潤滑油閃點測定在發動機修理中的運用

李 詠

(成都航利 (集團)實業有限公司,四川成都 611937)

潤滑油閃點測定在發動機修理中的運用

李 詠

(成都航利 (集團)實業有限公司,四川成都 611937)

介紹了利用石油產品閉口閃點測定儀測定潤滑油中所含輕質油料含量的一種試驗方法。根據潤滑油閉口閃點溫度的不同判斷潤滑油中是否混入輕質油料以及輕質油料在潤滑油中所占的比例。試驗證明:在油品使用過程中,從閃點的下降程度可以判斷混入輕質油的含量。

閃點;輕質油料;煤油;潤滑油

Abstract:A testing m ethod to deter m ine light oilcontent in lubricating oilby closed flash point tester is introduced.W hether the light oilw as m ixed in lubricating oil and the proportion of light oil in lubricating o ilw ere judged by the closed flash point temperature of lubricating oil.Test results proved that,in the p rocess of using oil,the light oil content in lubricating oil can be judged from the decreasing degree of flash point.

Key words:flash point;light oil;kerosene;lubricating oil

0 前言

航空燃氣渦輪發動機的潤滑系統是依靠噴氣燃料(簡稱燃油)來冷卻的,在發動機的運轉過程中,常常遇到潤滑油箱油量增多或潤滑油消耗為零的現象,產生這個現象的原因有兩點,一是潤滑油散熱器中的燃油因導管的破裂或密封裝置不嚴 (如密封膠圈破裂等),燃油串入潤滑油引起潤滑油不消耗或潤滑油箱油量增多;二是液壓油泵的傳動齒輪密封裝置不好,液壓油漏到附件機匣當發動機工作時,和機匣內的潤滑油一起被潤滑油泵吸到潤滑油箱里,引起潤滑油消耗為零或油量增加。其中燃油串入潤滑油箱危害是非常大的,因為燃油的串入,勢必降低潤滑油的粘度、閃點,使機件潤滑不夠而增加磨損,而且更易引起爆炸、起火等事故,嚴重影響飛機飛行安全。

目前國內定性檢測潤滑油中輕質油料的手段較多,如利用紅外光譜儀測定添加劑的變化來定性判斷潤滑油中是否串入燃油,根據油料粘度變化來判斷潤滑油中是否混入燃油等等,但這些方法設備昂貴,試驗過程長,不利于快速、定量檢測。

閃點是指試油在規定條件下加熱蒸發,其蒸汽與周圍空氣形成的混合汽,在接觸火焰時發生閃火的最低溫度。潤滑油閃點的高低,取決于潤滑油餾分的輕或重,或潤滑油中是否混入輕質組分和輕質組分的含量。輕質潤滑油或含輕質組分多的潤滑油,其閃點就低。相反,重質潤滑油的閃點如突然降低,可能發生輕質油料混入事故。因此,可以利用潤滑油閃點的測定來準確、迅速判斷燃油是否串入潤滑油,為發動機修理提供依據。

1 試驗部分

1.1 方法可行性論證

潤滑油是由石油中餾分較重的成分組成,且添有許多添加劑,其閃點高,工作溫度也高,如航空燃氣渦輪發動機常用的 8B航空潤滑油(簡稱8B)的閃點高于 140℃為合格,4109合成航空潤滑油 (簡稱4109)閃點高于 210℃為合格。而燃油是由石油中餾分較輕的成分組成,閃點低,如 3號噴氣燃料 (牌號 RP-3),其閃點高于 38℃就合格。如果潤滑油中混有少量燃油,其閃點就會顯著降低,如表 1、表 2所示。從表 1、表 2中可以看出,潤滑油的重質成分越多、閃點越高,燃油混入的影響越大,4109中混入2%的 RP-3燃油,其閃點下降 100℃左右,而 8B潤滑油中混入 2%RP-3燃油,其閃點才下降 25℃左右。

表 1 4109中混有少量 RP-3的試驗數據

表2 8B中混有少量 RP-3的試驗數據

若兩種不同閃點的潤滑油相混,其混合油的閃點,可用下式計算出:

t=[aA+bB-f(A-B)]/100

其中:t為混合油的閃點,℃;

A、B為兩種潤滑油 a、b的閃點,℃;

a、b為兩種混合油組分含量,%;

f為系數,由表可查出。

現假設閃點為210℃的4109潤滑油中混入5%閃點為140℃的 8B潤滑油,其 f為 12。經上式可計算出 t=198.1℃,其閃點下降 10℃左右。

所以利用潤滑油閃點的變化來判斷潤滑油中是否含有燃油的方法是可行的。

1.2 閃點測定方法確認

閃點的測定方法有開口杯法(GB/T 3536)和閉口杯法(GB/T 261)兩種。閉口杯法和開口杯法的區別在于儀器、加熱和引火條件的不同。閉口杯法中的試油在密閉油杯中加熱,只在點火的瞬間才打開杯蓋;開口杯法中試油是在敞開杯中加熱,蒸發的油氣可以自由向空氣中擴散,不易聚積達到爆炸下限的濃度,因此測得的閃點較閉口杯法的高,一般相差(10～30)℃。油品越重,閃點越高,差別也越大。重質油中加入輕質油品,不僅能使閃點大為降低,而且兩種閃點的差值也明顯增大,見表 3。

表 3 油品兩種閃點測定方法測定數據比較

由于開口閃點的油氣可以自由在空氣中擴散,受外界環境影響較大,同時開口閃點在測定時有一部分油蒸汽揮發掉,所以,選擇閉口杯法作為發動機修理過程中輕質油料串入潤滑油的試驗方法。

1.3 儀器與試劑

閉口閃點測定儀(符合 GB/T 261);RP-3號噴氣燃料;8B合成航空潤滑油;洗滌汽油;無水乙醇。

1.4 方法概要

本試驗方法是在特定油料使用環境下,8B潤滑油閃點隨 RP-3燃油含量的變化而變化的情況,根據大量的試驗數據,制定閃點 -含量變化標準曲線。利用閃點 -含量變化曲線來判斷 RP-3燃油是否串入 8B潤滑油中以及串入的量是多少。

首先需測定指定燃油和潤滑油的平均閃點,其次測定含有不同含量燃油的潤滑油的閃點,最后根據閃點值和含量值制定閃點 -含量變化曲線。在發動機工作過程中,如果遇到潤滑油箱中潤滑油消耗為零或潤滑油箱油量增多的現象,可測定潤滑油的閃點,根據曲線得出燃油的含量。

試驗時,將試樣裝入閉口閃點測定儀中,試樣在連續攪拌下以緩慢、恒定的速度加熱,在規定的溫度間隔,同時中斷攪拌的情況下,將一小火焰引入試驗杯內,試驗火焰引起試樣上的蒸汽閃火,此時記錄閃火的溫度,即為閃點。根據標準曲線判斷 RP-3燃油的含量。

1.5 閃點 -含量變化標準曲線繪制

1.5.1 3號噴氣燃料和 8B潤滑油原始閃點值確認

對不同批次 RP-3燃油進行閉口閃點的測定,找出燃油平均閃點溫度;對不同批次的 8B潤滑油進行閉口閃點的測定,找出 8B潤滑油平均閃點溫度。這兩個閃點值是閃點 -含量曲線圖的起始點。

1.5.2 不同含量試樣的配制及測定

用萬分之一的天平稱取 8B潤滑油及 RP-3燃油,以重量法分別進行配制。試樣稱量好后,分別攪拌均勻,靜置至少 3天后搖勻測試含有燃油的潤滑油閃點。測試數據見表 4。

表4 不同比例RP-3和8B的閃點

1.5.3 標準曲線的確定

根據表 4中的試驗數據,以 RP-3燃油在 8B潤滑油中所占的比例為橫坐標,以混合試樣閃點的平均值為縱坐標繪制成 8B潤滑油中 RP-3燃油含量的標準曲線圖。

圖1 閃點-含量曲線

1.5.4 標準曲線分析

從標準曲線可以看出:隨著 RP-3燃油在 8B潤滑油中含量逐漸增多,潤滑油閃點也隨之降低。因燃油的閃點較重質成分的潤滑油閃點低,所以隨燃油串入量的增加,閃點也急劇下降。當燃油的串入量增加到一定程度時,燃油逐漸上升為主要成分,其閃點主要由輕質成分燃油的閃點而定,RP-3燃油閃點在 38℃以上,因其中含有重質 8B潤滑油,故當 RP-3燃油含量增加到一定程度后其閃點高于42℃并趨于平衡。

2 應用

2.1 發動機內部封存油分析

在發動機運轉過程中,需使用 8B潤滑油對發動機進行內部油封,如果發動機內部 RP-3燃油存在過多勢必起不到油封的效果,表 5是連續測定多臺的結果。試驗表明,利用閉口閃點測定儀測定混合油料閃點并通過曲線圖可定量判斷 8B潤滑油中的RP-3含量。

表5 實際測定結果

2.2 發動機運轉過程中串油現象判別

表 6為發動機運轉過程中遇到RP-3燃油串入8B航空潤滑油的典型例證,“A”這臺發動機運行 50 min后,潤滑油量增加 0.1 L。經測定其閃點為105.2℃,且有煤油味,更換橡膠密封圈,運轉 20 min后,潤滑油閃點上升至 115.2℃,運轉 40 min后,潤滑油閃點上升至 145.3℃,這說明故障原因通過閃點測定可大致判斷,便于排故。排除故障后潤滑油中輕質成分隨發動機運轉過程中溫度的升高而揮發,閃點呈上升趨勢。

表6 發動機串油分析

續表

3 結論

通過以上試驗,得出可以利用閉口閃點測定儀定量測定航空潤滑油的閃點,并根據混合油品閃點測定值在潤滑油 -燃油曲線圖中找到對應的含量值即為 8B潤滑油中 RP-3燃油含量。試驗表明,潤滑油閃點測定在發動機修理中可迅速判斷輕質油品是否混入潤滑油品中,為及時準確了解故障所在、為故障排除提供依據。

[1]GB/T 261-2008石油產品閃點測定法[S].北京:中國標準出版社.

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[4]顏志光.潤滑劑性能測試技術手冊[M].北京:中國石化出版社,2000:51-52.

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[7]李斌才.航空潤滑油與潤滑脂 [M].北京:烴加工出版社,1987:268-269.

App lica tion of Lub ricant Flash Point De te rm ina tion in Eng ine M a intenance

LI Yong
(Chengdu Holy(Group)IndustrialCo.LTD.,Chengdu 611937,China)

TE626.3

A

2009-03-04。

李詠(1967-),女,工程師,1989年畢業于成都師范專科學校化學專業,主要從事油料、橡膠等非金屬材料的檢測工作,已公開發表文章5篇。

1002-3119(2010)03-0043-04