润滑油闪点测定在发动机修理中的运用

2010-09-28李咏

润滑油 2010年3期

关键词：闭口油料轻质

李咏

(成都航利 (集团)实业有限公司,四川成都 611937)

润滑油闪点测定在发动机修理中的运用

李咏

(成都航利 (集团)实业有限公司,四川成都 611937)

介绍了利用石油产品闭口闪点测定仪测定润滑油中所含轻质油料含量的一种试验方法。根据润滑油闭口闪点温度的不同判断润滑油中是否混入轻质油料以及轻质油料在润滑油中所占的比例。试验证明:在油品使用过程中,从闪点的下降程度可以判断混入轻质油的含量。

闪点;轻质油料;煤油;润滑油

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

航空燃气涡轮发动机的润滑系统是依靠喷气燃料(简称燃油)来冷却的,在发动机的运转过程中,常常遇到润滑油箱油量增多或润滑油消耗为零的现象,产生这个现象的原因有两点,一是润滑油散热器中的燃油因导管的破裂或密封装置不严 (如密封胶圈破裂等),燃油串入润滑油引起润滑油不消耗或润滑油箱油量增多;二是液压油泵的传动齿轮密封装置不好,液压油漏到附件机匣当发动机工作时,和机匣内的润滑油一起被润滑油泵吸到润滑油箱里,引起润滑油消耗为零或油量增加。其中燃油串入润滑油箱危害是非常大的,因为燃油的串入,势必降低润滑油的粘度、闪点,使机件润滑不够而增加磨损,而且更易引起爆炸、起火等事故,严重影响飞机飞行安全。

目前国内定性检测润滑油中轻质油料的手段较多,如利用红外光谱仪测定添加剂的变化来定性判断润滑油中是否串入燃油,根据油料粘度变化来判断润滑油中是否混入燃油等等,但这些方法设备昂贵,试验过程长,不利于快速、定量检测。

闪点是指试油在规定条件下加热蒸发,其蒸汽与周围空气形成的混合汽,在接触火焰时发生闪火的最低温度。润滑油闪点的高低,取决于润滑油馏分的轻或重,或润滑油中是否混入轻质组分和轻质组分的含量。轻质润滑油或含轻质组分多的润滑油,其闪点就低。相反,重质润滑油的闪点如突然降低,可能发生轻质油料混入事故。因此,可以利用润滑油闪点的测定来准确、迅速判断燃油是否串入润滑油,为发动机修理提供依据。

1 试验部分

1.1 方法可行性论证

润滑油是由石油中馏分较重的成分组成,且添有许多添加剂,其闪点高,工作温度也高,如航空燃气涡轮发动机常用的 8B航空润滑油(简称8B)的闪点高于 140℃为合格,4109合成航空润滑油 (简称4109)闪点高于 210℃为合格。而燃油是由石油中馏分较轻的成分组成,闪点低,如 3号喷气燃料 (牌号 RP-3),其闪点高于 38℃就合格。如果润滑油中混有少量燃油,其闪点就会显著降低,如表 1、表 2所示。从表 1、表 2中可以看出,润滑油的重质成分越多、闪点越高,燃油混入的影响越大,4109中混入2%的 RP-3燃油,其闪点下降 100℃左右,而 8B润滑油中混入 2%RP-3燃油,其闪点才下降 25℃左右。

表 1 4109中混有少量 RP-3的试验数据

表2 8B中混有少量 RP-3的试验数据

若两种不同闪点的润滑油相混,其混合油的闪点,可用下式计算出:

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

其中:t为混合油的闪点,℃;

A、B为两种润滑油 a、b的闪点,℃;

a、b为两种混合油组分含量,%;

f为系数,由表可查出。

现假设闪点为210℃的4109润滑油中混入5%闪点为140℃的 8B润滑油,其 f为 12。经上式可计算出 t=198.1℃,其闪点下降 10℃左右。

所以利用润滑油闪点的变化来判断润滑油中是否含有燃油的方法是可行的。

1.2 闪点测定方法确认

闪点的测定方法有开口杯法(GB/T 3536)和闭口杯法(GB/T 261)两种。闭口杯法和开口杯法的区别在于仪器、加热和引火条件的不同。闭口杯法中的试油在密闭油杯中加热,只在点火的瞬间才打开杯盖;开口杯法中试油是在敞开杯中加热,蒸发的油气可以自由向空气中扩散,不易聚积达到爆炸下限的浓度,因此测得的闪点较闭口杯法的高,一般相差(10～30)℃。油品越重,闪点越高,差别也越大。重质油中加入轻质油品,不仅能使闪点大为降低,而且两种闪点的差值也明显增大,见表 3。

表 3 油品两种闪点测定方法测定数据比较

由于开口闪点的油气可以自由在空气中扩散,受外界环境影响较大,同时开口闪点在测定时有一部分油蒸汽挥发掉,所以,选择闭口杯法作为发动机修理过程中轻质油料串入润滑油的试验方法。

1.3 仪器与试剂

闭口闪点测定仪(符合 GB/T 261);RP-3号喷气燃料;8B合成航空润滑油;洗涤汽油;无水乙醇。

1.4 方法概要

本试验方法是在特定油料使用环境下,8B润滑油闪点随 RP-3燃油含量的变化而变化的情况,根据大量的试验数据,制定闪点 -含量变化标准曲线。利用闪点 -含量变化曲线来判断 RP-3燃油是否串入 8B润滑油中以及串入的量是多少。

首先需测定指定燃油和润滑油的平均闪点,其次测定含有不同含量燃油的润滑油的闪点,最后根据闪点值和含量值制定闪点 -含量变化曲线。在发动机工作过程中,如果遇到润滑油箱中润滑油消耗为零或润滑油箱油量增多的现象,可测定润滑油的闪点,根据曲线得出燃油的含量。

试验时,将试样装入闭口闪点测定仪中,试样在连续搅拌下以缓慢、恒定的速度加热,在规定的温度间隔,同时中断搅拌的情况下,将一小火焰引入试验杯内,试验火焰引起试样上的蒸汽闪火,此时记录闪火的温度,即为闪点。根据标准曲线判断 RP-3燃油的含量。

1.5 闪点 -含量变化标准曲线绘制

1.5.1 3号喷气燃料和 8B润滑油原始闪点值确认

对不同批次 RP-3燃油进行闭口闪点的测定,找出燃油平均闪点温度;对不同批次的 8B润滑油进行闭口闪点的测定,找出 8B润滑油平均闪点温度。这两个闪点值是闪点 -含量曲线图的起始点。

1.5.2 不同含量试样的配制及测定

用万分之一的天平称取 8B润滑油及 RP-3燃油,以重量法分别进行配制。试样称量好后,分别搅拌均匀,静置至少 3天后摇匀测试含有燃油的润滑油闪点。测试数据见表 4。

表4 不同比例RP-3和8B的闪点

1.5.3 标准曲线的确定

根据表 4中的试验数据,以 RP-3燃油在 8B润滑油中所占的比例为横坐标,以混合试样闪点的平均值为纵坐标绘制成 8B润滑油中 RP-3燃油含量的标准曲线图。

图1 闪点-含量曲线

1.5.4 标准曲线分析

从标准曲线可以看出:随着 RP-3燃油在 8B润滑油中含量逐渐增多,润滑油闪点也随之降低。因燃油的闪点较重质成分的润滑油闪点低,所以随燃油串入量的增加,闪点也急剧下降。当燃油的串入量增加到一定程度时,燃油逐渐上升为主要成分,其闪点主要由轻质成分燃油的闪点而定,RP-3燃油闪点在 38℃以上,因其中含有重质 8B润滑油,故当 RP-3燃油含量增加到一定程度后其闪点高于42℃并趋于平衡。

2 应用

2.1 发动机内部封存油分析

在发动机运转过程中,需使用 8B润滑油对发动机进行内部油封,如果发动机内部 RP-3燃油存在过多势必起不到油封的效果,表 5是连续测定多台的结果。试验表明,利用闭口闪点测定仪测定混合油料闪点并通过曲线图可定量判断 8B润滑油中的RP-3含量。

表5 实际测定结果

2.2 发动机运转过程中串油现象判别

表 6为发动机运转过程中遇到RP-3燃油串入8B航空润滑油的典型例证,“A”这台发动机运行 50 min后,润滑油量增加 0.1 L。经测定其闪点为105.2℃,且有煤油味,更换橡胶密封圈,运转 20 min后,润滑油闪点上升至 115.2℃,运转 40 min后,润滑油闪点上升至 145.3℃,这说明故障原因通过闪点测定可大致判断,便于排故。排除故障后润滑油中轻质成分随发动机运转过程中温度的升高而挥发,闪点呈上升趋势。