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两种柴油发电机机油润滑性能台架试验比较研究

文章来源:康明斯动力 浏览次数:时间:2021-04-14

  对一款矿物型柴油发电机组油和一款合成型柴油润滑油的润滑性能进行台架试验的比较探讨,通过台架柴油发电机组相关数据(输出功率、油耗量、润滑油温度)、油品理化指标、损伤指标的变化对比来评价两款柴油润滑油润滑性能的高下。

  一般合成型柴油润滑油性能比矿物型柴油发电机组油优越,特别是全合成型更是如此。但合成型柴油润滑油究竟是哪方面的性能(油耗率、损伤量、油品氧化速度)比矿物型优越却值得讨论,油品制造商给出的说明往往笼统、含糊,缺乏必要的参数说明,不同型号油品间也可能存在较大差异。本文以一款矿物型柴油发电机组油和一款合成型柴油发电机组油(表1)作为试验讨论对象,通过两者台架试验的综合表现来评价两者润滑性能的高下。

  从两款油品的性能指标对比可看出,合成型柴油润滑油B 与矿物型柴油发电机组油A 相比,具有更好的黏温性能(黏度指数高)、更好的低温流动性(倾点值低)、更好的抗氧化性能(旋转氧弹值高)、更好的抗磨性能(PB 值大)。从检验指标上看,合成型柴油发电机组油B 比矿物型柴油发电机组油A 性能优越[1]。

  台架柴油发电机组所用燃油为外购0#柴油(硫含量<0.005%),试验期间环境温度为30~35℃,柴油发电机组试验要素:负载为柴油发电机组满容量的70%;转速1800~2000转/分钟;每个柴油发电机组油样品台架试验时间为192h(8天);每24h 取样浅谈,发电机台架监测周期为4h[2]。

  为比较使用两种润滑油作为润滑油时台架柴油发电机组自身的相关参数差异,在每种油品台架试验程序中,每隔四小时采集一次台架柴油发电机组监测参数,指标包括输出容量、油耗量、机油温度。试验时间为192小时,两种油品各48组数据如图1。

  输出容量、油耗量可作为评价发电机动力性能的指标,一定转速下发电机的总容量是一定的,润滑油的润滑性能好,发电机用于摩擦损耗的容量小,则发电机输出容量大、油耗量低。润滑油温度可作为评价发电机润滑现象的指标,一般状况下,发电机的润滑现象越好,润滑油温度趋向于偏低,反之,则趋向于过高[2,3]。

  从图1可看出,两种润滑油分别作为试验油品时,台架柴油发电机组在输出容量、油耗量、润滑油温度这三项反映发电机动力性能与润滑情形指标上数据相差甚微,说明两种油品在使用流程中对台架柴油发电机组的影响无明显优劣之分。

  柴油发电机组润滑油在使用过程中会逐步氧化变质,氧化变质程度可通过柴油发电机组油的相关理化指标体现出来,因而在台架试验流程中每隔24小时进行了柴油润滑油取样,并进行相关指标的检测论述,以对比两种油品在使用程序中劣化变质速度的差异。

  运动黏度。柴油发电机组油在使用步骤中伴随高温及剪切作用,通常黏度会呈现逐渐下降的趋势。两种机油作为台架试验油品时100℃运动黏度变化状况见图2(图中0小时代表两种油品新油的黏度)。可看出在试验期间,合成型柴油润滑油的100℃运动黏度基本无变化;矿物型柴油润滑油的100℃运动黏度一开始(台架试验起动时)下降较明显,但下降幅度在相关标准范围内,且在随后的试验期间基本保持稳定不变。

  总碱值。柴油发电机组油总碱值是衡量油中清净分散剂的一项指标,而清净分散剂又直接关系到柴油发电机组油清净分散性能的好坏,是柴油润滑油一项重要性能指标,通常随着使用步骤中油中清净分散剂的不断消耗,总碱值呈现逐渐下降趋势[4]。两种润滑油作为台架试验油品时总碱值变化情形见图3(图中0小时代表两种油品新油的总碱值)。可看出在试验期间两种油品的总碱值都呈现逐渐下降的趋势,根据总碱值数据变化趋势可作出其拟合方程,矿物型柴油润滑油总碱值变化的拟合方程为yA=15.8-0.0078×t;合成型柴油润滑油B 总碱值变化的拟合方程为YB=13.2-0.0135×t,式中t 为运行时间,h。而根据GB/T 7607-2010《柴油润滑油换油指标》[5],在用柴油润滑油总碱值下降到新油总碱值50%以下时应该换油,根据该标准计算出的矿物型柴油润滑油与合成型柴油润滑油的使用时间分别为1012h 和489h。

  油品劣化产物。柴油润滑油的劣化产物主要是不溶物、积碳、氧化、硝化。不溶物是指油中不溶于正戊烷或甲苯溶剂的物质总量,不溶物与红外浅谈中的积碳、氧化、硝化等项目,均能反映在用柴油润滑油的污染和劣化程度。不溶物以及积碳、氧化、硝化越高,说明油品劣化越严重[6]。从试验数据对比可看出,两种油在使用步骤中不溶物、积碳、氧化、硝化都呈增大趋势,但在台架试验期间增长幅度较小,远小于相关换油标准值,且两种油品无明显差异。

  抗磨性能。最大无卡咬负荷PB 及烧结负载PD是反映柴油发电机组油抗磨性能优劣的指标,从试验中PB、PD 的参数变化中可看出,试验期间两种油品的抗磨性能都有轻微下降,但仍都处于较高水平,且各自下降速率并无明显区别,表明在试验工况条件下,两种油品抗磨添加剂消耗都不明显。

  柴油润滑油的润滑性能好坏与柴油发电机组的损伤也呈现相关性,通常柴油润滑油的润滑性能越好,柴油发电机组的损伤也较小。因而通过比较试验期间柴油发电机组的损伤量,可反映两种柴油润滑油润滑性能的高下。柴油发电机组的损伤量监控是通过油中磨损金属元素含量和铁谱小议中磨损颗粒物数量来比较,如油中的Fe 元素可能来源于活塞环的磨损,Cu、Cr 可能来源于轴承巴氏合金材料,因而通过监测这些金属元素含量的变化可以掌握相关摩擦副的磨损情况。从图4可看出,两种油在试验期间油中损伤金属元素含量都呈现增大趋势,但增大幅度较小,在相关标准范围内,且两种油品分别作为试验油品时,油中损伤金属元素含量变化趋势无明显区分。

  由两种油品试验期间不同时段所取样品的部分铁谱图片对比图也可看出,随着台架试验的运转,油中损伤颗粒物数量逐渐递增,但整体磨损量不大,与损伤元素的监测结果相吻合,且两种油品间无明显差异。

  通过柴油发电机组台架试验,比较了矿物型柴油润滑油与合成型柴油润滑油润滑性能的高下;通过柴油发电机组参数、理化指标、损伤指标这三方面指标的对比阐释,两者台架试验性能表现相当,无明显差异;在个别关键指标上,如总碱值,矿物型柴油润滑油还体现出了比合成型柴油润滑油更加优异的性能。受台架试验工况设定、试验时间的限制,文中所得结论只在试验工况环境下成立;在更加复杂工况环境因素、更长使用时间状况下,两者润滑性能高下还有待进一步的验证。

两种柴油发电机机油润滑性能台架试验比较研究

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