CC BY
10
Вестник<ВГУИШ/Proceedings of VSUET ISSN 2226-910X E-ISSN 2310-1202
DOI: http://doi.org/1Q.2Q914/2310-12Q2-2Q19-3-2Q8-212_Оригинальная статья/Research article_
УДК 662.758.2_Open Access Available online at vestnik-vsuet.ru
Исследования качества дизельного топлива, предоставленного _ООО «Ферронордик Торговый Дом»_
Елизавета Л. Иовлева 1 Elizaveta-iovleva@ya.ru ® QQQQ-QQQ2-5429-4329
1 Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, ул. Белинского, 58, г. Якутск, 677QQQ, Россия Аннотация. Компания «Ферронордик» является официальным дилером Volvo Construction Equipment, Dressta, Mecalac и Rottne. Помимо продаж и предоставления послепродажной поддержки техники Volvo Construction Equipment, компания является дилером по сервисному обслуживанию Volvo и Renault Trucks, а также дилером Volvo Penta по обслуживанию индустриальных и морских двигателей в некоторых регионах России. Компания сотрудничает с другими известными брендами и несколькими поставщиками навесного оборудования. Шведский концерн Volvo Group поставляет на российский рынок грузовые автомобили, оснащённые дизельными двигателями с системой впрыска Common Rail, а также с насос-форсунками. Дизельные механические и электронные насос-форсунки выполняют своевременный и дозированный впрыск рабочей смеси в камеры сгорания цилиндров дизельного двигателя. Механические форсунки приводит в действие топливный насос высокого давления, а электронные - управляются системой электронного впрыска Common Rail и все время находятся под интенсивными механическими нагрузками. Плохое качество дизельного топлива ведет: к потере мощности, отсутствию тяги и нестабильности работы двигателя; перерасходу и протеканию топлива из распылителей; изменению угла и времени распыления; изменению количества впрыскиваемой смеси; появлению стуков и шумов, черного и сизого дыма при выхлопе. Приведены результаты научно-исследовательской работы по исследованию качества дизельного топлива компании ООО «Ферронордик Торговый Дом». Экспериментальным путем исследованы такие физико-химические свойства дизельного топлива, как: плотность, фракционный состав, массовая доля серы, массовая доля воды, температура вспышки, предельная температура фильтруемости и температура помутнения.
Ключевые слова: дизельное топливо, топливная аппаратура, насос-форсунки, физико-химические свойства, качество топлива
Research on the quality of diesel fuel provided by LLC Ferronordic _Trading House_
Elizaveta L. Iovleva 1 Elizaveta-iovleva@ya.ru ® 0000-0002-5429-4329
1 North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosova, Belinsky street, 58, Yakutsk, 677000, Russia
Abstract. Ferronordic is the official dealer for Volvo Construction Equipment, Dressta, Mecalac and Rottne. In addition to sales and aftersales support for Volvo Construction Equipment, the company is a dealer for servicing Volvo and Renault Trucks, as well as a dealer for Volvo Penta for servicing industrial and marine engines in some regions of Russia. The company collaborates with other well-known brands and several suppliers of attachments. The Swedish concern Volvo Group supplies to the Russian market trucks equipped with diesel engines with Common Rail injection system, as well as with pump nozzles. Diesel mechanical and electronic pump nozzles perform timely and metered injection of the working mixture into the combustion chambers of the cylinders of a diesel engine. The mechanical nozzles are driven by a high-pressure fuel pump, while the electronic ones are controlled by the Common Rail electronic injection system and are constantly under intense mechanical stress. Poor quality diesel fuel leads to: loss of power, lack of traction and instability of the engine; overexpenditure and fuel leakage from sprayers; change in spray angle and time; change in the amount of injected mixture; the appearance of knocks and noises, black and bluish smoke during exhaust. The results of research work on the study of the quality of diesel fuel of the company LLC Ferronordic Trading House are presented. The physicochemical properties of diesel fuel were studied experimentally, such as: density, fractional composition, mass fraction of sulfur, mass fraction of water, flash point, limiting filterability temperature and cloud point. Keywords: diesel fuel, fuel equipment, pump nozzles, physicochemical properties, fuel quality
Введение
«Ферронордик» - официальный дилер Volvo Construction Equipment, Dressta, Mecalac и Rottne в России.
Шведский концерн Volvo Group поставляет на российский рынок грузовые автомобили, оснащённые дизельными двигателями с системой впрыска Common Rail, а также с насос-форсунками. Они отличаются высокой мощностью, экономичным расходом топлива и минимальной токсичностью выхлопных газов, что соответствует современным мировым стандартам.
Для цитирования Иовлева Е.Л. Исследования качества дизельного топлива, предоставленного ООО «Ферронордик Торговый Дом» // Вестник ВГУИТ. 2Q19. Т. 81. № 3. С. 2Q8-212. doi:1Q.2Q914/231Q-12Q2-2Q19-3-2Q8-212
Топливная аппаратура служит для подачи определенного количества топлива в заданный момент, с заданным давлением и качеством распыла. От параметров топливоподачи зависят такие показатели дизельных двигателей, как эффективная мощность, удельный эффективный расход топлива, состав отработанных газов. Нарушение параметров топливоподачи приводит к перегреву деталей цилиндропоршневой группы и клапанов, их закоксовыванию и повышенному износу. В результате значительно снижается ресурс двигателя, что приводит к необходимости его капитального ремонта или замены [1].
For citation
Iovleva E.L. Research on the quality of diesel fuel provided by LLC Ferronordic Trading House. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2019. vol. 81. no. 3. pp. 208-212. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2019-3-208-212
© 2019, Иовлева Е.Л. и др. / Iovleva E.L. et al.
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License
Иовлева Е.Л и др. ВестникВТУИТ, 2019, Т. S1, №. 3, С- 20S-212
post@vestnik-vsuet.ru
Износ элементов топливной аппаратуры приводит к нарушению теплового режима работы двигателя.
Соблюдение правил технической эксплуатации позволяет избежать преждевременных неисправностей и отказов, и, следовательно, повышенных расходов[2]. Важным правилом эксплуатации является применение качественного топлива, которое существенно влияет на работу топливной аппаратуры. А от качества работы топливной аппаратуры зависят мощност-ные и экономические показатели двигателя [3].
Современные высокофорсированные дизели в большей мере подвержены сернистой коррозии, чем двигатели старых конструкций. При работе современного дизеля на топливе, содержащем повышенное количество серы, образуется заметно больше твердого и плотного нагара. Повышенное содержание серы заметно увеличивает износ двигателя и топливной аппаратуры из-за сернистой коррозии, коррозионного износа и быстрого окисления масла [4].
Например, применение топлива с низким цетановым числом приводит к увеличенному периоду задержки или запаздыванию самовоспламенения. В этом случае в камере сгорания накапливается большая масса топлива, которая затем мгновенно сгорает (взрывное горение). При этих условиях давление в цилиндре нарастает скачкообразно, происходит жесткая работа дизеля (слышится металлический стук), вследствие этого происходит большая нагрузка на коренные подшипники, повышается их износ и более быстрый выход из строя. Кроме того, увеличивается расход топлива и дымность отработавших газов [5-10].
С аналогичными проблемами эксплуатации дизельной техники VOLVO с системой впрыска Common Rail столкнулась компания «Ферронордик».
Цель работы - исследование качества дизельного топлива, взятого из топливоприем-ника, находящегося в рабочем участке Алданского района Республики Саха (Якутия) компании ООО «Ферронордик Торговый Дом».
Отражены результаты отчета научно-исследовательской работы, выполненной кафедрой «Машиноведение» автодорожного факультета СВФУ им. М.К. Аммосова и испытательной лабораторией Якутской нефтебазы АО «Саха-нефтегазсбыт».
Материалы и методы
Проба была взята с топливозаправщика: Урал Next 5881 ТВ-АТЗ10.0-5557 N 14.04.2019 г.
В рамках работы были исследованы основные эксплуатационные характеристики дизельного топлива, такие, как: плотность, ЦЧ, фракционный состав, массовая доля серы, массовая доля воды, температура вспышки в закрытом тигле, ПТФ и температура помутнения. Чтобы достичь поставленной цели, в работе были использованы стандартные методики [6]:
ГОСТ Р 51096-97 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром»; ГОСТ 33-2000 «Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости»; ГОСТ 2177-99 «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава нефтепродуктов»; EN 23015 «Нефтепродукты. Определение температуры помутнения»; ГОСТ 22254-92 «Топливо дизельное. Метод определения предельной температуры фильтруемости на холодном фильтре»; ГОСТ 6356-75 «Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле»; ГОСТ 52660 «Метод определения содержания серы рентгено-флуоресцентной спектрометрией с дисперсией по длине волны»; ГОСТ 5985-79 «Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа»; ГОСТ 2070-82 «Нефтепродукты светлые. Методы определения йодных чисел и содержания непредельных углеводородов»; ISO 12937 «Определение содержания воды. Метод кулоно-метрического титрования по Карлу Фишеру»; «Определение цетаного числа ДТ проводилось на Октанометре SHATOX SX-100М».
По физико-химическим и эксплуатационным показателям топливо должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.
Таблица 1 .
Требования к дизельному топливу
Table 1.
Diesel fuel requirements
Наименование показателя | Name of indicator Значение I Value Метод испытания | Test method
1 2 3
Цетановое число, не менее | Cetane number, not less 51,0 По ГОСТ 32508, ГОСТ 3122, по стандартам | According to GOST 32508, GOST 3122, according to standards
Цетановый индекс, не менее | Cetane index, not less 46,0 По стандартам | according to standards
Iovteva E.L. et ai. Proceedings of VSVET, 2019, voC. 81, no. 3, pp. 208-212 post@vestnik-vsuet.ru
Продолжение табл.1 | Continuation of table 1
1 2 3
Плотность при 15 °С, кг/м3 | Density at 15° С, kg / m3 820,0-845,0 По ГОСТ 31392 | according to standards GOST 31392
Массовая доля полициклических ароматических углеводородов1, %, не более | Mass fraction of polycyclic aromatic hydrocarbons 1, %, no more 8,0 По ГОСТ EN 12916 | According to GOST EN 12916
Массовая доля серы, мг/кг, не более, для топлива: | Mass fraction of sulfur, mg / kg, no more, for fuel:
К3 350,0 По ГОСТ 32139, ГОСТ ISO 20846, ГОСТ ISO 20884 | According to GOST 32139, GOST ISO 20846, GOST ISO 20884
К4 50,0 По ГОСТ ISO 20884, ГОСТ ISO 20846 | According to GOST ISO 20884, GOST ISO 20846
К5 10,0 По ГОСТ ISO 20884, ГОСТ ISO 20846 | According to GOST ISO 20884, GOST ISO 20846
Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, выше | Flash point, determined in a closed crucible, ° С, higher 55 По ГОСТ ISO 2719, ГОСТ 6356 | According to GOST ISO 2719, GOST 6356
Коксуемость 10 %-ного остатка разгонки2), % масс., не более | Coking property of a 10 % distillation rеsiduе2), % wt., not more than 0,3 По ГОСТ 32392, ГОСТ 19932 | According to GOST 32392, GOST 19932
Зольность, % масс., не более | Ash content, % mass., No more 0,01 По ГОСТ 1461 | According to GOST 1461
Коррозия медной пластинки (3 ч при 50 °С), единицы по шкале | Copper plate corrosion (3 hours at 50 °C), units on a scale Класс 1 \ Grade 1 По ГОСТ ISO 2160, ГОСТ 32329 | According to GOST ISO 2160, GOST 32329
Окислительная стабильность | Oxidative Stability
Общее количество осадка, г/м3, не более часов, не менее | Total amount of sediment, g/m3, no more than hours, no less 25 По стандартам | By standards
Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна износа (wsd 1,4) при 60 °С, мкм, не более | Lubricity: adjusted diameter of the wear spot (wsd 1.4) at 60° C, microns, not more than 460 По ГОСТ ISO 12156-1 | According to GOST ISO 12156-1
Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с | Kinematic viscosity at 40 °С, mm2/s 2,000 - 4,500 По ГОСТ 33, ГОСТ 31391 | According to GOST 33, GOST 31391
Фракционный состав: | Fractional composition: По ГОСТ ISO 3405, ГОСТ 2177 (метод А) | According to GOST ISO 3405, GOST 2177 (method A)
при температуре 250 °С, % об., менее | at a temperature of 250 °C, % vol., less 65
при температуре 350 °С, % об., не менее | at a temperature of 350 °C, % vol., not less 85
95 % об. перегоняется при температуре, °С, не выше | 95 % vol. distilled at a temperature, °C, not higher 360
Результаты и обсуждение
Результаты исследований по показателям: плотности, фракционного состава, массовой доли серы, массовой доли воды, температуры вспышки, ПТФ, температуры помутнения подкреплялись протоколами, выданными аккредитованной лабораторией.
В таблице 2 показаны данные исследования по сравнению со значениями ГОСТ. По массовой доле серы, содержанию воды и по температуре вспышки ГОСТ Р 52368-2005 не устанавливает показатели, по температуре помутнения и ПТФ ГОСТ 32511-2013 не устанавливает показатели.
Предоставленное топливо имело ярко выраженный желтый цвет, при этом паспорта качества и ГОСТ, по которому изготавливалось топливо, не было. Предположительно это было зимнее ДТ по ГОСТ 305-82. По фракционному составу, кинематической вязкости, содержанию воды, температуре вспышки и температуре помутнения предоставленное ДТ отвечает всем трем ГОСТам. По массовой доле серы топливо относится ко II виду ГОСТ 305-82, по ГОСТ 32511-2013 топливо относится к дизельным Евро экологического класса К5.
Иовлева Е.Л и ср. ВестникВТУИТ, 2019, Т. 81, №. 3, С. 208-212
post@vestnH-vsuei.ru
По плотности ДТ отвечает требования ГОСТ Р 52368-2005 и ГОСТ 32511-2013, однако по ГОСТ 305-82 имеется незначительное отклонение. Так же как и ПТФ, у исследуемого
образца имеется незначительное отклонение. Однако цетановое число у предоставленного топлива не отвечает ни одному из перечисленных ГОСТов.
Таблица 2.
Сравнительный анализ физико-химических показателей дизельного топлива предоставленного
ООО «Торговый дом ФЕРРОНОРДИК»
Table 2.
Comparative analysis of physico-chemical indicators of diesel fuel provided by LLC Trading House FERRONORDIK
Наименование показателей | Name of indicator ГОСТ 305-82 GOST 305-82 ГОСТ Р 52368-2005 GOST 52368-2005 ГОСТ 32511-2013 GOST 32511-2013 Полученные значения Values obtained
Фракционный состав: Fractional composition: до температуры 180о С, % (по объему) to a temperature of 180° C, % (by volume) 65 7
до температуры 340о С, (по объему) % to a temperature of 340° C (in volume) % 255 10 85 97
95 % отгона перегоняется при температуре, о С 95 % of distillation is distilled at a temperature, ° C 330 95 360 353
Кинематическая вязкость при 20 С, мм2|с (сСт) | Kinematic viscosity at 20 C, mrnP | s fcSt) 1,5-4,0 1,40-4,00 2,000 - 4,500 2,529
Массовая доля серы, %, не более, в топливе: Mass fraction of sulfur, %, not more than, in fuel: Вида I | Kind I Вида II | Kind II 0,2 0,5 - К3 350,0 К4 50,0 К5 10,0 < 5
Содержание воды, мг|кг | The water content, mg | kg Отсутствие | Lack of - <200 < 30
Плотность при 15о С, кг|м2, не более | Density at 15 оС, kg | m2, no more 830 800-840 820,0-845,0 834,5
Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, выше | Flash point, determined in a closed crucible, ° С, higher 35 - 55 46
Температура помутнения, не выше °С | Cloud point, not higher than °С -35 -28 - -27
Предельная температура фильтруемости, не выше °С | Maximum temperature of filtering ability, not higher than °С - -38 - -37
Цетановое число не менее | Cetane number not less 45 47 51 41,9
Заключение окружающего воздуха - 37. По экологическому
Топливо, которое было передано на исследо- классу отвдоттся к т°пливу Евр° ДТ-3 - К5
вание, является зимним II вида (по ГОСТ 305-82), минус 38 (ГОСТ 32511-2013) с низким цеташ-
которое можно использовать до температуры вым числом.
Литература
1 Берштейн А.И., Чередник А.Г. Проблемы технической эксплуатации топливной аппаратуры дизельных двигателей автомобилей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 8-3. С. 429-432.
2Ишков A.M., Иовлева E.JI. Влияние качества топлива на надежность дизельных двигателей в условиях севера // Наука и образование. 2015. № 1 (77). С. 65-70.
3 Халфин M.JL Качество и надежность новой и отремонтированной сельскохозяйственной техники // МТС. 1998. №5. С. 37^1.
4 Тузов Н.С., Попов Е.В. Рекомендации по планированию и производству работ по ТО и Р на автотранспортных предприятиях // Автомобильный транспорт Дальнего Востока. 2014. № 1. С. 369-381.
5 Носова Е.В., Сапрыгина В.Н. Экспериментальное исследование качества дизельного топлива // Вестник ИрГТУ. 2011. № 6 (53). С. 69-72.
Iovleva E.L. et aC. Proceedings of VSfET, 2G19, voC. Sí, no. 3, pp. 2GS-2Í2
post@vestnik¿vsuet. ru
6 Иовлева Е.Л., Захарова С.С., Лебедев М.П., Попова Л.И. Перспективы улучшения низкотемпературных характеристик фракций дизельного топлива // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2013. Т. 2. №2 (71). С. 116-120.
7 Li Т., Liu Н., Ding D. Predictive energy management of fuel cell supercapacitor hybrid construction equipment // Energy. 2018. V. 149. P. 718-729.
8 Reddy S.M., Sharma N., Gupta N., Agarwal A.K. Effect of non-edible oil and its biodiesel on wear of fuel injection equipment components of a genset engine // Fuel. 2018. V. 222. P. 841-851.
9 Lewis P., Karimi В., Shan Y., Rasdorf W. Comparing the economic, energy, and environmental impacts of biodiesel versus petroleum diesel fuel use in construction equipment // International Journal of Construction Education and Research. 2019. V. 15. №4. P. 276-290.
1 0 Kim M., Choi W., Jun P., Park J. The Development of Performance Test Equipment For Evaluating Endothermic Performance of Fuel Supply and Cooling System in High-Speed Vehicles // Journal of Aerospace System Engineering. 2019. V. 13. № 4. P. 43-49.
References
1 Bershtein A.I., Cherednik A.G. Problems of technical operation of fuel equipment of diesel engines of automobiles. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2015. no. 8-3. pp. 429-432. (in Russian).
2 Ishkov A.M., Iovleva E.L. The effect of fuel quality on the reliability of diesel engines in the north. Science and education. 2015. no. 1 (77). pp. 65-70. (in Russian).
3 Halfin M.L. The quality and reliability of new and refurbished agricultural machinery. MTS. 1998. no. 5. pp. 37-41. (in Russian).
4 Tuzov N.S., Popov E.V. Recommendations on the planning and production of maintenance and repair work at motor transport enterprises. Road transport of the Far East. 2014. no. 1. pp. 369-381. (in Russian).
5 Nosova E.V., Saprygina V.N. Experimental study of the quality of diesel fuel. Vestnik IrSTU. 2011. no. 6 (53). pp. 69-72. (in Russian).
6 Iovleva E.L., Zaharova S.S., Lebedev M.P., Popova L.I. Prospects for improving the low-temperature characteristics of diesel fuel fractions. Bulletin of the Saratov State Technical University. 2013. vol. 2. no. 2 (71). pp. 116-120. (in Russian).
7 Li T., Liu H., Ding D. Predictive energy management of fuel cell supercapacitor hybrid construction equipment. Energy. 2018. vol. 149. pp. 718-729.
8 Reddy S.M., Sharma N., Gupta N., Agarwal,A.K. Effect of non-edible oil and its biodiesel on wear of fuel injection equipment components of a genset engine. Fuel. 2018. vol. 222. pp. 841-851.
9 Lewis P., Karimi B., Shan Y., Rasdorf W. Comparing the economic, energy, and environmental impacts of biodiesel versus petroleum diesel fuel use in construction equipment. International Journal of Construction Education and Research. 2019. vol. 15. no. 4. pp. 276-290.
10 Kim M., Choi W., Jun P., Park J. The Development of Performance Test Equipment For Evaluating Endothermic Performance of Fuel Supply and Cooling System in High-Speed Vehicles. Journal of Aerospace System Engineering. 2019. vol. 13. no. 4. pp. 43-49.
Сведения об авторах
Елизавета Л. Иовлева к.т.н., доцент, кафедра машиноведения, Северо-Восточный федеральный университет, ул. Белинского, 58, г. Якутск, 677000, Россия, Elizaveta-iovleva@ya.ru https://orcid.org/0000-0002-5429-4329
Вклад авторов Елизавета Л. Иовлева написала рукопись, корректировала её до подачи в редакцию и несёт ответственность за плагиат Конфликт интересов Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Information about authors Elizaveta L. Iovleva Cand. Sci. (Engin.), associate professor, mechanical engineering department, North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov, Belinskogo Av., 58 Yakutsk, 677000, Russia, Elizaveta-iovleva@ya.ru https://orcid.org/0000-0002-5429-4329 Contribution
Elizaveta L. Iovleva wrote the manuscript, correct it before filing in editing and is responsible for plagiarism Conflict of interest The author declares no conflict of interest.
Поступила 22/07/2019_После редакции 03/08/2019_Принята в печать 12/08/2019
Received 22/07/2019_Accepted in revised 03/08/2019_Accepted 12/08/2019
