Загрязненность отработанных моторных масел в условиях сельскохозяйственных предприятий Омской области

ТЕХНИЧЕСКИЕ НА УКИ

УДК 621.43:621.892.1:631.3:504(571.13) Л.С. Керученко, Е.И. Мальцева

Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, Омск

ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ ОТРАБОТАННЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ В УСЛОВИЯХ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

Важный резерв экономии моторных масел - наиболее полное использование смазочных свойств. Этого можно добиться очисткой отработанных масел от разного рода примесей, накопившихся в масле к моменту его замены. Выбор способа очистки отработанных масел зависит от того, какие примеси накапливаются в масле, какие изменения физико-химических свойств масел произошли в процессе эксплуатации масел. Целью статьи является определение фактического качества отработанных масел; дана оценка возможности повторного их использования.

Обследование качества отработанного моторного масла проводилось ежегодно в период с 2011 по 2015 г. в разных хозяйствах Омской области. Пробы отбирали из двигателей тракторов МТЗ-80/82 при замене масел во время проведения ТО-2. При определении требуемого количества проб доверительную вероятность принимали равной 0,8 и исходя из этого установили минимальное число проб, с учетом по-вторностей - 72. Фактически отобрано 80 проб из картеров дизельных двигателей тракторов, принадлежащих фермерским хозяйствам и предприятиям. Полученные показатели качества моторного масла для оценки их работоспособности сравнивали с показателями выбраковки и ГОСТ 8581-78 - Масла моторные для автотракторных дизелей. Сделаны следующие выводы: в отработанных моторных маслах М10Г2 плотность практически не изменяется; кинематическая вязкость отработанного масла изменяется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в зависимости от технического состояния двигателя и условий работы; показатели, характеризующие наличие присадки в масле, свидетельствуют об отсутствии ее в отработанном масле; масло сильно загрязнено механическими примесями, водой и топливом, но химическая структура не изменена; масло может быть очищено физическими способами в условиях сельскохозяйственных предприятий и после компаундирования присадками использовано в двигателях.

Ключевые слова: отработанные моторные масла, загрязнения, механические примеси, щелочное число, плотность, кинематическая вязкость.

Введение

Обследование качества отработанного моторного масла проводилось ежегодно в период с 2011 по 2015 г. в разных хозяйствах Омской области. Пробы отбирали из тракторов МТЗ-80/82 при замене масел во время проведения ТО-2. При определении требуемого количества проб доверительную вероятность принимали равной 0,8 и исходя из этого установили минимальное число проб, с учетом повторностей - 72. Фактиче-

© Керученко Л.С., Мальцева Е.И., 2017

ски отобрано 80 проб из картеров дизельных двигателей тракторов, принадлежащих фермерским хозяйствам и предприятиям.

Отбор проб осуществляли в соответствии с периодичностью ТО-2 при плановой их замене пробоотборником через отверстие масломерной линейки сразу же после остановки двигателя в заранее подготовленную сухую тару с помощью вакуумного пробоотборника, разработанного на кафедре тракторов, автомобилей и эксплуатации МТП, его описание представлено в [1].

Масла обследовали на содержание абразивных примесей, воды, топлива, общую загрязненность, содержание элементов, содержащихся в присадке (цинк), щелочное число, вязкость, плотность, диспергирующе-стабилизирующую способность. Эти свойства оценивали физико-химическими методами по стандартным методикам:

- плотность по ГОСТ Р 51069-97;

- кинематическую вязкость по ГОСТ 33-2000 (ИСО3104-94), а также на автоматическом лабораторном аппарате D15KP по стандартной методике ASTMD 2602;

- содержание золы ГОСТ 28583-90;

- температуру вспышки в открытом тигле на автоматическом лабораторном аппарате модели CFP 92 по методу ASTMD 92 (ГОСТ 4333-87);

- содержание воды ГОСТ 2477-65 на приборе АКОВ;

- щелочное число, характеризующее способность масла нейтрализовать кислоты, образующиеся из продуктов сгорания топлива и деструкции основы масла - на тетраметре марки METTLERTOLEDODL 5G по ГОСТ 30050-93, соответствующему методу ASTMD 664;

- содержание механических примесей ГОСТ 6370-87;

- содержание металлов (бария и кальция), входящих в состав присадок к маслам, устанавливали методом на фотоэлектрическом спектрометре МФС-7;

- дисперсионно-стабилизирующие свойства (ДСС), характеризующие остаточную эффективность моюще-диспергирующих присадок в масле - методом бумажной хроматографии (капельной пробы) по методике, разработанной на кафедре тракторов, автомобилей и ЭМТП Омского государственного университета [1].

Результаты исследований

Полученные показатели качества моторного масла для оценки их работоспособности сравнивали с показателями выбраковки, рекомендованными в [2] и ГОСТ 858178 - Масла моторные для автотракторных дизелей.

Результаты исследований представлены на рисунке.

Анализ представленных на рисунке графиков показывает: в обследованных хозяйствах противоизносные свойства отработанных масел существенно отличаются от свежих.

Плотность отработанных масел находилась в пределах от 880 до 910 м3/кг. Наиболее вероятное значение плотности - в пределах от 895 до 905 м3/кг. За пределы допускаемой величины плотности вышли 6 проб. Из рассмотрения графиков следует, что по плотности отработанные моторные масла практически удовлетворяют требованиям ГОСТ 8581-78 - Масла моторные для автотракторных дизелей.

Кинематическая вязкость свежего масла М10Г2 при 100°С должна быть в пределах 11 ± 0,5 мм2/с. Только 27 проб (33,75%) анализируемых масел удовлетворяют данному требованию. В 30 пробах (37,5%) значение кинематической вязкости превышает требования ГОСТ, а в остальных пробах показатели кинематической вязкости ниже

требований стандарта. Основная причина снижения кинематической вязкости - разжижение масла топливом из-за неудовлетворительной работы топливной системы. Повышение вязкости связывают с испарением легких фракций и образованием высокомолекулярных углеводородных соединений в процессе деструкции масел.

35

1 30 _

(и н

я , _ « ю 2 о 20

К а Й е 15

н о н 10

о й & 5 -НГ

530 390 900

1

.......— 9Ш"

Плотное 1 ь. м- /кг

и

н

Я

кю о о С -

я н о н

о

Й &

20 15

и

н

Я

« ю о о С -

Й н о н о

Й &

и

н

«Ю

2 о

к а й е

н о н

20 15 ¡¿!-: а

исШ

10 10.4 10 5 11.: 11.(5 12,0 Кинематическая вядеоейц итс

25

20

15

10 с

190 200 205 210 215 220 Температура вспышки, К

й

0,1 0,2 0,3 С одержан не ёолы, %

20

<и

«Ю

2 о I к а й е

н о н о

й &

2 5

го

кс

0,3 0,4 0.5 0,6 Механические лрнмесн.

<и

н

И

«ю ..

до:-к а

Й н о н о

й

&

г-

5

0,02 0,0-1 0,06 Содержание кальция. У а

<и

«Ю

2 о к а й е

н о н о

й &

<и

«ю

2 о к а й е

н о н о

й &

20 15 10 5

0,6 0,5 !,0 1,2 1,4 1,6 Содержание золы.

и

н

«Ю

2 о к а

Й н о н о

й &

2.0 2,2 2 4 2.6 2,5 5,0 3,2

Щелочног число, «гКрНт

25

13

10

5

-1

0,04 0.05 Содержание (5арця, %

8II

ДСС. балл

Графики изменения показателей отработанного масла

Зольность согласно стандарту 8581-78 не должна превышать 1,65%. Данному требованию удовлетворяют все анализируемые отработанные масла. Наиболее вероятное значение зольности в отработанных маслах приходится на диапазон от 1 до 1,6% [5].

Температура вспышки моторного масла М10Г2 согласно требованиям ГОСТ 8581-78 должна превышать 210°С. 34 пробы (42,5%) отработанных масел удовлетворяют данному требованию. В остальных пробах температура вспышки в пределах от 190 до 210°С. Главная причина снижения температуры вспышки, по мнению различных авторов [3, 4], - поступление в работающее масло топлива при неисправности агрегатов топливной системы дизельного двигателя.

Вода присутствует во всех пробах масла. При этом диапазон изменения содержания воды весьма широк (0-0,35%). Основными источниками поступления воды в отра-

ботанное масло являются вода, конденсирующаяся из воздуха, а также вода, поступающая в масло в результате неисправности системы охлаждения двигателя. В товарном масле наличие воды не допускается. Вода и поступающее в топливо горючее можно удалять из масла испарением.

Щелочное число в пробах отработанных масел изменялось от 2 до 3,2 мг КОН/г масла. По данным [2], граничные значения РН находятся в пределах:

- допускаемое - 6 мг КОН/г масла и более;

- предельное - 5,5-5,0 мг КОН/г масла;

- аварийное - менее 5 мг КОН/г масла.

Из представленных на рисунке данных следует: все анализируемые отработанные масла по показателю РН - в аварийной области. Серьезной причиной снижения РН масел является расход моюще-диспергирующей присадки на нейтрализацию образующихся в масле низко- и высокомолекулярных кислот. Для последующего использования масел (после очистки) их необходимо компаундировать моюще-диспергирующей присадкой.

В свежем товарном масле массовая доля механических примесей не должна превышать величину 0,015%. В анализируемых пробах отработанного масла этот показатель существенно превышен и находится в пределах от 0,3 до 0,65%. Механические примеси состоят из абразивных частиц, поступающих в масло с воздухом, а также продуктов износа, образующихся в результате работы двигателя.

Данные примеси могут быть удалены из масла физическими методами (отстой, фильтрация).

Активные элементы присадки - барий и кальций.

Содержание бария в свежем моторном масле - 0,45%. В анализируемых пробах масла его содержание не превышает 0,1%, сигнализируя об износе присадки.

Содержание кальция в свежем моторном масле - 0,15%. В анализируемых пробах не превышает 0,06%.

Предельное значение диспергирующе-стабилизирующих свойств - 6 баллов [2], допускаемое - 5 и менее. У основной массы проб отработанного масла предельный (6 баллов) или аварийный показатель (7 баллов и более), что характеризует низкую остаточную эффективность моюще-диспергирующих присадок в масле.

Анализ содержания активных элементов присадки, щелочного числа отработанных масел и ДСС свидетельствует об интенсивном изнашивании присадки в масле и практически ее отсутствии в отработанных маслах [6].

Выводы

В отработанных моторных маслах М10Г2 плотность практически не изменяется.

Кинематическая вязкость отработанного масла изменяется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения в зависимости от технического состояния двигателя и условий работы.

Показатели, характеризующие наличие присадки в масле, свидетельствуют об ее отсутствии в отработанном масле.

Масло сильно загрязнено механическими примесями, водой и топливом, но его химическая структура не изменена.

Масло может быть очищено физическими способами в условиях сельскохозяйственных предприятий и после компаундирования присадками использовано в двигателях.

L.C. Keruchenko, E.I. Maltseva

Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

The contamination of used motor oil in the conditions of agricultural enterprises

in Omsk region

Important reserve of economy of motor oils is the most complete lubricating properties. This can be achieved by purification of waste oils from various kinds of impurities accumulated in the oil at the time of its replacement. The choice of method of purification of waste oils depends on which impurities are accumulated in oil, some physico-chemical properties of the oils occurred in the process of exploitation of oil. The article is determined by the actual quality of waste oils and provides an evaluation of the possibility to re-use them. The purpose of this article is evaluation of the actual quality used oils, and re-use them. A survey of quality of used motor oil annually in the period from 2011 to 2015 in the different farms of the Omsk region. Samples were taken from tractors MTZ-80/82 when replacing the oil during the THEN-2. In determining the required number of samples confidence probability was set to 0.8 and based on this determined minimum number of samples, taking into account replicates - 72. These quality indicators engine oil, to evaluate their performance, were compared with those of culling and GOST 8581-78 - Oils for automotive diesel engines. The following conclusions: in used motor oils M10r2 density is almost constant; the kinematic viscosity of the waste oil varies as upward and downward depending on the technical condition of the engine and working conditions; indicators of the presence of the additive in the oil to show its absence in the waste oil; the oil is heavily contaminated with mechanical impurities, water and fuel, but its chemical structure is not changed;

Keywords: waste motor oil, pollution, mechanical impurities, base number, density, kinematic viscosity.

Список литературы

1. Розбах О.В. Экспресс-диагностика качества высокощелочных моторных масел способом «капельной пробы» : дис. ... канд. техн. наук / О.В. Розбах. - Новосибирск, 2006. - 137 с.

2. Гурьянов Ю.А. Экспресс-методы и средства диагностирования агрегатов машин по параметрам масла : дис. ... д-ра техн. наук / Ю.А. Гурьянов. -Челябинск, 2007. - 371 с.

3. Итинская Н.И. Топливо, масла и технические жидкости / Н.И. Итинская, Н.А. Кузнецов : справочник. - М. : Агропромиздат, 1989. - 304 с.

4. Григорьев М.А. Автомобильные и тракторные центрифуги / М.А. Григорьев, Г.И. Покровский. - М. : 1961. - 183 с.

5. Керученко Л.С. Совершенствование очистки моторных масел применительно к ремонтным сельскохозяйственным предприятиям : дис. . канд. техн. наук : 05.20.03 / Л.С. Керученко. -Омск, 1986. - 202 с.

6. Керученко Л.С. Использование статистических методов для оценки предельного содержания продуктов износа в моторных маслах / Л.С. Керучен-ко, Е.И. Мальцева // Вестн. Ом. ГАУ. - № 1 (21). -С. 255-261.

Керученко Леонид Степанович, канд. техн. наук, доцент, Омский ГАУ; Мальцева Евгения Ивановна, аспирант, Омский ГАУ, ei.maltseva@omgau. org.

References

1. Rozbah O. V. Jekspress-diagnostika kachestva vysokoshhelochnyh motornyh masel sposobom "kapel'noj proby" : dis. ... kand. tehn. nauk / O.V. Rozbah. - Novosibirsk, 2006. - 137 s.

2. Gur'janov Ju.A. Jekspress-metody i sredstva diagonosti rovaniq agregatov mashin po parametram masla : dis. ... d-ra tehn. nauk / Ju.A. Gur'janov. -Cheljabinsk, 2007. - 371 s.

3. Itinskaja N.I. Toplivo, masla i tehnicheskie zhidkosti / N.I. Itinskaja, N.A. Kuznecov : spravoch-nik. - M. : Agropromizdat, 1989. - 304 s.

4. Grigor'ev M.A. Avtomobil'nye i traktornye centrifugi / M.A. Grigor'ev, G.I. Pokrovskij. - M. : 1961. - 183 s.

5. Keruchenko L.S. Sovershenstvovanie ochistki motornyh masel primenitel'no k remontnvm sel'skohozjajstvennym predprijatijam : dis. ... kand. tehn. nauk : 05.20.03 / L.S. Keruchenko. - Omsk, 1986. - 202 s.

6. Keruchenko L.S. Ispol'zovanie statisticheskih metodov dlya ocenki predel'nogo soderzhaniya pro-duktov iznosa v motornyx maslax / L.S. Keruchenko, E.I. Maltseva // Vestn. Om. GAU. - № 1 (21). -S. 255-261.

Keruchenko Leonid Stepanovich, Cand. Tech. Sci., Ass. Prof., Omsk SAU; Maltseva Evgenia Ivanovna, Postgraduate, Omsk SAU, ei.maltseva@omgau. org.