Jak Testovat Bod vzplanutí

Jako je viskozita, bod vzplanutí zkouška má vždy standardní součástí mazivo specifikace. A kvůli nízkým nákladům, jednoduchosti a všestrannosti je test populární i mezi používanými komunitami pro analýzu oleje. Nejčastěji se používá jako test rychlého průchodu/selhání pro ředění paliva, v posledních letech se objevilo více aplikací., Laboratorní analytik může nasadit informace o použitém bodu vzplanutí oleje k řešení problémů, jako je tepelné selhání, gama záření, kontaminace rozpouštědlem, smíšené (nebo špatné) oleje a kontaminace nemrznoucí směsí.

co je bod vzplanutí oleje?

bod vzplanutí je nejnižší teplota, při které páry nad olejem vzorku se na okamžik zapálení blesku, kdy zdrojem zapálení je předán přes něj., Bod vzplanutí (typicky 225 stupňů C nebo 440 stupňů F u minerálních olejů) je indikací bezpečnostních rizik maziva vzhledem k požáru a výbuchu. Bod vzplanutí a mírně vyšší bod požáru jsou pokryty ASTM D92 a D93.

Nicméně, bod vzplanutí, by neměla být zaměňována s auto-teplota vznícení (AIT), což je teplota (obvykle 360 ° C nebo 650 až 700 ° c pro minerální oleje), při které se olej pára se samovolně vznítí bez zdroje zapálení., To je důležitá vlastnost protipožárních hydraulických kapalin v systémech EHC na parních turbínách.

Podle ASTM, které první standardizovaný test v roce 1924, bod vzplanutí je nejnižší teplota, při které zdroj vznícení způsobí par vzorku (mazivo) k zapálení za určitých podmínek. Olej se říká, že „blikal“, když se objeví plamen a okamžitě se šíří po celém povrchu.

olej bliká, protože hořlavé směsi výsledky, když se zahřívá dostatečně, což způsobuje páry objevovat a smícháme s kyslíkem ve vzduchu., Teplota bodu vzplanutí oleje odpovídá zhruba tlaku páry 3-5 mm Hg.

když se na povrch oleje aplikuje malý plamen (zdroj vznícení), tato parní směs na okamžik spálí a poté zhasne, pokud byla dosažena kritická teplota. Pokračující ohřev oleje (typicky 50-75 ° F nad teplotou vzplanutí) způsobí dosažení „bodu požáru“. Jak název napovídá, bod požáru je teplota, při které dochází k trvalému plameni (déle než čtyři sekundy).,

Použití Bod vzplanutí Detekovat a Kvantifikovat Ředění Paliva

Původně bod vzplanutí byl vyvinut za účelem stanovení požární nebezpečí paliv a olejů skladovány nebo přepravovány. V kombinaci s dalšími testy, jako je viskozita, index viskozity a měrná hmotnost, však bod vzplanutí může pomoci odhalit jak kvalitu ropy, ze které bylo mazivo odvozeno, tak kvalitu procesu rafinace.,

bod vzplanutí může také určit, zda byl základní olej široký nebo úzký jediný řez nebo zda představuje směs dvou frakcí (dva základní oleje různých viskozit smíchané dohromady). A bod vzplanutí může naznačovat volatilitu a obsah nejvíce těkavých složek zkušebního oleje. Bod vzplanutí však neříká nic o volatilitě oleje jako celku.

na Rozdíl od minerálních olejů, které začínají odpařit, dlouho předtím, než jejich flash body jsou dosaženy, některé syntetiky nejsou odpařovat, dokud se začnou rozkládat (destruktivní destilace)., Proto se body vzplanutí těchto syntetických látek mohou pohybovat mnohem výše než u minerálních olejů konvenčně rafinovaných podobných viskozit.

Zatímco tam jsou přesnější metody pro měření ředění paliva (např. parní destilací pro benzinové a plynové chromatografie pro diesel a benzín paliva), bod vzplanutí je velmi užitečné jako pass/fail screeningový nástroj, který je dostačující pro většinu použitého oleje analýzu aplikací. Vzhledem k nízkým bodům vzplanutí většiny paliv může být náhlý pokles teploty záblesku v oleji z klikové skříně obvykle považován za indikaci ředění., Existují však výjimky, zejména v případě motorové nafty.

protože často dochází k překrývání těkavých složek některých mazacích olejů s těžkými konci paliva, může být přítomnost ředění paliva méně zřetelná. To platí zejména tehdy, když veškeré ředění paliva je výsledkem úderu, tj. paliva vstupujícího do klikové skříně prostřednictvím spalovací komory.

V těchto případech pouze těžkých konců může vstoupit olej oxiduje světlo končí jako součást výfukových plynů., Nicméně, v případě úniku surového paliva, včetně driblování vstřikovače, všechny nebo vysoké procento paliva světlo-konce mohou být smíchány s klikové skříně olej. Další ovlivňující faktor je, že tekoucí teplou klikové skříně teplotách sami jsou často dostačující k varu vypnutí světla-end paliva frakce, takže méně volatilní a více viskózní heavy-končí smíchané s olejem a potenciálně nezjistitelné s bod vzplanutí zkouška.

ředění paliva snižuje viskozitu maziva., Pokud by však byla viskozimetrie použita samostatně k screeningu paliva, je možné, že z výše popsaných důvodů nebylo možné zjistit malé až žádné ztenčení.

to je dále umocněno často interferujícími účinky viskózního zahušťování ze sazí (také produkt blow-by), těkavosti základního oleje (zahušťování) a ztenčení smyku. Je možné, že z klikové skříně olej může být řídnutí od ředění paliva (nebo ne, pokud světlo končí vyvařit), řídnutí z VI přídavek sheardown, zahušťování z odpařování a zahušťování z rostoucí výfukové saze – to vše ve stejnou dobu.,

na povrchu se to může zdát jako problém, který není problém, pokud se směsná viskozita nemění. Nicméně, i přes neutrální viskozita účinek, potenciální destruktivní důsledky, včetně ztráty dispersancy, antiwear ochranu, a oxidační stabilitu, představují vážné riziko.

bod vzplanutí může zvýšit schopnost programu analýzy oleje spolehlivě identifikovat abnormální hladiny paliva. I když se používá pouze jako zkouška výjimky, může chránit před falešně pozitivním závěrem o ředění paliva před původním výsledkem s nízkou viskozitou.,

Pokud, například, nízká viskozita byla způsobena nesprávným make-up olej (nižší viskozita), blesk může potvrdit uvedením žádná změna od nového oleje základního. Ředění paliva by však téměř jistě zaznamenalo nižší bod vzplanutí z referenčního nového oleje. Obrázek 3 ukazuje graf, který představuje obecný vztah mezi bodem vzplanutí a procentním ředěním (surové palivo).,

Protože se to často trvá 30 minut nebo déle, získat bod vzplanutí pomocí společné Cleveland Open Cup nebo testovací zařízení Pensky Kuna Closed Cup postupy mnoha laboratoří přednost Malém Měřítku Closed Cup popsanou v normě ASTM D 3828. V tomto postupu (metoda A) je přednastaven cílový bod vzplanutí, řekněme o 20 – 30° C nižší než nová základní hodnota oleje (obrázek 4), což odpovídá 1,5 – 2,0% ředění paliva.

malé množství použitého oleje (2 ml) umožňuje rychlé dosažení cílové teploty, obvykle během 1-2 minut. Zapalovač se pak aplikuje na iniciaci blesku., Pokud se získá záblesk, zkouška selže olej, což naznačuje možnost ředění paliva.

v případě, že olej selže při screeningovém testu bodu vzplanutí, může být poté předepsána jedna nebo více výjimek pro potvrzení i kvantifikaci ředění paliva. Možné testy výjimek zahrnují plynovou chromatografii a infračervenou spektroskopii. Také stanovení konečné teploty bodu vzplanutí může být nasazeno k odhadu procenta ředění paliva (obrázek 3).

v závislosti na aplikaci je u dieselových motorů obvykle varovný limit nastaven na přibližně 1.,5% ředění (asi -20 ° c blesk) a kritický limit při 3% až 5% ředění(-40° C až -60 ° C blesk). Kalibrační křivky specifické pro aplikaci založené na skutečném zkušebním protokolu (otevřený pohár, uzavřený pohár atd.), značka/třída motorového oleje a typ paliva výrazně zlepší přesnost při překladu poklesu bodu vzplanutí na procento ředění paliva.,

Kromě viskozity a flash, jiné běžné oleje, analýza testů, která by mohla odhalit ředění paliva patří elementární analýza (proporcionálně snížena doplňkové látky, koncentrace), piják spot test, praskání test, zápach, a oxidační stabilitu (např. RBOT a DSC). Bylo také hlášeno, že index viskozity se prudce změní v důsledku ředění paliva.bylo zjištěno, že

koncentrace motorové nafty přesahující pět procent způsobují předčasnou ztrátu disperzity, což vede k usazeninám a ucpávání filtru., To by mohl být pozorován ze savého papíru spot test nebo stanovením poměru sráží pentanu obsah nerozpustných látek na uncoagulated pentanu obsah nerozpustných látek (ASTM D 893), někdy se nazývá disperze indexu. Nízké číslo indexu naznačuje špatnou disperzitu.

další aplikace pro testování bodu vzplanutí při analýze použitého oleje

není běžné, aby laboratoře používaly testování bodu vzplanutí v aplikacích mimo analýzu použitého motorového oleje., V závislosti na aplikaci stroje, provozním prostředí, potenciálu kontaminace a podmínkách zdůraznění však může test bodu vzplanutí poskytnout nejčasnější indikaci určitých poruch a stavů hlavní příčiny.

jeho použití by proto mělo být zváženo při definování rutinních zkušebních břidlic pro všechny použité programy analýzy oleje. A to by rozhodně mělo být mezi několik strategických výjimkou testů používaných k potvrzení a diagnostikovat občasnou nevyhovujících podmínek označeny rutinní testy, jako jsou viskozita a infračervené spektroskopie., Níže je uveden seznam aplikací pro testování bodu vzplanutí jiných než ředění paliva:

krakování základního oleje

příležitostně mohou velmi vysoké lokalizované teploty vést k štěpení a vývoji plynu v oleji, což snižuje bod vzplanutí. K tomu může dojít z vysokých teplot blesku (nezaměňovat s bodem vzplanutí) vysoce zatížených stlačovacích fólií ve valivých kontaktech určitých ložisek a převodových jednotek. Může se také vyskytnout tam, kde jsou povrchové teploty stroje extrémně horké kvůli těsné blízkosti páry nebo pecí.,

nesprávné použití ohřívačů s vysokou hustotou wattů může také způsobit tepelné praskání. A provzdušnění hydraulické systémy běžně předmětem tekutinu na velmi vysokou adiabatické teploty při vzduchové bubliny, jsou najednou pod tlakem (to může dojít také v kompresorech a zatížení zón ložisek). V hydraulických systémech se tento stav označuje jako mikro-dieseling, když jsou teploty v bublinách stlačeného vzduchu dostatečně vysoké, aby se automaticky vznítily.,

bez Ohledu na zdroj tepla, pokud lokalizované teploty oleje je povoleno překročit 550° C je reálné riziko praskání (v závislosti na typ oleje a dalších provozních podmínkách). Krakování může vést k tvorbě uhlíkových pokut (koksu) a volatilů s nízkým bodem varu v oleji, které snižují teplotu bodu vzplanutí. Také vystavení záření gama, například v případě hydrauliky manipulace s palivem v jaderné elektrárně, může způsobit vývoj plynu a nižší bod vzplanutí.,

Kontaminace

Protože bod vzplanutí je citlivá na nízkou teplotu varu složek v oleji změna v bod vzplanutí (nahoru nebo dolů) může indikovat přítomnost nezvaného hosta, tj. kontaminace. Kromě nafty a benzínu, jiné běžné nízkovroucí kontaminanty zahrnují zemní plyn (plynové motory a kompresory) a rozpouštědla.

kontaminace rozpouštědlem může být nalezena, když je například převodovka vyčištěna naftou, petrolejem nebo jiným hořlavým čističem. Je známo, že některé kontaminanty skutečně zvyšují bod vzplanutí., K tomu může dojít z vysoké úrovně kontaminace vody v oleji, společného rušení při testování bodu vzplanutí. Kontaminace vody může také způsobit falešně nízký záblesk, zejména v některých systémech mini-flash, které používají změnu tlaku k detekci blesku.

například varu vody může způsobit falešně pozitivní vliv na palivo. Voda může také odfrknout plamen v případech, kdy se používá plamen plynového pilota. Jedním z řešení nakládání s vodou je přidání částic síranů vápenatých nebo uhličitanu vápenatého před provedením blesku. Odstředění je další řešení., Bylo také hlášeno, že uhelný prach a glykol (nemrznoucí směs) mohou syntetizovat těkavé olejové složky, což vede k up-klíště v bodu vzplanutí.

Špatný Olej / Smíšené Oleje

, Jak je znázorněno na Obrázku 5, flash body pro konvenčně rafinované minerální oleje se může pohybovat v rozmezí od 165° C pro ISO 22 viskozita oleje vysoká 260° C pro ISO 1000 viskozita oleje. Body vzplanutí se také poněkud liší v rámci stupňů viskozity, které jsou ovlivněny typem ropy a procesem rafinace.,

Jak již bylo zmíněno, syntetická maziva, obvykle vykazují vyšší body vzplanutí, než jejich minerální-olej protějšky. Proto je někdy možné detekovat nesprávný nebo smíšený olej pomocí testování bodu vzplanutí. Z praktického hlediska jsou však další rutinní testy, jako je infračervená spektroskopie, opálení, viskozita a barva, účinnější při upozorňování uživatelů na nesprávná nebo smíšená maziva. V těchto případech test bodu vzplanutí lépe slouží v potvrzující roli.,

odčítání od oleje

mazivo vystavené vysokým provozním teplotám po dlouhou dobu může ztratit značnou část jeho světelných konců z odpařování. Některé maziva, protože základový olej rafinace a „dumb-bell“ směsi, (vysoká viskozita směsi s nízkou viskozitou, aby vzniklo smíšené střední viskozita) jsou více náchylné k odpařování než ostatní.

Navíc je možné, že rutinní použití vakuové dehydrators na vysoké vstupní teploty mohou způsobit odpařování některých doplňkových látek a nízkým bodem varu základní olejové frakce.,

odběr vzorků a zpracování vzorků

pro zajištění přesných výsledků bodu vzplanutí je důležité, aby byl přístroj předložen reprezentativní vzorek. Z různých důvodů se to snadněji řekne, než udělá. Stojí za zmínku, že bezpečnostní opatření zde platí stejně pro jakýkoli test (FTIR, plynová chromatografie atd.) používá se k měření kontaminantů s nízkým bodem varu, jako je palivo.

mnoho paliv se například z oleje v průběhu času vypaří, pokud vzorek není řádně utěsněn., A frakce lehkého paliva mohou doslova rozptýlit stěnami určitých vzorků, jako jsou nádoby vyrobené z polyethylenu a polypropylenu. V takových případech jsou preferovány PET plastové a skleněné lahve.

může dojít také ke ztrátě frakcí lehkého paliva, pokud se vývěvy pro odběr vzorků používají k vytažení horkých motorových olejů z klikových skříní. Generované vakuum nejen čerpá olej, ale může výrazně snížit teplotu varu paliva, což vede k jeho odpařování., Z tohoto a dalších důležitých důvodů je preferované místo odběru vzorků olejů z klikové skříně na tlakovém potrubí mezi čerpadlem a filtrem pomocí přijatelného postupu odběru vzorků v živé zóně.

opatrnost je třeba věnovat i laboratoři. Vzorky by neměly být před zkouškou bodu vzplanutí nebo zkouškou na ředění paliva ponechány nevyužité, podrobeny vakuu nebo zahřívány. Existuje mnoho podrobných postupů a pokynů obsažených v normách bodu vzplanutí ASTM, které je třeba dodržovat, aby se zajistila kvalita a přesnost testu.,

Standarizované testy bodu vzplanutí maziv

pro zajištění přesnosti a kvality je nejlepší dodržovat standardizované postupy bodu vzplanutí a konfigurace přístrojů. Existuje mnoho různých testů publikovaných orgány pro normalizaci, jako jsou ISO, ASTM A IP. Pro maziva a hydraulické kapaliny se však běžně používají pouze tři. A vzhledem k rozdílům v těchto postupech musí být vždy uvedena teplota bodu vzplanutí specifická pro použitý postup., Stručný popis tři bod vzplanutí postupy takto (viz také Obrázek 6):

Cleveland Open Cup (COC)

Tento postup zkoušky využívá otevřené kovové nádoby, která se naplní vzorkem oleje. Olej se pak ohřívá předepsanou rychlostí a na jeho povrchu pravidelně prochází malý pilotní plamen (zapalovač). To pokračuje, dokud se neobjeví blesk.

teplota oleje je pak zaznamenán jako jeho vzplanutí., Postup je nejrozšířenější při prezentaci fyzikálních a chemických vlastností nového maziva. V použité laboratoři pro analýzu oleje však může postup vyžadovat více oleje, než je obvykle k dispozici, a mimořádně dlouhou zkušební dobu.

a pro ředění paliva může být dolní mez citlivosti nedostatečná, protože při otevření nezachovává páry dostatečně dlouho, aby se dostal blesk.

uzavřený pohár Pensky-Marten

při této zkoušce je vzorek omezen v uzavřené nádobě, do které je pravidelně zaváděn pilotní plamen., Mazivo se navíc během topné doby míchá a zaznamenává se nejnižší teplota, při které se objeví blesk.

stejně Jako u COC metoda, značné množství tekutiny a času je potřeba k provedení testu. Plně automatizované nástroje jsou však k dispozici od různých dodavatelů. Při měření ředění paliva je jednou z výhod Pensky-Marten oproti metodě COC zlepšena citlivost na nižší koncentrace ředění paliva (Obrázek 7).,

v Malém Měřítku Closed Tester

Tento malý bod vzplanutí tester jde různými jmény (např. mini-flash), a je možná nejvíce adaptabilní pro rutinní analýzy použitých olejů. Zatímco Pensky-Marten i COC mohou být použity jako tester průchodu/selhání, tento postup provádí screeningový test (metoda a) pouze s 2 ml tekutiny za pouhých 1-2 minuty.

lze také získat konečný bod vzplanutí (metoda B), ale je zapotřebí více tekutiny a času., Je také třeba poznamenat, že opakovatelnost i Reprodukovatelnost tohoto postupu je výrazně lepší než předchozí dva testy (Obrázek 8). Mnoho vysoce výrobních použitých laboratoří pro analýzu oleje používá tento postup s automatickým vzorkováním v režimu pass/fail při screeningu ředění paliva.

závěry

bod vzplanutí vydržel test času. V mnoha aplikacích použité analýzy oleje zůstává test bodu vzplanutí metodou volby při detekci určitých kontaminantů a nevyhovujících podmínek maziva., V ostatních případech bod vzplanutí slouží jako spolehlivý diagnostický nástroj nebo potvrzující test, když již byl podezřelý stav označen. A stejně jako většina všeho ve světě analýzy ropy, úspěch při používání bodu vzplanutí závisí na pečlivém dodržování takových věcí, jako je manipulace se vzorky a testovací protokol.

Reference
ASTM Annual Book of Standards (1999)

Gill, Augustus h., a Short Hand-Book of Oil Analysis, J. B. Lippincott Company, 1898.

Kaines, a. J. A R. F. Haycock, příručka automobilových maziv, SAE 1996.

Snook, Willett a.,, Mazání, Objem 54, Č. 9, 1968. Texaco publikace

Moller, u. J., maziva v provozu, strojírenské publikace, Ltd.

Shublein, R. L., Syntetických Maziv a Vysoký Výkon Funtional Tekutin, Marcel Dekker, 1999