по ГОСТ 305-82 не соответствуют нормам EN 590 по содержаниюсеры и имеют несколько меньшее цетановое число.
Таблица2.1 — Требованияк экологическим показателям бензиновПоказатели Нормы отечественные зарубежные действующие вводимые действующие по EN 228 перспективные
А-76,
АИ-93,
АИ-98
по ГОСТ
2084-77
АИ-92
по ТУ
38.001165 АИ-80ЭК АИ-92ЭК
предложение комиссии
ЕС предложение Ассоциации европейских автомобильных компаний
Содержание
свинца, г/куб. дм3, не более 0,15 0,013 0,010 0,010 0,013 0,05 - Массовая доля серы, не более 0,10 0,05 0,05 0,05 0,10* 0,02 0,003 Объемная доля бензола, %, не более - - 3 5 5 2 1
Объемная доля ароматических соединений,
%, не более - - - - - 45 35
Давление насыщенных
паров бензина, кПа, не более** 66,7 80 70 70 65 60 60
*После1.01.95 г.- не более 0,05%.
**Длябензина летнего вида.
Внашей стране в настоящее время наиболее активная работа по улучшениюэкологических характеристик автотранспорта проводится в Москве. Издан рядпостановлений правительства Москвы и распоряжений мэра города, направленных напостепенный переход к эксплуатации общественного и частного автотранспорта намоторных топливах с улучшенными экологическими показателями. Утвержденытехнические требования к качеству бензинов и дизельных топлив с улучшеннымиэкологическими свойствами для реализации в Москве. Установлены марки бензинов:АИ-80ЭК, АИ-92ЭК, АИ-95ЭК и АИ-98ЭК, где цифрой указано октановое число поисследовательскому методу, а аббревиатура «ЭК» означает улучшенныеэкологические свойства. При наличии присадки в бензине она пишется «ЭКП».Марки дизельного топлива: ДЕК-Л, ДЭК-З, а в случае добавления присадкисоответственно ДЭКп-Л и ДЭКп-З. В условное обозначение должны входить: длялетнего топлива массовая доля серы и температура вспышки (ДЭК-Л — 0,05-40), длязимнего без присадки — массовая доля серы (ДЭК-3 0,05), для зимнего с присадкой- температура фильтруемости и массовая доля серы (ДЭКп-3, минус 15, С — 0,05).
Соответствующиеуказанным требованиям бензины и дизельные топлива по действующим техническимусловиям [2,3] вырабатываются Московским НПЗ и допущены установленным порядкомк применению в технике. Как следует из табл. 2.1, на примере бензинов АИ-80ЭК иАИ-92ЭК, вводимых в эксплуатацию на транспорте Москвы, «городские»бензины по качеству отвечают нормам EN 228, действующим в Европе, иобеспечивают возможность внедрения на отечественной автомобильной технике нейтрализаторови дожигателей отработавших газов. Кроме того, указанными техническими условиямидопускается применение в бензине моющих присадок, что будет такжеспособствовать снижению экологического ущерба от автотранспорта. Из табл. 2.2следует, что вводимое отечественное дизельное топливо с улучшеннымиэкологическими свойствами соответствует требованиям действующих в Европе норм,а по фракционному составу имеет даже некоторый запас качества. Внедрениемоторных топлив с улучшенными экологическими свойствами является составнойчастью комплексного решения проблемы снижения вредных выбросов автотранспортом.Наряду с этим, в том числе и законодательно, решаются вопросы применениянейтрализаторов отработавших газов и иных технических устройств, а такжеизменения налогообложения за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух,и ответственности юридических и физических лиц за реализацию моторного топлива,не соответствующего установленным требованиям, и превышение норм выбросовзагрязняющих веществ автотранспортными средствами [4].
Таблица2.2 -Требования к экологическимпоказателям дизельных топливПоказатели Нормы отечественные зарубежные действующие вводимые действующие по EN 590 перспективные «Л» по ГОСТ 305-82 «3» по ГОСТ 305-82 ДЭК-Л ДЭК-3 предложение комиссии ЕС предложение Ассоциации европейских автомобильных компаний Цетановое число 45 45 49 45
49-летнее
45-зимнее 51 58
Фракционный состав, 0С, не выше: конец перегонки 96% перегоняется при температуре;
95% перегоняется при температуре
360
-
340
-
360
-
340
-
-
370
-
350
-
340 Массовая доля серы, %, не более 0,2 0,2 0,05 0,05 0,05 0,035 0,003
Плотность, кг/м3 при 200 С, не более 860 840 860 860 860* 845 870 Объемная доля ароматических углеводородов, %, не более - - - - - -** -** Объемная доля полициклических ароматических углеводородов, %, не более - - - - - 9 1
*При150С.
**Предложение Германии (BMW) — не более 10%, США (RFGII-Калифорния)- не более 5%
Внедряемыев настоящее время моторные топлива с улучшенными экологическими свойствамиследует рассматривать как промежуточный этап в решении проблем сниженияэкологического вреда от автотранспортных средств. Одновременно с мерами подальнейшему улучшению процесса сгорания топлива за счет совершенствованияконструкции двигателей продолжается работа над совершенствованием топлива [5].
Так, КомиссиейЕвропейского союза предлагается в перспективе еще более ограничить пороговоесодержание свинца (не более 0,005 г/дм3), в два с половиной разаснизить допустимое содержание серы (с 0,05 до 0,02%), до 2,0% снизить объемнуюдолю бензола, ввести ограничения по общему содержанию ароматических соединений,внести уточнение по давлению насыщенных паров бензина и некоторые другиеограничения.
Чтокасается дизельных топлив, то предполагается ужесточение норм по цетановомучислу, фракционному составу, содержанию серы, а также введение нормированиясодержания полициклических ароматических углеводородов (табл. 2.2). При этомпредложения Ассоциации европейских автомобильных компаний требуют болеерадикальных изменений, чем Комиссии ЕС; некоторые фирмы Германии и СШАпредлагают дополнительно регламентировать и общее содержание ароматическихуглеводородов.
Конкретныецифры указанных изменений остаются предметом обсуждения различнымиорганизациями, в том числе административными и экологическими органами,нефтеперерабатывающими и автомобильными компаниями и др. Например,автомобильные компании заинтересованы в гораздо более глубокой очистке от серыи в дальнейшем снижении ароматических углеводородов.
Однакопоиск оптимальных решений по перспективному составу моторных топливпредставляет собой сложную комплексную проблему, включающую в себя оценкуэкологического ущерба в сопоставлении с техническими возможностями ифинансовыми затратами на совершенствование конструкции двигателей, изменениетехнологии производства топлив, поиск и внедрение принципиально новых решений.Все эти вопросы требуют серьезных проработок.
Еслив области экологических свойств моторных топлив в нашей стране достигнутопределенный прогресс создана необходимая предпосылка для обеспечения работыавтотранспорта в крупных городах на топливах, отвечающих современнымэкологическим требованиям, то в области экологических свойств отечественныхмоторных и трансмиссионных масел дело обстоит хуже. Работы в основном велись поснижению расхода топлив за счет улучшения вязкостно-температурных иантифрикционных свойств масел, что дает побочный эффект снижения экологическогоущерба путем уменьшения расхода топлив и общего количества токсичных веществ,выделяющихся с отработавшими газами.
Однакозначительных работ по изменению компонентного состава моторных масел сисключением веществ, дающих при сгорании в двигателе токсичные соединения,практически не проводилось. Отсутствуют пока и отечественные проработкиприменения растительных моторных масел, в то время как за рубежом они уже применяются для двухтактных поршневых двигателей в технике, используемой в экологическичистых природных зонах.
Применительнок военной технике топлива и масла с улучшенными экологическими характеристикамив военное время вряд ли будут иметь существенное значение из-за ограниченностисвоих ресурсов. Однако для мирного времени необходимо учитывать, чтозначительная часть военной автомобильной техники работает в густонаселенныхрайонах, где уже введены или в ближайшее время будут вводиться ограничения наэкологические свойства ГСМ, и придется это учитывать в своей практическойработе.
Крометого, при разработке ТТЗ на новую военную технику необходимо закладыватьтребования обеспечения надежной ее работы как на традиционных, имеющихдостаточно широкие сырьевые и производственные ресурсы марки ГСМ, так и на темарки, которые имеют улучшенные экологические свойства и могут значительноотличаться своими эксплуатационными показателями [7, 8, 9].
3. Оптимизация номенклатуры показателей для оценки сохраняемостикачества масел при хранении в войсках и разработка критериев ихработоспособности в агрегатах трансмиссии военной техники
3.1Оптимизация номенклатуры показателей для оценки сохраняемости качества маселпри хранении в войсках
Сохранениекачества масел на требуемом уровне в период их длительного хранения в войскахявляется важной государственной задачей. Даже при правильно организованномхранении моторные масла постепенно теряют качество, подвергаясь при этомразличным физическим и химическим воздействиям гравитации; нагреву иохлаждению; массообмену с внешней средой, ведущему к испарению; обводнению инасыщению кислородом.
Крометого, масла могут взаимодействовать с материалами резервуаров. Скоростиуказанных процессов, как правило, малы, однако случаи выхода показателейкачества масел за пределы, установленные нормативно-технической документацией,не редки. Так, если рассмотреть значения показателей качества моторных масел впериод их длительного хранения в течение 21 года [1], то частоту случаев выходапоказателей за пределы норм, рассчитанную как отношение их числа к общемуколичеству измерений, можно охарактеризовать данными, приведенными в табл. 3.1.
Каквидно из табл. 3.1, частота таких случаев по сравнению с техническойнадежностью (Р = 0,95) велика, причем уже на момент закладки моторных масел нахранение.
Стольнизкая надежность сохранения качества (в технических расчетах обычно принимаютдопустимой частоту случаев отказов на уровне 0,05-0,1) объясняется дилеммой:либо моторные масла невозможно хранить такое длительное время, либо некорректентрадиционный подход к оценке сохраняемости качества масел.
Таблица3.1 — Частота случаев достижения предельныхзначений показателей качества моторных маселСрок хранения, г. Частота случаев, усл. ед. Срок хранения, г. Частота случаев, уел. ед. 0,261 8 0,215 1 0,197 9 0,203 2 0,181 10 0,247 3 0,204 11 0,273 4 0,191 12 0,216 5 0,204 13 0,195 6 0,181 14 0,236 7 0,204 15 0,265
Актуальнаоптимизация номенклатуры показателей для оценки сохраняемости моторных масел, спомощью которой можно прогнозировать сроки их хранения.
Следуетзаметить, что состав показателей, применяемых в настоящее время в практикефизико-химического анализа, характеризует качество свежих товарных масел и,по-видимому, вполне соответствует своему назначению. Однако при переносеуказанного состава показателей на оценку сохранения качества моторных маселнеобходимо провести критический анализ самих показателей с учетом особенностейисследований проблем хранения. Первый аспект — точность оценки показателей качества масел. Принципиально это требование должноодинаковым образом соблюдаться как при оценке качества масел при ихпроизводстве, так и при их хранении. Оценку качества масел при их производствепроводят, как правило, квалифицированные операторы. Ошибка в оценке качества вэтом случае низка. На оценке качества масел на складах и базах сказываютсяразличие в опыте и квалификации операторов (лаборантов), правила отбора пробмасел, атмосферные условия отбора проб и т. п. Учитывая это, можнопредполагать, что рассматриваемая точность оценки в данном случае ниже.Реальную точность можно определить по данным опытного хранения моторных масел.
Таблица3.2 — Показатели качества моторных масел вусловиях опытного длительногоного храненияПоказатель качества моторных масел
Относительная
погрешность
Коэффициент
регрессии
Характер
нормирования Информативность,
Вязкость кинематическая при 1000 С, мм2/с 0,02
0,00886
мм2 /с в год От — до 10 Зольность сульфатная, % 0,09
0,00036
% в год Не более 100 Щелочное число, мг КОН/г 0,08
-0,01172 мг
КОН/г в год Не менее 14 Массовая ДОЛЯ механических примесей, % 0,79
-0,00013
% в год Не более 14
Температура вспышки в открытом тигле,0С 0,03
0,04797
0С в год Не ниже 50
Температура застывания, 0С 0,11
0,16023
0С В год Не выше 5 Степень чистоты (количество осадка), мг/100 г 0,38
0,88905
мг/100 г в год Не более 50 Моющий потенциал, % 0,30
0,25350
% в год Не менее 50 Величина отложений по методу ПЗВ, балл 0,45
0,01189
балла в год Не более 10
Втабл.3.2 приведены значения относительных погрешностей в оценке, показателейкачества моторных масел. Известно, что показатели с погрешностью определениявыше 0,3 неприменимы для какой-либо оценки, так как низка их информативность.Поэтому включение в номенклатуру, характеризующую сохраняемости качествамоторных масел, таких показателей, как массовая доля механических примесей,степень чистоты, количество осадка, моющий потенциал и величина отложений пометоду ПЗВ неоправданно и при водит к повышению частоты случаев выходапоказателей за пределы норм.
Второйаспект анализа — направленность изменения показателей качества масел в процессехранения. Браковать масло можно лишь в случае, если характер нормированиякачества совпадает с направленностью его изменения. В табл. 3.2 приведенызначения скорости изменения показателей качества масел при хранении и характерих нормирования. Сопоставляя эти данные, можно видеть, что изменение массовойдоли механических примесей (уменьшение) противоречит характеру нормирования (неболее): доля примесей никогда не превысит норму. Однако случаи выходапоказателей за пределы норм могут иметь место из-за случайных погрешностейоценки, что приведет к неоправданному бракованию масел.
Третийаспект анализа — информативность, под которой понимается способность показателязначимо фиксировать изменение качества. Показатель информативен, если егоизменение за реальный срок хранения превышает ошибку измерения, инеинформативен, если изменение находится в пределах ошибки. Наглядно критерийинформативности выглядит как отношение ошибки измерения к скорости измененияпоказателя. В этом случае численное значение информативности характеризуетпродолжительность хранения, в течение которой изменения отсутствуют.
Втабл. 3.2. приведены значения информативности показателей. Видно, чтоиспользование в оценке показателей качества масел значений зольностисульфатной, температуры вспышки, степени, чистоты и моющего потенциалареального вклада в оценку сохраняемости масел не приносит. В то же время наличиеслучайных ошибок может привести к неоправданному бракованию масел. В обобщенном виде характеристика показателей качествамоторных масел сведена в табл. 3.3, где знаком "+" обозначенблагоприятный случай, знаком " — " противоречивый. Видно, что толькодва показателя — вязкость кинематическая и щелочное число полностьюудовлетворяет всем перечисленным требованиям. Анализ данных опытного храненияпоказывает, что при определении именно этих показателей надежность оценкисохраняемости масел повышается: число выходов показателей за пределы нормснижается в 2-3 раза.
Таблица3.3 — Показатели качества моторных маселпри хранении их на складах и на базах горючегоПоказатель качества Направление оценки точность информативность
соответствие
нормированию
Вязкость кинематическая при 1000 С + + + Зольность сульфатная + - + Щелочное число + + + Массовая доля механических примесей - + - Температура вспышки в открытом тигле + - - Температура застывания + + - Степень чистоты - - + Моющий потенциал - - - Величина отложений по методу ПЗВ - + +
Результатыпроведенной научно-исследовательской работы позволили технически апробировать методикупрогнозирования сроков хранения масел в РВ и А и объективно обосноватьнеобходимость увеличения допустимых сроков хранения. Использованиеразработанной методики позволит увеличить сроки хранения моторных масел наскладах и базах горючего.
Вотношении прочих показателей следует сказать, что их определение вполнеправомочно и необходимо для контроля правильности хранения моторных масел, а недля оценки сохраняемости качества масла как его индивидуального свойства.
3.2 Разработкакритериев работоспособности масел в агрегатах трансмиссии военной техники
Средисмазочных материалов, применяемых в автомобильной технике в РВ и А,трансмиссионные и редукторные масла занимают важное место от их качества ирационального использования зависят надежность и долговечность работы машин имеханизмов.
Вбольшинстве случаев сроки смены масел установлены без учета их качества иусловии эксплуатации техники. При практически одинаковых условиях работыагрегатов (удельных нагрузках в зацеплении зубьев, скоростях скольжения,температурах масла в объеме, качестве конструкционных материалов и др.) срокисмены масел в них различны, что связано с субъективными факторами. Некоторыеспециалисты считают [16], что чем чаще происходит смена масла, тем лучшеработает агрегат трансмиссии. Такое мнение не совсем верно. Так, свежиетрансмиссионные масла, как правило, неблагоприятно воздействуют на большинствоизделий из резины, в результате чего приходят в негодность уплотнения [17].Кроме того, снижается технический коэффициент готовности машин в период сменымасла и увеличивается опасность загрязнения окружающей среды, так как в составмасел входят присадки, содержащие серу, фосфор, хлор [15].
Поэтому,исходя из выше изложенного, была поставлена задача, разработать научно обоснованныекритерии работоспособности трансмиссионных масел, на основе которых можнопрогнозировать сроки их службы.
Критерииработоспособности масел были выбраны с учетом предельно допустимых значенийвероятности изменения показателей их надежности при наиболее значимыххарактеристиках, снижение которых приводит к катастрофическому износу трущихсядеталей агрегатов трансмиссий.
Привыборе критериев работоспособности масла были условно разделены на две группы.
Кпервой группе относятся масла, разработанные для применения в трансмиссияхавтомобильной техники. Они имеют контролируемый при их производстве заданныйуровень смазывающих и других эксплуатационных свойств. Для этих масел наосновании проведенной работы были установлены величины критериев, определяющиеих работоспособное состояние (табл. 3.4).
Таблица3.4 — Номенклатура критериевработоспособности трансмиссионных маселНоменклатура критериев Предельное значение
Критический показатель противозадирных свойств:
снижение показателя противозадирных свойств относительно начального значения Не более 25%
Критический показатель кинематической вязкости (при рабочей температуре):
понижение вязкости для масел, содержащих загущающую присадку
повышение вязкости
Не более 30%
Не более 30%
Критический показатель динамической вязкости (при минимальной температуре эксплуатации): механические вальные трансмиссии гусеничной техники
механические вальные трансмиссии автомобильной техники, имеющей колесную формулу: 4х2
4х4 и 6х2
6х6
12х 12и 14х 12
гидромеханические передачи
Не более 1000 Па. с
Не более 600 Па. с
Не более 500 Па. с
Не более 400 Па. с
Не более 300 Па. с
Не более 12 Па. с
Критический показатель накопления в масле частиц загрязнений (продуктов износа, коррозии, разложения компонентов масла, загрязнений из вне):
содержание частиц размером 25-50 мкм от общего количества механических примесей Не более 40%
Критический показатель содержания воды:
механические передачи
гидромеханические передачи
Не более 4%
Не более 1%
Ковторой группе относятся все другие масла (моторные, индустриальные,гидравлические и др.). Масла первой группы с добавлением топлива или пластичныхсмазок относятся ко второй группе масел. Оценку состояния работавшего масла покритериям работоспособности целесообразно проводить в определеннойпоследовательности.
Впервую очередь выявляют наиболее значимые критерии, которые, как показываетопыт эксплуатации, являются первостепенными. К ним относятся:
1.Критический показатель противозадирных свойств. Нормальное функционирование агрегатов трансмиссийавтомобильной техники обеспечивается отсутствием процессов и явлений,возникающих при трении и износе — схватывания, переноса металла, заедания,задира, отслаивания, царапанья, выкрашивания (питтинга).
Преобладающимдля зубчатых и гидромеханических передач являются питтинг, задир и износ.Конструктивные особенности цилиндрических, конических, спирально-конических игипоидных зубчатых передач автомобильной и гусеничной техники лимитируютсяглавным образом скоростью изменения уровня противозадирных свойствтрансмиссионных масел во время эксплуатации. В табл.3.5 приведены нормысмазывающих свойств трансмиссионных масел, оцененные на шестеренчатой машине IAE по квалификационному методу [17].
Таблица3.5 — Нормы смазывающих свойств товарныхтрансмиссионных масел, оцененные на шестеренчатой машине IAE поквалификационному методу
Группа
масел Смазывающие свойства Противозадирные, МПа противоизносные, мкм противопиттинговые, млн. циклов ТМ-1 До 1800 Не более 25 03-1,0 ТМ-2 1800-2100 Тоже Тоже ТМ-3 2100-2500 Не более 20 05-1 5 ТМ-4 2700-3000 Не более 15 05-20 ТМ-5 Более 3000 Не более 10 Более 0,5
Какпоказывает опыт эксплуатации автомобильной техники, снижение уровняпротивозадирных свойств масла на 25% от начального значения являетсяпредельным, так как дальнейшее снижение его обычно ведет к нарушениям внормальной работе агрегатов трансмиссии [16].
2.Критический показатель вязкости температурных свойств. Минимальный уровенькинематической вязкости, обеспечивающий неразрывность масляного слоя,предотвращающий износ, питтинг и задир рабочих поверхностей зубчатыхзацеплений, составляет 5-7 мм/с при 1000 С, является критическим длямасел, используемых в агрегатах трансмиссий автомобилей [6].
Существующиеконструкции сальниковых уплотнений автомобильной техники способны удерживать вагрегатах масло с вязкостью не ниже 5 мм2/с (для гидромеханических игидрообъемных передач — 3,5 мм2/с) при установившейся температуреэксплуатации.
Опытэксплуатации автомобильной техники на загущенных маслах показал, что снижениекинематической вязкости за счет деструкции полимерной присадки не должнопревышать 30%. Повышение кинематической вязкости в процессе эксплуатациинаблюдается у незагущенных масел.
Наосновании данных, полученных при проведении работ по изучению работоспособноститрансмиссионных масел, установлено, что значение критерия предельной величиныкинематической вязкости составляет 30% от начального уровня. При превышенииэтого значения трансмиссионное масло подлежит смене.
Наосновании проведенных исследований и накопленного опыта разработки и применениятрансмиссионных масел установлены допустимые уровни динамической вязкости, прикоторых обеспечивается свободное строгание машин в зависимости от колеснойформулы без нарушения функционирования агрегатов.
Предельнодопустимые значения критических показателей динамической вязкости масел,применяемых в агрегатах трансмиссий, приведены в табл. 3.4. Они могут бытьскорректированы расчетным или экспериментальным путем применительно кконкретному типу автомобильной техники, имеющей коробки отбора мощности,редукторы для привода механизмов, не входящих в ходовую часть машины.
3.Критический показатель накопления в масле частиц загрязнений. Установлено, чтоабразивный износ деталей, имеющих фрикционный контакт, достигает максимума приувеличении содержания в масле частиц абразивного характера размером 25-30 мкм(продукты износа и коррозии деталей, оксиды металлов присадок, почвенные иатмосферные загрязнения и др.) [5, 6]. Предельное содержание частиц абразивногохарактера указанного размера не должно превышать 40% от общего количествазагрязнений.
4.Критический показатель содержания воды в масле. Появление воды в работавшеммасле главным образом обусловлено конденсацией ее паров из воздуха притемпературе ниже точки росы. Масло в этом случае представляет собой эмульсиютипа «вода в масле». При содержании в трансмиссионном масле более 4%воды происходит резкое снижение противозадирных свойств при работе зубчатых передач.Отказы в работе гидромеханических коробок передач наблюдаются при содержанииводы более чем 1%.
Установленныенормы критериев работоспособности масел, приведенные в табл. 3.4, представляютсобой среднестатистические величины, полученные на основании многолетнего опытаисследований и испытаний работавших трансмиссионных масел. Ресурс работы маслав агрегатах трансмиссии можно установить по пробегу, при котором достигаетсяпредельное значение одного из критериев. Параллельно с оценкой работоспособностимасла проводится оценка технического состояния агрегатов трансмиссии.
Далеесравниваются полученные результаты с установленными нормами (табл. 3.4),максимально допустимой величиной износа и другими нормами на техническоесостояние агрегатов. На основании полученных данных определяется минимальныйуровень работоспособности масла, который адекватен сроку допустимой бессменнойработы, измеряемой по пробегу техники.
Втабл. 3.6 приведен минимальный ресурс работоспособности масел в агрегатахтрансмиссии автомобильной техники, установленный с помощью разработанныхкритериев.
Таблица3.6 — Минимальный ресурс работоспособностимасел в агрегатах трансмиссии автомобильной техники
Группа
масел Тип масла (марка)
Периодичность смены масел
в агрегатах, тыс. км автомобили
гусеничные
машины ТМ-1 Минеральные масла без присадок 6 2 ТМ-2 Моторные масла на минеральной основе 12 4 ТМ-3
Трансмиссионные масла типа:
ТАп-15В и ТСп-l0
ТСп-15К
24-34
64-80
6
12 ТМ-4
Трансмиссионные гипоидные
масла типа:
ТСп-14mп
ТСз-9гип
48
32
-
- ТМ-5
Универсальные
трансмиссионные масла типа:
ТАД-17и
Минеральные масла для гидрообъемных передач типа:
МГЕ-25Т
Марка Р
96
6
6
4
4
Следуетотметить, что рекомендации по периодичности смены масел не могут бытьиспользованы при эксплуатации коробок отбора мощности и редукторов лебедок. Такимобразом, на основании проведенной работы, с учетом выбранных критериевработоспособности трансмиссионных масел были разработаны рекомендации поувеличению в 1,5-2 раза сроков смены масел в агрегатах трансмиссии автомобилейУРАЛ, ГАЗ, ЛуАз, УАЗ и гусеничных машинах.
4. Способы утилизации некондиционных компонентов топлив,специальных жидкостей, отработанных масел и технические методыэкспериментальной оценки их эксплуатационно-экологических свойств
4.1Способы утилизации некондиционных компонентов топлив, специальных жидкостей,отработанных масел
Всвязи с сокращением Вооруженных Сил и снижением их потребности в горючем исмазочных материалах в частях и на базах горючего накапливаются запасыпродуктов, качество которых после истечения гарантийных сроков хранения несоответствует установленным требованиям. В случае невозможности восстановлениякачества таких продуктов на местах применения, регенерации или утилизации в промышленностислужба горючего вынуждена затрачивать значительные силы и средства насодержание их запасов. Часть некондиционных продуктов является токсичнымивеществами, что значительно обостряет экологическую обстановку в местах иххранения.
Поэтомуактуальны экологически безопасные и экономичные способы утилизации такихнекондиционных продуктов, как горючее ТГ-02, децилин, изонит,противоводокристаллизационная жидкость (ПВКЖ) жидкость «И»(этилцеллозольв технический), отработанные моторные масла (ММО) и индустриальныемасла (МИО).
ГорючееТГ-02, представляющее собой смесь технического триэтиламина и изомерныхксилидинов, в процессе хранения выходит по качеству за пределы установленныхтребований в основном из-за интенсивного влагопоглощения из воздуха и частичногоиспарения более низкокипящего компонента триэтиламина.
Известно,что ароматические амины (ксилидин, анилин, экстралин) в 40- 50-е годы достаточношироко использовались как антидетонаторы к автомобильным и авиационнымбензинам, пока их не вытеснил более эффективный и дешевый тетраэтилсвинец [11].
Внастоящее время допущен к применению и широко используется в районах Сибири иКрайнего Севера газоконденсатный бензин с добавкой 1,3% масс. экстралина. Учитываяизложенное, а также то обстоятельство, что в некондиционном горючем ТГ-02(н)содержится около 50% ароматических аминов (изомерных ксилидинов), былоисследовано влияние добавок некондиционного горючего ТГ-02(н) в различнойконцентрации на эксплуатационные, в том числе токсикологические, свойства товарныхбензинов и состав отработавших газов двигателя при использовании такихбензинов.
Результатытоксикологических, и гигиенических исследований показали, что автомобильныйбензин А-76, содержащий в своем составе до 8% ТГ-02(н), является малоопаснымпродуктом и по степени воздействия на организм человека относится к веществам4-го класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76), то есть соответствует товарнымбензинам.
Наосновании результатов лабораторных исследований были приготовлены образцыбензина А-76 и А-72 с добавкой 5% об. ТГ-02(н). Образец горючего ТГ-02(н)характеризовался следующими значениями показателей качества, выходящими занормы требований по плотности при 200С – 860 кг на 1м3при норме 835-855 кг на 1м3; по массовой доле триэтиламина идиэтиламина — 46% масс. при норме 48-52% масс.; по массовой доле воды — 3%масс. при норме не более 0,5% масс.; по массовой доле механических примесей — 0,01% масс. при норме не более 0,005% масс. Результаты испытаний бензинов А-76и А-72 с добавкой 5% об. ТГ-02(н) по показателям ГОСТ 2084-77 и комплексаметодов квалификационной оценки, в том числе методов испытания бензинов ссинтетическими компонентами и добавками не нефтяного происхождения, показали,что испытанные образцы полностью соответствуют установленным требованиям (табл.4.1). При этом следует отметить, что добавка в бензин 5% об. ТГ -02(н)способствовала увеличению его детонационной стойкости более чем на 4 единицы,как по моторному, так и по исследовательскому методу.
Таблица4.1 — Физико-химические и эксплуатационныесвойства бензинов А-72 и А-76 с добавкой ТГ-02(н)Показатель Требования ГОСТ 2084-77 к бензину А-76 Испытуемые образцы бензинов А-72 летнего вида
А-72 с 5%
об. ТГ -02 (н) А-76 летнего вида А-76 с 5% об. ТГ -02 (н) Детонационная стойкость октановое число моторным методом Не менее 76 72,6 78 76,8 80,5
Фракционный состав:
температура начала перегонки,0С
10% перегоняется,0С
50% перегоняется,0С
90% перегоныется,0С
конец кипения,0С
остаток и потери, %
Не ниже 35
Не выше 70
Не выше 115
Не выше 180
Не выше 195
Не более 4
40
70
109
156
185
3,5
40
70
112
166
195
3,5
38
60
98
155
184
3,0
39
61
99
165
192
2,5 Давление насыщенных паров, кПа (мм рт. ст.)
Не более 66,66
500
57,19
(430)
53,86
(405)
57,85
(435)
51,87
(390)
Кислотность, мг КОН на 100 см3 Не более 3 0,2 0,18 0,3 0,32
Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 Не более 10 5 9,8 3,5 9,4
Плотность при 2000 С, кг на м3 - 738 744 743 748 Коэффициент распределения детонационной стойкости по фракциям бензина Не менее 0,8 0,94 0,8 0,95 0,8 Содержание ароматических углеводородов, % об. Не более 45 20,1 22,4 40,4 42 Содержание олефиновых углеводородов, % об. Не более 25 10,2 9,4 8,0 6,5 Потери от испарения, % масс. Не более 3,0 для бензина летнего вила 2,0. 1,5 1,8 1,2
Склонность бензина к образованию паровых пробок: температура при соотношении пар-жидкость равном 200 С Не менее 60 62 73 65 76
Химическая стабильность: сумма продуктов окисления, г на 100 см3 бензина Не более 100 35 90,5 30,5 88
Коррозионная активность в условиях конденсации воды: изменение массы стальной пластины, г на 1 м2 Не более 5 2,2 2,4 1,8 2,5 Склонность к образованию отложений во впускной системе: массовое количество образовавшихся отложений, мг Не более 100 52 74,5 35,5 60,4 Октановое число по исследовательскому методу - 75 81,5 81,4 85,5
Фазовая стабильность: температура помутнения,0С Не более -25
Ниже
-69
Ниже
-60
Ниже
-60
Ниже
-60
Совместимость с резинами:
набухание, %
вымывание, %
концентрация фактических смол в бензине после контакта с резиной, мг на 100 см3
Не нормируется
Не нормируется
Не нормируется
12,4
8,2
6,2
13,5
6,6
6,8
14,6
5,8
6,0
14,8
7-,5
8,1
Инымисловами, с помощью добавки ТГ-02(н) можно перевести бензин А-72 в бензин А-76[2]. Исследования также показали, что в бензинах зимнего вида содержание TГ-02(H)не должно быть больше 3% об., так как в противном случае температура концакипения бензина превышает установленную норму до 1850 С, а давление насыщенныхпаров бензина, наоборот, понижается за пределы требований (не ниже 500 мм рт.ст.). Отмеченные явления связаны с относительно высокой температурой концакипения ТГ-02(н), составляющей для разных образцов от 2100до 2120С. Результаты исследования выбросов отработавших газов автомобильных двигателейпри работе на бензине с добавкой 5% об. ТГ -02(н) показали, что концентрациятоксичных компонентов в этих выбросах значительно ниже уровня предельнодопустимых концентраций, соответствующих требованиям ГОСТ 37.001.054-86 (табл. 4.2).Учитывая, что состав ТГ-02(н) представлен алифатическими и ароматическимиаминами, в процессе сгорания в двигателе бензина с добавкой ТГ-02(н) возможнообразование кроме обычных продуктов сгорания (СО, СИ, NOx) также нитрозоаминов,которые характеризуются канцерогенной активностью. Поэтому дополнительно киспытаниям опытных бензинов с добавками ТГ-02(н) в объеме требований ГОСТ37.001.054-86 была проведена работа по определению содержания в отработавшихгазах двигателя нитрозоаминов.
Таблица4.2 — Результаты испытаний по определениюсостава отработавших газов двигателя при использовании бензина А-72 с 5% об. ТГ-02(н)Бензин Условия проведения испытания Выбросы вредных веществ, г /исп. Расход топлива, л /l00 км CO CH
NOx
CH + Ox А-76 товарный Горячий цикл 11,33 2,82 4,08 СН
NOx Холодный цикл 14,19 3,79 5,28 9,07 -
А-72 с 5%
об. ТГ -02 (н) Горячий цикл 13,57 3,8 8,65 12,45 13,6 Холодный цикл 21,1 4,13 8,13 12,26 -
Требования
ГОСТ 37.001.054-86 - Не более 76 - - Не более 23,5 -
Испытанияпо определению концентрации нитрозоаминов в отработавших газах двигателяпроводились в стендовых условиях с отбором проб газов на режимах холостого ходаи максимальной мощности двигателя. Вотработавших газах двигателя, как в случае использования товарного бензинаА-76, так и при применении бензина с добавками ТГ-02(н) присутствуютнитрозодиметиламин (НДМА) и нитрозодиэтиламин (НДЭА). Концентрация НДЭА в составе отработавших газов настольконезначительна, что не имеет гигиенического значения. Концентрация НДМА приработе двигателя на товарном бензине оказалась выше по сравнению с образцамибензина, содержащими в своем составе 3 и 5% об. ТГ-02(н), что, возможно,связано с блокирующим действием добавок на образование нитрозоаминов присгорании смеси бензина и аминов, о чем имеются сведения в материалахизобретений различных стран.
Таблица4.3 — Результаты определения содержаниянитрозоаминов в отработавших газахБензин
Содержание НДМА, мкг/м3
Содержание НДЭА, мкг/м3 Полная нагрузка Холостой ход Полная нагрузка Холостой ход А-76 неэтилированный 11,8 103,9 2-4 2-4 А-72 с 5% об. ТГ -02(н) 79,7 56,6 7,9 6,3 А-76 с 3% об. ТГ -02(н) 57,3 55,2 2-4 2-4
Учитываянесколько более низкое значение теплотворной способности ТГ -02(н) по сравнениюс товарными бензинами (40708 кДж/кг и 43500 кДж/кг соответственно) былипроведены параметрические испытания двигателя «Москвич-412» набензинах с добавками ТГ -02(н) по сравнению со штатным бензином. Результаты испытанийпоказали, что по контролируемым параметрам опытные образцы бензиновхарактеризуются по сравнению со штатными увеличением минимального удельногорасхода топлива, а также снижением максимального крутящего момента и мощностидо 4%, что укладывается в пределы точности измерений. Специальноеуглеводородное топливо децилин, получаемое путем нефтехимического синтезаполициклических нафтеновых углеводородов, обладает высокими энергетическимихарактеристиками, хорошими низкотемпературными и вязкостными свойствами, атакже температурными пределами выкипания, характерными для нефтяных керосиновыхфракций [12]. Значительное снижение в последниегоды потребности горючего децилин послужило причиной накопления на складах ибазах горючего его значительных сверхнормативных запасов. Поэтому проведеныисследования с целью обоснования возможности эффективной и экологически чистойутилизации децилина путем его использования в качестве высокоэнергетическойдобавки к дизельным топливам. В результатеизучения влияния добавок децилина на физико-химические, эксплуатационные,моторные, токсиколого-гигиенические свойства дизельных топлив, а также насостав и дымность отработавших газов дизельных двигателей определеныоптимальные концентрации добавок децилина в летних и зимних марках товарныхдизельных топлив. В процессе исследований установлено,что добавка к дизельным топливам децилина способствует улучшению ихнизкотемпературных свойств (понижению температуры застывания), одновременноухудшая воспламеняемость топлива, что выражается в понижении его цетановогочисла (рис. 4.1). Учитывая полученные результаты,проведены параметрические испытания двигателя КамАЗ-740 на дизельном топливе смаксимально возможной добавкой децилина 10% с оценкой дымностии токсичностиотработавших газов двигателя. Результаты испытаний показали, что указаннаядобавка практически не оказала влияния на экономические и мощностныехарактеристики работы двигателя (рис. 4.2). По дымности и содержанию вредныхвеществ в отработавших газах двигателя товарное дизельное топливо без добавкидецилина и содержащее 10% децилина оказались практически идентичны.
/>
Рисунок4.1 — Характер изменения показателей качества дизельного топлива, наиболеесклонных к изменению при добавлении в топливо децилина. Содержание в топливе децилина, % об.: 1- топливо Л Ряз. НПЗ, 2 -топливо Л Моск. НПЗ, 3-топливо 3 Яросл. НПЗ, 4 — топливо 3Кир. НПЗ, 5 — топливо Л Яросл. НПЗ
Проведеннаятехнико-экономическая оценка способа утилизации децилина путем использованияего в качестве добавки к дизельному топливу показала, что практическаяреализация данного способа экономически целесообразнее транспортированияотдельных партий децилина из отдаленных районов РФ к месту его переработки,организация которой возможна через 5 лет при наличии финансированиястроительства соответствующего производства. Кондиционныйэтилцеллозольв добавляется в реактивные топлива в качествепротивоводокристаллизационной (ПВК) жидкости в целях исключения образования кристалловльда в топливе при понижении температуры в топливных баках в условиях ихэксплуатации. Для этилцеллозольва характерны такие отрицательныеэксплуатационные свойства, как интенсивное поглощение влаги из окружающего воздухаи склонность к окислению при хранении в жарких климатических условиях.
/>
Рисунок4.2 — Внешние скоростные характеристики двигателя КамАЗ-740 при работе натопливе Л (ГОСТ 305-82) и этом же топливе с добавкой 10% децилина
Учитываязначительные организационные, технические трудности и затраты при регенерациинекондиционного этилцеллозольва, была исследована возможность его утилизации наместах хранения путем добавки в автомобильный бензин и дизельное топливо вконцентрациях, не оказывающих отрицательного влияния на физико-химические иэксплуатационные свойства топлив.
Результатысоответствующих исследований и испытаний показали, что при выполнении этоготребования содержание в товарных автомобильных бензинах и дизтопливахнекондиционного может достигать 3% об. [12],для испытаний был выбран образец жидкости «И» после длительногохранения с наибольшими отклонениями по своему качеству от требований ГОСТ8113-88: массовая доля воды 2,1% масс. при норме не более 0,5% масс.; массоваядоля кислот 0,018% масс. при норме не более 0,006% масс.; температура началаперегонки 1200С при норме не ниже 1300 С; число омыления1,7 мг КОН на 1г продукта при норме не более 0,5 мг на 1 г продукта. Результатыпроведенных исследований свидетельствуют о том, что бензин и летнее дизельноетопливо, содержащие до 3% об. некондиционной жидкости «И» по своимфизико-химическим и эксплуатационным свойствам практически не отличаются отбазовых топлив и полностью соответствуют требованиям стандартов и нормам комплексаметодов квалификационной оценки (КМКО). Как положительный факт следует отметитьзначительное снижение температуры застывания топлива при добавлениинекондиционной жидкости «И».
Результатыисследований также показали, что в зимнее дизельное топливо некондиционный посодержанию этилцеллозольв добавлять нельзя, так как при этом значительноповышается температура помутнения топлива, что недопустимо при эксплуатациитехники в зимний период. При этом помутнение топлива происходит не вследствиевыпадения кристаллов парафина, а в результате образования в объеме топлива приснижении температуры ассоциатов из молекул этилцеллозольва и капель микроэмульсионнойводы.
Однимиз реальных источников загрязнения окружающей среды являются отработанныемоторные и трансмиссионные масла, которые при их смене в двигателях и агрегатахавтомобилей, тракторов, судов часто сливаются прямо на грунт или в водоем. Влучшем случае на складах горючего отработанные масла собираются в специальныеемкости, из которых они периодически отбираются и с большим трудом вывозятся нанефтебазы для дальнейшей утилизации или регенерации. При всех этих операцияхпроисходит дополнительное загрязнение окружающей среды за счет проливов масел.
Однойиз основных причин неудовлетворительной организации сбора отработанных масел вчастях, на базах речного и морского флота является слабая экономическаязаинтересованность в этом.
Внастоящее время регенерация отработанных масел производится на некоторых масло перерабатывающихпредприятиях промышленности в основном путем удаления из масел механических загрязненийи воды. Предприятия, принимающие отработанные масла на регенерацию, смешиваютих с ловушечными продуктами, используемыми как добавки к печному топливу, апредприятия нефтепродуктообеспечения отработанные масла в основном поставляютза рубеж по очень низким ценам.
Зарубежом основная масса отработанных масел (до 90%) используется в качестведобавки к дизельным топливам, что дает значительно больший экономический эффект,чем сбор и регенерация их. Поэтому доля регенерируемых масел от объема ихпроизводства составляет всего лишь: в Японии- 5%, в США — 4%, в Англии — 10%.
Причинаограниченного вторичного использования отработанных масел заключается в высокихрасходах на их регенерацию, технических трудностях этого процесса, вызывающегозагрязнение окружающей среды отходами производства, ростом требований ккачеству товарных масел.
Былоисследовано влияние добавок отработанных масел к летнему дизельному топливуЛ-0,5-40 ГОСТ 305-82 на его основные свойства, оцениваемые стандартными иквалификационными методами.
Результатыиспытаний свидетельствуют о том, что добавление к топливу 5% об. отработанныхмасел вызывает изменение большинства показателей его качества. Особенноповышаются концентрация фактических смол, зольность и коксуемость 10% остатка.
Коксуемость10% остатка исследованных смесей превысила на 30-100% установленную норму.Особенно заметно влияние на этот показатель топлива добавки отработанногомоторного масла. Отмечено некоторое понижение температуры застывания смеси,которое, очевидно, связано с депрессорным эффектом добавок масла при сохранениипредельной температуры фильтруемости. Повышения склонности топливных смесей кобразованию отложений на форсунках двигателя не обнаружено.
Такимобразом, добавление к дизельному топливу Л-0,5-40 5% об. отработанных масел ММС,и МНО вызвало определенное снижение некоторых показателей качества топлива посравнению с нормами ГОСТ 305-82. Однако ухудшение показателей, за исключениемкоксуемости 10% остатка, не вышло за пределы требований ТУ на топливо УФС.Увеличение коксуемости не привело к росту склонности топливных смесей кнагарообразованию выше норм КМКО. На основании приведенных результатовпредварительных испытаний, а также учитывая зарубежный опыт, смеси дизельного топливаГОСТ 305-82 с 5%об отработанных масел можно рекомендовать к стендовым иэксплуатационным испытаниям.
Взаключение следует отметить что, учитывая высокую стоимость горючего ТГ -02 ивозрастающий дефицит смазочных материалов, утилизация некондиционных партийпутем добавки к топливам должна производиться только тогда, когда невозможнопроведение мероприятий по восстановлению качества некондиционного, образца илисдачи на предприятия промышленности. Организация и про ведение утилизациинекондиционных партий специальных жидкостей, топлив и масел осуществляется вчастях и на складах горючего по специальным инструкциям только с разрешениястаршего начальника.
5. Испытания новых войсковых экспресс-методовдля контроля качества горючесмазочных материалов, применяемых в ракетныхвойсках и артиллерии
5.1Испытания экспресс-методов и индикаторных трубок для определения влагосодержаниянефтехимических продуктов
Определениевлагосодержания нефтехимических продуктов является важным этапом в контроле ихкачества. Существенная зависимость этого показателя от окружающих условийвызывает необходимость для получения достоверных результатов применять экспрессныеметоды, которые могут быть реализованы как в лабораторных, так и в полевыхусловиях. С этой целью был разработан ряд экспрессных методик с помощьюиндикаторных трубок [17].
Сущностьметода заключается в разделении анализируемого продукта в условиях фронтальногоанализа, в результате чего в индикаторных трубках (ИТ) образуется зонаадсорбции воды, отличающейся по цвету от содержащегося в трубке адсорбента.
Повеличине этой зоны на основании предварительной калибровки определяютколичество воды в анализируемом продукте. Для анализа влагосодержаниянефтехимических продуктов был разработан ряд индикаторных трубок,предназначенных для определения воды различного фазового состояния и для разныхдиапазонов определяемых концентраций. Технико-аналитические характеристики ИТприведены ниже.
Актуальнойзадачей являются межлабораторные испытания экспресс-методов и промышленныхиндикаторных трубок для проверки их технических и метрологических характеристикпри определении влагосодержания нефтехимических продуктов.
Таблица5.1Марка ИТ Вид определяемой воды Диапазон определяемых концентраций, % масс. Анализируемые продукты ИТ-СВ-10 Суммарная 0,05-0,0001
Топлива и масла
(нефтяные), ПВК
жидкости ИТ-СВ-100 –//– 0,01-10 ИТ-НВ-15 Эмульсионная 0,1-0,001
Выпущенныеопытные партии индикаторных трубок были подвергнуты испытаниям согласнотребованиям технических условий (табл.5.2). Из приведенных данных следует, чторазработанная технология позволяет производить ИТ, соответствующие основнымтребованиям технического задания, за исключением их длины, которая превысилаустановленную норму на 4-8 мм. Поскольку общая длина. ИТ не оказывает влиянияна их эффективность при сохранении высоты слоя адсорбента на уровне 41-48 мм,целесообразно внести изменения в ТУ на индикаторные трубки ИТ-СВ-I0, ИТ-СВ-100и ИТ-НВ-15 для устранения затруднений в условиях серийного производства ИТ.
Лабораторнымиспытаниям подверглись следующие экспресс-методы:
МИ32.96-90. Экспресс-метод количественного определения массовой доли раствореннойводы в противоводокристаллизационных жидкостях;
МИ32.95-90. Экспресс-метод количественного определения массовой доли нераствореннойводы в топливах для реактивных и поршневых двигателей;
МИ32.97-90. Экспресс-метод количественного определения суммарной воды в топливахдля реактивных и поршневых двигателей.
Прииспытаниях использовались следующие ИТ:
ИТ-CB-100изготовлены по технологическому регламенту (ТР) №9 для количественногоопределения массовой доли растворенной воды ПВК жидкостях; ИТ-СВ-10 изготовленыпо ТР №8 для количественного определения массовой доли суммарной воды втопливах; ИТ-НВ-15 изготовлены по ТР № 10 для количественного определениямассовой доли нерастворенной воды в топливах.
Таблица5.2 — Результаты определения техническиххарактеристик ИТПоказатель
Требования
ТТЗ Марка ИТ ИТ-СВ-100 ИТ-СВ-10 ИТ-НВ-15 Состав ИТ
Стеклянная трубка,
адсорбент, ватные
тампоны Соответствует Соответствует Соответствует Герметичность Герметичные ИТ Запаянные герметичные трубки
Габаритные размеры, мм:
длина
Внутренний
диаметр
Наружный
диаметр
125-127
2± 0,3
3,6-4
131-135
2,1-2,2
3,6-4
131-135
2,1-2,2
3,6-4
131-134
2,0-2,2
3,6-4 Масса, г Не более 20 3,2-3,5 3,1-3,3 3,3-3,7 Высота слоя адсорбента, мм Не более 50 41-45 42-47 42-48
Насыпная
масса адсорбента, г /мм Не установлена 0,0025-0,0028 0,0050-0,0052 0,0050-0,0052
Результатылабораторных межведомственных испытаний экспресс-методов и индикаторных трубокпредставлены в табл. 5.3-5.5. Из полученных данных видно, что индикаторныетрубки ИТ-СВ-l00 обеспечивают количественное определение содержаниярастворенной воды в ПВК жидкостях, ИТ-НВ-10 — суммарной и ИТ-НВ-15 — нерастворенной (эмульсионной) воды в реактивных и дизельных топливах. Пометрологическим характеристикам испытанные ИТ обеспечивают получениерезультатов последовательных и параллельных определений контролируемыхпоказателей, расхождение между которыми не превышает установленныхэкспресс-методами величин сходимости в среднем не более 15% отн.
Таблица5.3 — Результаты межлабораторных испытанийиндикаторных трубок ИТ НВ-15 экспресс-методом при определении эмульсионной водыв реактивных и дизельных топливах
Номера
лабораторий Сходимость результатов, % масс. % отн. РТ ТС-1 3-0,2 минус 35 Среднее, % отн. 69779 0,0048/10,0 0,0096/8,0 0,0062/14,7 10,9 44952 0,0230/18,1 0,0031/9,9 0,0046/12,5 13,5 321 0,0124/8,3 0,0098/9,8 0,0050/12,5 10,2 257 0,0048/8,0 0,0048/2,1 0,0048/8,0 6,0 541 0,0042/6,0 0,0082/4,1 0,0043/5,7 5,3 48 0,0048/10,0 0,0098/9,9 0,0051/5,7 8,5 122 0,0124/8,3 0,0082/4,1 0,0062/14,7 8,5 322 0,0048/11,0 0,0230/18,1 0,0042/3,7 10,7 МИН. 5,3 Макс. 13,5 Среднее 8,1 По ТЗ не более 15,0
Воспроизводимостьрезультатов при определении содержания воды в образцах из-за нестабильностианализируемых проб, не должна использоваться как метрологическая характеристикаметодов и ИТ, предназначенных для оценки влагосодержания нефтехимическихпродуктов.
Данныеиспытания показали, что разработанные экспресс-методы и ИТ позволяют получитьзначения контролируемых показателей, которые практически не отличаются отданных, установленных с помощью существующих стандартных методов, заисключением снижения показателя содержания воды по методу Фишера для одногообразца жидкости «И».
Оценка продолжительностианализов с помощью экспресс-методов и ИТ показала, что наиболее быстро втечение нескольких минут производится определение содержания воды в ПВКжидкостях.
Таблица 5.4Результатымежлабораторных испытаний индикаторных трубок ИТ-СВ-10 экспресс-методомхемосорбционной индикаторно-жидкостной хроматографии в определении суммарногосодержания воды в реактивных и дизтопливахНомера лабораторий Сходимость результатов, % масс.% отн. РТ ТС-1 3-0,2 минус 35 Среднее, % отн. 69779 0,00021/10,0 0,00022/10,0 0,00031/13,1 11,0 44952 0,00017/5,1 0,00019/5,1 0,00027/3,5 4,5 321 0,00017/5,1 0,00023/19,1 0,00029/3,3 9,1 257 0,00021/10,0 0,0048/2,1 0,0048/8,0 6,0 541 0,0023/10,0 0,00023/19,1 0,00029/3,3 10,7 48 0,00023/19,1 0,00018/5,2 0,00029/3,3 9,1 122 0,00017/5,1 0,00023/9,6 0,00027/3,5 6,1 322 0,00023,/19,1 0,00018/5,2 0,00029/3,3 9,1 Мин. 4,5 Макс. 11,0 Среднее 8,4 По ТЗ не более 15,0
Таблица 5.5 — Результаты межлабораторных испытанийиндикаторных трубок ИТ-СВ-100 при определении содержания растворенной воды вПВЖ жидкостяхНомера лабораторий Сходимость результатов, % масс.% отн.
Среднее,
% отн. Жидкость «И» ТГФ 69779 0,02/8,0 0,04/7,0 0,03/3,3 0,02/8,0 0,02/5,7 0,03/3,5 0,07/4,4 5,8 44952 0,02/8,7 0,04/7,7 0,05/4,2 0,02/8,7 0,02/6,1 0,05/4,8 0,03/1,8 6,1 321 0,01/4,0 0,05/10,0 0,01/1,0 0,02/8,0 0,02/5,7 0,01/1,8 0,07/4,2 5,3 257 0,08/7 0,03/6,0 0,05/5,1 0,02/8,3 0,02/5,8 0,08/6,2 0,13/7,7 6,8 541 0,02/8,0 0,03/6,7 0,03/3,3 0,01/0,8 0,01/3,2 0,04/4,8 0,03/1,9 3,8 48 0,02/8,0 0,03/6,7 0,03/3,3 0,10/7,6 0,02/5,9 0,03/3,5 0,16/8,1 6,1 122 0,02/8,0 0,08/8,6 0,04/6,5 0,25/1,5 0,04/11,1 0,05/6,8 0,05/3,3 6,5 322 00,1/4,0 0,13/13,0 0,02/2,6 0,12/9,0 0,03/9,1 0,02/2,8 0,10/6,1 5,8 19-а 0,02/8,0 0,03/6,7 0,05/4,2 0,10/7,6 0,02/5,9 0,05/4,8 1,5/8,5 6,5 Мин. 3,8 Макс. 6,8 Среднее 5,8 По ТЗ не более 15,0
Остальные анализыосуществляются в течение 30-60 мин, однако возможно за этот период производить3-4 определения одновременно.
Врезультате испытаний установлено, что развертывание и свертывание приборов дляпроведения анализов с помощью экспресс-методов и индикаторных трубок невызывает затруднений и производиться в течение нескольких минут. Схемаустановки представлена на рисунке 5.1.
/>
Рисунок 5.1 — Универсальный газоанализатор У Г- 2: 1 — нижний фланец; 2 — пружина; 3 — сильфон; 4- верхний фланец; 5 — стопор; 6 — шток; 7 — втулка; 8 — резиновая трубка; 9 — индикаторная трубка; 10 — штуцер; 11 — пыж;12 — вата; 13 — индикаторный порошок.
Наосновании проведенных лабораторных и междуведомственных испытаний экспресс-методымогут быть рекомендованы к стандартизации в установленном порядке, аиндикаторные трубки — к серийному производству по разработанным технологиямитехнологическим регламентам для широкого внедрения в лабораторную практику приоценке влагосодержания топлив и ПВК жидкостей.
Важнымположением настоящей работы в современных условиях является также тообстоятельство, что разработанные экспресс-методы и индикаторные трубкиэкологически чистые в отличие от стандартных методов определениявлагосодержания нефтехимических продуктов, например, метода Фишера, в котором вкачестве компонента реактива используется пиридин, относящийся к сильно ядовитымпродуктам с ПДК (0,005 г/м). Поэтому экологически опасный метод Фишерацелесообразно заменить на разработанный экспресс-метод с использованием серийныхиндикаторных трубок.
Применениеразработанного экспресс-метода и индикаторных трубок позволяет получитьсущественный экономический эффект. Расчеты показали, что стоимость анализа,проведенного экспрессным методом, в 6 раз меньше, чем при стандартном методе.Проверка ИТ на воспроизводимость результатов не проводилась, так какметрологический показатель для методов определения воды в нефтепродуктах неустановлен из-за изменчивости влажности окружающей среды в разных лабораториях.
Выводы
1. Вданной дипломной работе проведен анализ технических и экологических требованийк ГСМ, их физико-химических свойств и боевого применения.
2. Данасравнительная оценка технико-эксплуатационных характеристик топлив и масел,применяемых в РВ и А, разработаны способы улучшения их экологических свойств.
3. Проведенаоптимизация номенклатуры показателей для оценки сохраняемости качества маселпри хранении в войсках и разработка их работоспособности в агрегатахтрансмиссии военной техники. Представлены способы утилизации некондиционныхкомпонентов топлив специальных жидкостей, отработанных масел и техническиеметоды экспериментальной оценки их эксплуатационно-экологических свойств.
4. Проведеныиспытания новых войсковых экспресс-методов для контроля качества ГСМ,применяемых в ракетных войсках и артиллерии.
горючесмазочный топливо военный трансмиссия
Списокпринятых сокращений
ГСМ –горючесмазочные материалы
ТТЗ –тактико-техническое задание
СМ — смазочные материалы
ХК — химмотологическая карта
ЭД — эксплуатационная документация
ПВКЖ — противоводокристаллизационнаяжидкость
ММО — отработанные моторные масла
МИО — отработанные индустриальные масла
НДМА — нитрозодиметиламин
НДЭА — нитрозодиэтиламин
КМКО — комплексный метод квалификационной оценки
ТУ — техническое условие
ИТ — индикаторная трубка
ТР — технологический регламент
У Г — универсальный газоанализатор
ПДК — предельно допустимая концентрация
Списокиспользованных источников
1. Разработка и исследование спектральной акустооптическойсистемы передачи изображения. Отчет о НИР/ВНИИ Физико-технических иРадиотехнических измерений. 1986.
2. Разработка и созданиеспектрального акустооптического устройства передачи изображения в видимом иближнем ИК диапазонах. Отчет о НИР ВНИИ физико-технических и радиотехническихизмерений. 1989.
3. Пожар В.З., Пустовойт В.и.,Чечкенев О.В., Чечкенев И.В. Портативные акустооптические спектрометры для решения задач экологическойбезопасности. Тезисы докладов научно-практической конференции МЧС России иправительства Москвы с международным участием «Безопасность большихгородов», г. Москва, 18-19 июня 1997 г. М.: 1977, с.
4. Ловинк Г.Д. Автомобильное топливо2000 года.- Химия в России. Бюл. Рос. химич. общества им. Д.М.Менделеева, 1997,№ 6, с.11-12.
5. Братков А.А., Серегин Е.Л,Горенков А.Ф. и др. Химмотология ракетных и реактивных топлив. М.: Химия, 1987.304 с.
6. Дубовик А.В., Денисаев А.А.,Давидовскии НВ., Никитина В.м. и др. Исследование стабильности и детонационных характеристик изопропилнитратаи этанола при длительном хранении в условиях ВСУ -44. Отчет о НИР/ В/ч 74242.1993. 27 с.
7. Пепепекин В.н., Кузнецов н.м.,Лебедев Ю.А. О взаимосвязипараметров детонации с химическим составом ВВ: Доклады АН СССР, т. 234. М.: АНСССР 1977, N21, с. 105-108.
8. Кук М. Наука о промышленных взрывчатыхвеществах. М.: Недра,1980.
9. Моторные, реактивные и ракетныетоплива. Под ред. К.К.Папок, Е.Г.Семенидо. М.: Гостоптехиздат, 1962. 741 с.
10. Макаров А.А., Бурмистров О.А.,Лебедев С.Р. — В кн.Химмотология — теория и практика рационального использования ГСМ. Материалысеминара. М… 1992, с 15-29.
11. Мазуров В.А. Подземные газонефтехранилища вотложениях каменной соли. М.: Недра, 1982. 212 с.
12. Азев В.С., Кузнецова Л.Н. Сохранение качества моторных топливпри подземном хранении. М.: Химия, 1984. 192 с.
13. Разработка методикипрогнозирования средств хранения моторных масел. Отчет о НИР/25 ГосНИИ МО РФ.1995.
14. Виленкин А.В. Масла для шестеренчатых передач. М.: Химия,1982. 248 с.
15. Заскалько П.П., Терехов А.С., Некрасов В.и., Косов В.П. обоценке сроков службы масла MT-16п в агрегатах трансмиссии четырехосных тягачей.- Химия и технология топлив и масел, 1978, № 3, с. 49-51.
16. Загородний Н.Г., Заскалько П.П. Рациональное применение трансмиссионныхмасел — резерв экономии материальных и трудовых ресурсов. Автомобильнаяпромышленность, 1984, № 2, с. 3-4.
17. Зрелов В.Н., Красная Л.В.,Зрелова Л.В. Метрологическиеосновы хемосорбционной хроматографии нефтепродуктов. — В кн..: Всесоюзная конференция.Теория и практика газовой хроматографии. Нижний Новгород.: НИИХим, ГГУ. 1990,с. 36-37.