一種船用柴油機專用油的應用研究

馬國東

(道儒伯潤科技南京有限公司，江蘇 南京 211300)

0 引言

隨著我國海洋和內河流域運輸業的發展，船舶運輸業也日益增強。作為船舶的動力裝置柴油機，技術也在不斷提升，進而對船用潤滑油的性能要求也進一步提高[1]。特別是在全新的低燃料消耗、高單缸功率、低排放標準、特殊運行環境等要求下[2]，對發動機和潤滑油都提出了苛刻要求。為了更好地滿足市場需求，適應新標準。道儒伯潤科技南京有限公司與某動力有限公司，針對F170發動機技術參數與船舶運行環境等要求，研制出了FK發動機專用油。

1 實驗部分

1.1 實驗發動機參數

本實驗發動機選用了某動力有限公司生產的F170船用柴油機，該型號有6缸和8缸兩個型號，采用的是直列、四沖程、直噴方式，具有燃燒效率高、機油消耗率低等特點。具體的技術參數如表1所示。

表1 F170柴油機技術參數

表1(續)

1.2 實驗基礎油

調合此FK專用發動機油的基礎油，我們選擇高品質、深度加氫的基礎油進行調合。分別選用中國石化上海高橋石化高黏度指數的150N、中國石化濟南煉油廠500N、中國石油克拉瑪依石化生產的高黏度光亮油150BS、韓國GS600N。四種基礎油的具體理化指標如表2所示。

表2 基礎油理化指標

1.3 實驗添加劑

針對船用潤滑油的特殊情況，需要其具有比陸用柴油機油更多的性能，比如堿值要求、抗乳化能力要求等。實驗選用了國外潤滑油添加劑(黏度指數改進劑8910和柴機油復合劑OLOA59158)和某國產科技添加劑有限公司的部分單劑(清凈劑T115B、降凝劑T602JS)。具體的添加劑情況介紹如下。

1.3.1 柴油機油復合劑OLOA59158

油品調合選用某國外進口的高堿值柴機油復合劑OLOA59158，具有高堿值、優異的抗氧化性能。具體性能指標，如表3所示。

表3 高堿值柴機油復合劑OLOA59158理化指標

1.3.2 黏度指數改進劑8910

為了更好地增強FK專用油的性能，選用了某國外黏度指數改進劑8910，可顯著提升黏度指數，同時還具有卓越的剪切穩定性和強勁的低溫性能。其基本理化指標如表4所示。

表4 黏度指數改進劑8910理化指標

1.3.3 清凈分散劑T115B

為提高潤滑油的高溫清凈性，選擇加入高堿值硫化烷基酚鈣的清凈分散劑T115B，該添加劑具有良好的高溫清凈性和較強的酸中和能力，并具有一定的抗氧抗腐性能及抗磨損性能，對控制活塞頂環積炭效果顯著[3]，本品堿保護性較好，同時具有較好的分水性能。除具有優異的使用性能外，還具有色度淺，銅鉛腐蝕極低等特點。其基本理化指標如表5所示。

表5 清凈劑T115B理化指標

1.3.4 降凝劑T602JS

實驗選用了一種高效的復合型潤滑油降凝劑T602JS，本添加劑具有良好的抗剪切安定性、高溫熱穩定性和抗氧化分解能力，能提供長期、持續的降凝效果。其具體理化指標如表6所示。

表6 降凝劑T602JS理化指標

表6(續)

1.3.5 FK專用發動機油參數

針對某動力有限公司F170發動機的技術參數，走訪船舶用戶收集客戶需求，綜合對船舶運行條件、船舶潤滑油性能要求等信息，制定了FK發動機專用油企業標準，本FK發動機專用油質量標準與GB 11122-2006中15W-40牌號柴油機油相比，在100 ℃運動黏度、抗泡性、堿值方面有顯著優勢。其具體性能指標對比如表7所示。

表7 性能指標對比

由表7可以看出，FK發動機專用油100 ℃運動黏度為14.3～16.3 mm2/s，大于GB 11122-2006中15W-40柴油機油的100 ℃運動黏度為12.5～16.3 mm2/s，本發動機專用油可以為船舶低速航行時，保證船舶充足動力。本標準發動機油堿值最低要求大于8 mg/g，大于GB 11122-2006中15W-40柴油機油最低6.5 mg/g的指標要求。本發動機專用油可以有效中和酸性物質，減少船舶發動機腐蝕。

1.4 配方確定

實驗用基礎油150N、500N、600N、150BS，以高堿值復合劑OLOA59158為主劑，配伍黏度指數改進劑8910、清凈劑T115B、降凝劑T602JS、破乳劑T1001、抗泡劑T901，調合成FK發動機專用油。按照表7所規定的試驗項目和方法，對FK發動機專用油理化性能和模擬試驗性能進行了評價。結果如表8所示。

表8 FK發動機專用油理化性能結果

從評定結果表8可以看出，FK發動機專用油具有良好的潤滑性能、優異的防水性能、防銹性能、高堿值、低蒸發損失等特點，可以滿足目標規格的性能要求。

1.5 性能檢測方案

為了更好地檢測FK發動機專用油的運行性能。選擇跟船試驗，船舶選用配備F170發動機，承載能力為兩萬噸的貨輪。此貨輪每天航行時間大約為8～10 h，跟船檢測時間總長為3500 h。第一，檢測活塞部分的磨損和油膜以及積炭情況[4]。第二，采集油樣分析，主要的檢測項目為運動黏度(100 ℃)、運動黏度(40 ℃)、酸值。同時進行ICP光譜技術分析檢測Fe、Cu、Al、Si等元素含量，來反映發動機部件的磨損情況。

2 結果與討論

2.1 發動機檢測

行船實驗結束后，將F170發動機進行拆檢，發動機活塞頭的積炭非常薄。活塞環也沒有明顯的積炭，整個部件的油膜附著性良好。發動機拆檢照片如圖1和圖2所示。

圖1 活塞環

圖2 活塞頭

由圖1和圖2可以看出，運行船舶的活塞環和活塞頭非常潔凈，說明試驗油品的抗氧性、防銹性、抗磨性等方面性能非常優異。

2.2 FK發動機專用油的檢測

經過3500 h 的行船運行實驗，對FK發動機專用油油樣進行采集，進行了油品檢測，檢測結果包括運動黏度(100 ℃)、運動黏度(40 ℃)、酸值、Fe、Cu、Al、Si等元素含量，結果如表9所示。

表9 FK發動機專用油運行試驗結果

通過油品分析結果可以看出，(1)100 ℃運動黏度是油品的重要指標，其反應油品衰變氧化的程度[5]。運行3500 h后，油品的100 ℃運動黏度，最大增長限值為6.6%，根據國內外柴油機油換油指標要求，100 ℃運動黏度變化限值為-15%～20%[6]，故本次行船實驗后的油品指標仍在合格范圍內。(2)Fe元素含量，在運行試驗1500 h以內，變化不大。當到達3500 h時，Fe元素含量突變，數值增大，油品運動黏度也增大，說明油品出現氧化現象。(3)隨著運行時間，起初隨著添加劑消耗，酸值出現下降，后期隨著油品氧化，酸值逐漸增大。新油的酸值為0.25 mgKOH/g，運行3500 h后酸值為1.47mgKOH/g，增長值為1.22 mgKOH/g，按照柴油機油換油指標GB/T 7607-2010中規定的，酸值變化值不大于2.0 mgKOH/g即符合標準[7]，故實驗油指標仍在合格范圍內。

3 結論

(1)根據F170系列發動機的性能特點，以及船用潤滑油的特殊性能要求，制定了FK發動機專用油的企業技術標準。

(2)通過進行行船試驗，拆檢發動機和檢測FK專用油的運行結果，表明FK發動機專用油具有良好的分水性、防銹性、優異的抗氧化性能和高溫清凈性。