Дизель – генератор Э16МАЗ и применение ремонтно- восстановительных составов
Испытания в ЦНИИД – институт дизеля, проводились в 2005 г. по заказу ЗАО НПО «Руспромремонт», которая на тот момент являлась партнером компании RVS-Tec OY. По компонентному составу РВС производства ЗАО НПО «Руспромремонт» представляет собой суспензию мелкодисперсной минеральной смеси на масляной основе.
По существующей теории, попадая на поверхности трения вместе с маслом, соединения геомодификатора под воздействием высокой температуры и давления инициируют процесс формирования на трущихся поверхностях металлокерамического покрытия с высокой износостойкостью и малым коэффициентом трения. Следовательно, применение «РВС - технологии» в дизелях должно обеспечить повышение их ресурса путём восстановления и упрочнения поверхностей трущихся деталей и снижение расхода ГСМ за счёт уменьшения механических потерь, что актуально для организаций, эксплуатирующих двигатели внутреннего сгорания.
Вместе с тем, большой ассортимент предлагаемых на рынке автохимии геомодификаторов, а также ограниченное число работ, посвящённых их применению, не всегда приводят к положительным результатам в использовании ремонтно-восстановительных препаратов в дизелях. Поэтому проведение данных испытаний «РВС - технологии» на дизельных двигателях является весьма актуальной задачей, имеющей большое практическое значение.
Целью настоящей работы является оценка антифрикционных и антиизносных свойств продукта «РВС – технологии» и его влияния на экологические характеристики дизельного двигателя. Моторные испытания были проведены на дизель – генераторе Э16МАЗ в ООО «ЦНИДИ» по договору с ЗАО Научно-производственное объединение «Руспромремонт» - одним из основных производителей ремонтно–восстановительных препаратов в России.
1 Экспериментальная установка и методика
Проведение моторных испытаний
Оценка эффективности применения «РВС – технологии» в моторных маслах проводились на дизеле 4 ч 9,5/11 по следующим параметрам:
- износ деталей цилиндро - поршневой группы;
- нагаро и лакообразование на поршнях;
- изменение качества работающего масла;
- расход топлива и масла на угар;
- потери мощности на трение;
- содержание вредных выбросов в выхлопных газах;
- расход картерных газов;
- изменение компрессии в цилиндрах дизеля.
Для выполнения работ была разработана и согласована с ЗАО НПО «Руспромремонт» программа испытаний продукта «РВС – технология». Программа базируется на основных положениях ОСТ 24.060.09-79 «Методика оценки моторных и физико-химических свойств масел при их стендовых испытаниях».
Моторный стенд, на котором проводились испытания, представляет собой дизель – электрический агрегат Э16МАЗ производства Рижского дизелестроительного завода, состоящий из дизеля Р4-8 (типа 4 ч 9,5/11) и трёхфазного генератора 4ГМ-20, показанный на фото 2.1. Основные характеристики экспериментальной установки проведены в таблице 2.1. Нагрузка дизель – генератора осуществлялась с помощью реостатных сопротивлений (активная) по следующим дискретным значениям 4,3; 14,7 и 20 кВт. Для контроля параметров нагрузки стенд был дооборудован электроизмерительными приборами (амперметрами, вольтметром и частотомером). Замер частоты вращения коленчатого вала производился с помощью электронного тахометра «ТЭСА». В качестве первичного преобразователя служил индукционный датчик ППТ-26, установленный над зубчатым диском, смонтированным на коленчатом валу дизеля. Для замера температуры выхлопных газов на каждом цилиндре была установлена термопара ТХА-0515, сигнал от которой по компенсационным проводам (хромель - алюмель) поступал на милливольтметр типа Ш4500. Для ужесточения работы дизеля из системы смазки был исключён частично-поточный фильтр тонкой очистки масла.
Дизельный двигатель моторного стенда
Таблица 2.1 Основные технические данные дизель – электрического агрегата Э16МАЗ
Тип дизеля по ГОСТ
Номинальная мощность, кВт
Номинальная частота вращения, об/мин
Напряжение линейное, В
Сила тока при Ne = 20 кВт, А
Удельный расход топлива на номинальной мощности дизеля, г/кВтчас
Удельный расход масла на угар, г/кВтчас
Замер потерь мощности на трение осуществлялся методом двойного выбега. Сущность метода заключается в фиксации тахограммы остановки дизеля под нагрузкой. Для получения тахограммы была использована методика измерений мгновенных значений частоты вращения коленчатого вала дизеля с применением персонального компьютера. Для формирования электрического сигнала использовался индукционный датчик скорости ДС – 1, установленный на кожухе над зубчатым венцом маховика дизеля. Перевод электрической величины в цифровой код осуществлялся с помощью аналого – цифрового преобразователя. Данные измерений после обработки по специальным программам распечатывались на лазерном принтере в виде графика, удобного для последующей обработки и расчётов.
На рис. 2.1 в качестве примера показаны тахограммы двойного выбега дизель – генератора Э16МАЗ после 150 часов работы на масле М - 14В2 с добавкой «РВС – 1» при Ne = 20 кВт. По полученным графикам определялся угол наклона тахограммы к оси абсцисс при нагруженном (αн) и ненагруженном (αо) дизеле. Потери мощности на трение при этом определялись из следующего соотношения:
где αн и αо – соответственно углы наклона тахограмм нагруженного и ненагруженного дизеля;
ηм – механический КПД дизеля.
Для устранения влияния изменения компрессии в цилиндро – поршневых группах дизеля ряд тахограмм фиксировался с включённым декомпрессором.
Измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизеля проводились специалистами лаборатории «ЦНИДИ – Экосервис». Для контроля состава отработавших газов по компонентам NOx, CO, CH использовалась комплексная газоаналитическая система ТЕСТ -1КП. Замер дымности отработавших газов (дымовое число фильтра FSN) проводился фильтрационным методом с помощью прибора марки «BOSCH». Испытания по оценке вредных выбросов велись по дизель – генераторному циклу в соответствии с ГОСТ Р 51249 – 99 с последующим расчётом удельных средневзвешенных значений по каждому контролируемому параметру.
Расход газов, прорывающихся через ЦПГ дизеля, измерялся газовым счётчиком типа ГСБ-400.
Испытания дизеля проводились на моторном масле М - 14В2 ГОСТ 12337 – 84 производства «Лукойл – Пермнефтеоргсинтез» и дизельном топливе ГОСТ 305 – 82 марки З – 0,2 минус 35 «ЕВРО» (поставщик «Петербургская топливная компания)
В соответствии с программой работ в процессе испытаний из системы смазки дизеля периодически производился отбор проб работающего моторного масла для их физико – химического анализа в лаборатории. Контроль процесса старения масла при проведении базового и опытного этапов моторных испытаний осуществлялся по следующим основным направлениям: загрязнение, окисление и срабатывание присадок. С этой целью пробы масел анализировались по следующим показателям: вязкость кинематическая, фотометрический коэффициент загрязнённости, водородный показатель рН, щелочное число, диспергирующая способность, сульфатная зольность. Возможность возникновения аварийной ситуации в дизеле (попадание топлива и воды в систему смазки) контролировалась параметрами: температура вспышки и содержание воды в масле.
Износ деталей цилиндро – поршневой группы оценивался изменением веса поршневых колец и вкладышей подшипников, обмером цилиндровых втулок и зазоров в замках колец в конце каждого этапа испытаний.
Оценка нагаро- и лакообразования на поршнях и клапанах производилась по отрицательной системе (0 баллов – чистый элемент поршня, 10 баллов – на 100% заполненный отложениями) согласно ОСТ 24.060.09 – 79.
В ходе испытаний замерялся расход топлива на номинальном режиме и по нагрузочной характеристике работы дизель – генератора. Компрессия по цилиндрам замерялась на горячем двигателе сразу после его остановки.
Расход масла на угар фиксировался в конце каждого этапа с учётом долива и отобранных для анализа проб.
2 Результаты моторных испытаний «РВС–технологии» на дизель-генераторе Э16МАЗ2.1. Оценка антифрикционных свойств
«РВС – технологии» при работе дизеля 4 Ч 9,5/11
В соответствии с программой работ на дизель - генераторе Э16МАЗ было проведено два этапа испытаний по 154 моточаса каждый – первый (базовый) на масле М - 14В2 и второй (опытный) с применением «РВС - технологии». В ходе выполнения 2-го этапа ввод добавки «РВС - 1» в систему смазки осуществлялся тремя порциями по 2 мл в период 20-50 часов работы дизеля.
Оценка антифрикционных свойств «РВС - технологии» производилась по параметрам: изменение механического КПД дизеля и удельного расхода топлива. Результаты замеров потерь мощности дизеля на трение методом двойного выбега и расчета механического КПД приведены в табл.3.1 и на рис.3.1. Как отмечалось ранее, для устранения влияния изменения компрессии в цилиндрах ряд тахограмм фиксировался с включенным декомпрессором. Из представленных данных видно, что ввод «РВС - 1» в систему смазки привел к повышению механического КПД дизеля на 4-5% в зависимости от режима его нагрузки. При этом по абсолютной величине значения механического КПД, полученные с включенным декомпрессором выше по сравнению с аналогичными замерами без включения декомпрессора.
Таблица 3. Влияние добавки «РВС - 1» на механический КПД дизеля 4 ч 9,5/1