Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений

Авторы патента:

G01N5/00 - Анализ материалов путем взвешивания, например взвешивание малых частиц, выделенных из газов или жидкостей (G01N 9/00 имеет преимущество)

G01N33/28 - масел (пищевых масел или жиров G01N 33/03)

Владельцы патента RU 2589284:

Публичное акционерное общество "Газпром" (RU)

Изобретение относится к области физической химии, а именно исследованию термоокислительной деструкции смазочных масел и образованию высокотемпературных отложений на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей. Для этого используют метод гравиметрического определения массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом . Испытуемый образец выдерживают при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений. После этого определяют массу смазочного масла, подвергшегося испарению . Затем образец промывают изооктаном, сушат и определяют массу чашки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями . После сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей. Сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла рассчитывают по приведенной формуле. Изобретение позволяет повысить достоверность оценки смазочных масел по степени их влияния на эксплуатационную надежность двигателей при оценке глубины термоокислительной деструкции смазочного масла в целом. 1 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области исследования смазочных масел применительно к оценке их склонности к образованию высокотемпературных отложений в результате термоокислительной деструкции смазочного масла на поверхностях теплонагруженных деталей двигателей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980). Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений включает в себя взвешивание испытуемого масла, выдерживание испытуемого масла в чашечках-испарителях при температуре и в течение времени, достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению, последующую промывку растворителем, сушку и взвешивание образовавшихся отложений.

Недостатком известного способа является то, что условия проведения испытаний в данном способе моделируют процессы в высоконапорных поршневых компрессорах, где основным оцениваемым показателем является количество образовавшихся высокотемпературных отложений в чашечках-испарителях. Для других условий эксплуатации, например для газотурбинных двигателей, является важным не только количественная оценка высокотемпературных отложений на горячих поверхностях, но и образование нерастворимых осадков в окисленном масле, которые могут спровоцировать появление отложений в разных узлах маслосистемы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение достоверности оценки смазочных масел по степени их влияния на эксплуатационную надежность двигателей путем получения дополнительной информации о склонности смазочных масел к высокотемпературным отложениям в виде лака в сочетании с оценкой глубины термоокислительной деструкции смазочного масла в целом.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, включающем в себя определение массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла $M_{i}^{П}$ и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом $M_{i}^{M}$ , выдерживание испытуемого смазочного масла при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению $M_{i}^{И}$ , последующую промывку растворителем, сушку и определение массы отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями $M_{i}^{Л}$ , в качестве растворителя для промывки образовавшихся высокотемпературных отложений используют изооктан, после сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей, далее рассчитывают сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла по формуле:

;

где $M_{i}^{M}$ - масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг;

$M_{i}^{И}$ - масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг;

$M_{i}^{Л}$ - масса отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями, мг;

N - количество чашечек-испарителей,

рассчитывают массовую долю лака относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

;

рассчитывают массовую долю нерастворимого в изооктане осадка относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

;

где X - суммарная масса нерастворимого в изооктане осадка, выделенного при промывке чашечек-испарителей, мг,

рассчитывают показатель, характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ) по формуле:

Способ реализуется следующим образом. Испытания проводят на аппарате «Папок» (см. ГОСТ 23175-78. Масла смазочные. Метод оценки моторных свойств и определения термоокислительной стабильности, дата введения 01.01.1980) с использованием комплекта чашечек-испарителей с высоким бортом диаметром 27,8 мм и высотой 15 м. Всего для проведения испытания одного образца используют 5 чашечек-испарителей.

Предварительно перед выдерживанием испытуемого смазочного масла при заданной температуре определяют массу чашек-испарителей без испытуемого масла $M_{i}^{П}$ и массу чашечек-испарителей с испытуемым маслом $M_{i}^{М}$ . Испытание проводят при температуре (250±2)°C в течение заданного промежутка времени (τ), которое составляет от 1 до 8 часов. В процессе испытания часть смазочного масла испаряется. После окончания чашечки-испарители вынимают из аппарата «Папок», охлаждают до комнатной температуры. Затем чашечки-испарители взвешивают. По разнице веса чашечек-испарителей до и после нагревания определяют массу смазочного масла, которое подверглось испарению $M_{i}^{И}$ .

Масло в чашечках-испарителях разбавляют (45±1) см³ изооктана и сливают в колбу. Колбу с раствором масла в изооктане выдерживают в темноте при комнатной температуре не менее 10 часов. Затем содержимое колбы фильтруют через беззольный фильтр (синяя лента), предварительно промытый в изооктане, высушенный и доведенный до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г).

После того как весь раствор масла в изооктане стечет с фильтра, на фильтр смывают изооктаном осадок, оставшийся на внутренней поверхности колбы. Осадок на фильтре тщательно промывают подогретым до 30-40°C изооктаном (до отсутствия следов масла на фильтре) и фильтр с осадком помещают в бюксу. Колбочку и бюксу с фильтром помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса, как указано выше.

Зафиксированный вес за вычетом веса фильтра и колбы соответствует массе нерастворимого в изооктане осадка (X), мг.

Чашечки-испарители после слива масла помещают в насадку экстракционного аппарата, заправленного петролейным эфиром. Экстрагирование продолжают до получения бесцветного раствора в насадке. После этого чашечки-испарители с проэкстрагированным остатком помещают в сушильный шкаф, высушивают и доводят до постоянного веса (разница между последовательными взвешиваниями не более ±0,0004 г). Результат взвешивания показывает массу чашечек-испарителей с образовавшимися лаковыми отложениями $(M_{i}^{Л})$ , мг.

Далее по формуле, указанной выше, рассчитывают показатель ${\bar{П}}_{Т (В Т О)}^{τ}$ , характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ), который будет характеризовать склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, так как отражает уже выявленные отложения в виде лака в совокупности с образовавшимися твердыми продуктами термодеструкции смазочного масла, которые при определенных условиях эксплуатации в системах смазки двигателей могут образовывать другие виды высокотемпературных отложений нагар (кокс), смолы.

Пример испытаний смазочных масел для авиационных газотурбинных двигателей и расчета показателя ${\bar{П}}_{Т (В Т О)}^{τ}$ представлен в таблице и на рисунке изменения показателя $П_{250 (В Т О)}^{τ}$ , характеризующего склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре 250°C, в зависимости от времени термостатирования. Для сравнения в таблице представлены данные, полученные в результате испытаний смазочных масел по ГОСТ 23175-78 и предложенным способом. Как видно из данных таблицы, предложенный способ позволяет учесть направленность процесса термоокислительной деструкции смазочного масла в сторону образования лака и нерастворимых осадков. Из графических данных видно, что процесс изменения показателя ${\bar{П}}_{Т (В Т О)}^{τ}$ характеризуется четко выраженным индукционным периодом, что свидетельствует о начале необратимых вторичных окислительно-деструкционных процессов, приводящих к полной деградации смазочного масла и потере им функциональных свойств.

Применение заявляемого способа оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений позволит получить дополнительную информацию в процессе оценки эксплуатационных свойств смазочных масел и выявить пути повышения показателей эксплуатационной надежности двигателей.

Способ оценки склонности смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений, включающий в себя определение массы отдельной чашечки-испарителя без испытуемого смазочного масла и массы отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом , выдерживание испытуемого смазочного масла при температуре (T) и в течение времени (τ), достаточных для образования высокотемпературных отложений, определение массы смазочного масла, подвергшегося испарению , последующую промывку растворителем, сушку и определение массы отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями , отличающийся тем, что в качестве растворителя для промывки образовавшихся высокотемпературных отложений используют изооктан, после сушки образовавшихся высокотемпературных отложений определяют суммарную массу нерастворимого в изооктане осадка (X), выделенного при промывке чашечек-испарителей, далее рассчитывают сохранившуюся рабочую фракцию испытуемого смазочного масла по формуле:

где - масса отдельной чашечки-испарителя с испытуемым смазочным маслом, мг;
- масса смазочного масла, которое подверглось испарению в отдельной чашечке-испарителе, мг;
- масса отдельной чашечки-испарителя с образовавшимися лаковыми отложениями, мг;
N - количество чашечек-испарителей,
рассчитывают массовую долю лака относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

рассчитывают массовую долю нерастворимого в изооктане осадка относительно рабочей фракции испытуемого смазочного масла по формуле:

где X - суммарная масса нерастворимого в изооктане осадка, выделенного при промывке чашечек-испарителей, мг,
рассчитывают показатель, характеризующий склонность смазочных масел к образованию высокотемпературных отложений при температуре (T) в течение времени (τ) по формуле:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ракетной, авиационной и других областях техники, в которых применяются системы, включающие баки с рабочей жидкостью, к которым предъявляются повышенные требования по содержанию механических загрязнений.

Способ биохимического анализа проб травы на пойменном лугу малой реки // 2536057

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств, а также к экологическому мониторингу. Способ включает выделение участка пойменного луга с испытуемым травяным покровом.

Способ уменьшения изменчивости показаний анализатора влажности // 2517987

Изобретение относится к способу для применения в печи-анализаторе, а именно к способу анализа содержания влаги в анализаторе. В одном из вариантов осуществления способа помещают образец в анализатор и определяют его первоначальный вес.

Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений // 2511022

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений, заключается в определении концентрации аэродисперсных примесей и параметров микроклимата объема воздуха, сначала определяют запыленность воздуха рабочей зоны как первый критерий ее комфортности.

Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений // 2472134

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. .

Способ определения содержания воды в нефтепродуктах // 2450256

Изобретение относится к области контроля качества нефтепродуктов, в частности определению содержания и уровня концентрации воды в нефтепродуктах. .

Способ определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе // 2431130

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационной, ракетной и других отраслях техники, применяющих системы подачи рабочих жидкостей с заданными требованиями по содержанию частиц загрязнений.

Способ оценки запыленности рабочей зоны // 2422802

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. .

Способ определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе // 2371701

Изобретение относится к способам определения массы частиц загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе, и может быть использовано в машиностроении в системах подачи жидкости к потребителям.

Способ отбора сухих аэрозолей при выявлении аэрогенного загрязнения поверхности и устройство для его осуществления // 2362984

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и предназначено для улавливания сухих аэрозолей при выявлении аэротехногенного загрязнения поверхности. .

Имитатор теплового разделения фаз // 2586094

Изобретение относится к имитационному моделированию сепараторов отделения воды от нефти, более конкретно к способу испытания термической добычи. Раскрыт имитатор теплового разделения фаз и способ испытания химических веществ.

Оптико-электронное устройство для контроля качества моторного масла // 2582296

Изобретение относится к технике измерений и может использоваться в автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо проводить оперативный анализ качества моторного масла.

Способ определения температуры застывания нефтепродуктов и устройство для его осуществления // 2581383

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры застывания нефти и нефтепродуктов. Согласно заявленному решению изменение температуры испытуемого нефтепродукта, помещенного в цилиндрический стакан, выполненный с возможностью размещения в нем мешалки, осуществляют хладагентом в виде смеси этилового спирта с жидким азотом.

Способ и устройство для определения концентрации сажи в моторном масле двигателей внутреннего сгорания // 2573168

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения концентрации сажи в моторном масле двигателей внутреннего сгорания.

Способ оценки деэмульгирующих свойств масел // 2571278

Изобретение относится к области диагностики качества масел. При осуществлении способа предварительно нагревают взятые в равных объемах воду и масло с введенным в него деэмульгатором до заданной температуры, смешивают их и образованную смесь подвергают перемешиванию с поддержанием температуры смеси, равной начальной температуре компонентов до образования прямой эмульсии, после чего помещают полученную эмульсию в калориметр и в процессе разделения ее на фазы регистрируют изменение температуры в слоях водной фазы и масляной фазы, по полученной зависимости изменения температур в указанных слоях находят значения установившихся температур в слоях и по разности указанных температур судят о деэмульгирующих свойствах масла, причем, чем больше разность температур, тем выше деэмульгирующие свойства.

Способ оценки степени отработки моторных масел // 2569759

Изобретение относится к аналитической химии газовых и воздушных сред, а также непищевых материалов. Способ характеризуется тем, что применяют газоанализатор с n=3-8 пьезокварцевыми резонаторами с собственной частотой колебаний 10-15 МГц, электроды которых модифицированы селективными и чувствительными сорбентами к газам-маркерам отработки моторных масел, отбирают анализируемый образец моторного масла и помещают в герметично закрывающийся сосуд для насыщения газовой фазы газами-маркерами отработки моторных масел, после установления равновесия в системе газ - жидкость, не нарушая герметичности сосуда, отбирают пробоотборником 1-5 см3 равновесной газовой фазы и инжектируют ее в закрытую ячейку детектирования анализатора газов, фиксируют изменение частоты колебаний модифицированных пьезокварцевых резонаторов в течение 1 мин, по результатам откликов в программе строят «визуальный отпечаток», рассчитывают его площадь Sв.о, отн.ед.2, рассчитывают разность площадей ΔS между площадью «визуального отпечатка» для анализируемой пробы Si и площадью «визуального отпечатка» для стандартного образца моторного масла Sст по формуле ΔS=(Si-Sст)/Sст×l00%, если относительная разница площадей ΔS≤30%, то моторное масло соответствует норме, если ΔS≥30%, то степень отработки масла критическая, при ΔS>45% - моторное масло отработано и подлежит замене.

Способ определения дитиофосфатов цинка в моторных маслах // 2546534

Изобретение относится к области аналитической химии для определения присадок в моторных маслах и может найти применение в аналитических лабораториях, производственных и технологических лабораториях нефтеперерабатывающих заводов, криминалистической практике.

Анализ фазового поведения с применением микрофлюидной платформы // 2537454

Изобретение относится к способу и системе для анализа свойств флюидов в микрофлюидном устройстве. Флюид вводится под давлением в микроканал, и в ряде мест, расположенных вдоль микроканала, оптически детектируются фазовые состояния флюида.

Способы и устройство для получения характеристик нефтесодержащей текучей среды и варианты их применения // 2527684

Группа изобретений относится к получению характеристик нефтесодержащей текучей среды, извлекаемой из углеводородосодержащего геологического пласта. Представлен способ получения характеристик одного или нескольких свойств многокомпонентной нефтесодержащей текучей среды, заключающийся в том, что: (а) измеряют в скважине с помощью скважинного инструмента анализа текучей среды данные, представляющие, по меньшей мере, одно свойство для группы компонентов многокомпонентной нефтесодержащей текучей среды, и сохраняют данные в считываемой компьютером памяти, причем это, по меньшей мере, одно свойство для группы компонентов является весовым процентом группы компонентов; (б) с использованием процессора компьютера и программного обеспечения, сохраненного в считываемой компьютером памяти, получают, по меньшей мере, одно свойство для соответствующих компонентов группы из группы компонентов на основе данных, сохраненных на этапе (а), причем это, по меньшей мере, одно свойство является весовым процентом для соответствующих компонентов группы, и соотношение, полученное из анализа базы данных давление-объем-температура, причем это соотношение выражается линейной функцией количества атомов углерода для соответствующих компонентов группы и основано на коэффициентах дозирования, вычисленных в соответствии с уравнением где i изменяется в диапазоне целых чисел, соответствующих группе компонентов с определенным количеством атомов углерода в группе компонентов, Ψi - коэффициент дозирования для i-го компонента с определенным количеством атомов углерода в группе компонентов, А и В заданы по результатам регрессионного анализа базы данных давление-объем-температура, и CNi - количество атомов углерода для i-го компонента с определенным количеством атомов углерода в группе компонентов; (в) используют процессор компьютера и программное обеспечение, по меньшей мере, одно свойство для соответствующих компонентов группы, полученных на этапе (б) для оценки или прогнозирования одного или нескольких свойств многокомпонентной нефтесодержащей текучей среды; (г) выводят результаты, полученные на этапе (в) пользователю.

Сигнализатор загрязненности фильтра предварительной очистки масла смазочной системы двигателя внутреннего сгорания // 2526587

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания, в частности, к устройствам для определения загрязненности фильтра предварительной очистки масла смазочной системы двигателя.

Миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел // 2595811

Изобретение относится к области аналитики и может быть использовано для проведения анализа моторных масел во внелабораторных условиях. Миниатюрное устройство для экспресс-оценки состояния моторных масел состоит из блока детектирования, блока питания и одноразовой или многоразовой емкости для пробы масла, герметично соединяющейся с помощью резьбы с блоком детектирования. Блок детектирования состоит из чувствительного измерительного элемента (пьезосенсора) на основе пьезорезонатора с пленкой покрытия, селективного к летучим веществам-маркерам состояния, миниатюрной схемы возбуждения, расположенной внутри блока детектирования под панелью с пьезосенсором, регистратора с микропроцессором для регистрации сигнала пьезосенсора с тремя цветовыми индикаторами. Срабатывание индикаторов определяется скоростью изменения сигнала пьезосенсора в парах масла и зависит от степени его отработки. Блок детектирования соединен с блоком питания с возможностью автономного питания от встроенного в блок питания элемента или питания от сети, на одной из боковых поверхностей блока питания размещены кнопка включения и индикатор питания, а в его нижней части расположены выходы для зарядного устройства и шины для соединения с регистратором. Изобретение обеспечивает простое в управлении мобильное и компактное устройство, которое долго сохраняет свои эксплуатационные характеристики и позволяет быстро получить информацию о состоянии моторного масла в полевых условиях без пробоподготовки. 2 ил.