Hogyan teszteljük a Vakupontot

mint a viszkozitás, a vakupont-teszt mindig is a kenőanyag specifikációjának standard része volt. Alacsony költsége, egyszerűsége és sokoldalúsága miatt a teszt népszerű a használt olajelemző közösség körében is. Leggyakrabban használt, mint egy gyors pass / fail teszt üzemanyag hígítás, több alkalmazás felszínre az elmúlt években., A labor elemzője a használt olaj lobbanáspontjával kapcsolatos információkat Olyan problémák megoldására is felhasználhatja, mint a termikus meghibásodás, a gamma-sugárzás, az oldószerszennyezés, a vegyes (vagy rossz) olajok, valamint a fagyálló szennyeződés.

mi az olaj lobbanáspontja?

a lobbanáspont az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen az olajminta feletti gőz egy pillanatra meggyullad vagy villog, amikor egy gyújtóforrás áthalad rajta., A lobbanáspont (ásványolajok esetében jellemzően 225 C vagy 440 F fok) jelzi a kenőanyag tűz-és robbanásveszélyes biztonsági veszélyeit. A lobbanáspontot és a kissé magasabb tűzpontot az ASTM D92 és a D93 takarja.

a lobbanáspontot azonban nem szabad összekeverni az automatikus gyújtás hőmérsékletével (ait), amely az a hőmérséklet (általában 360 ° C vagy 650-700 ° F az ásványolajok esetében), amelyen az olajgőz spontán gyújtásforrás nélkül ég., Ez a tűzálló hidraulikus folyadékok fontos tulajdonsága a gőzturbinák EHC rendszereiben.

az ASTM szerint, amely először 1924-ben szabványosította a vizsgálatot, a lobbanáspont az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen a gyújtóforrás a minta (kenőanyag) gőzeit meghatározott körülmények között meggyújtja. Az olaj állítólag “villogott”, amikor láng jelenik meg, és azonnal terjed az egész felületen.

az olaj azért villog, mert egy gyúlékony keverék elég melegítést eredményez, így gőzök keletkeznek, és oxigénnel keverednek a levegőben., Az olaj lobbanáspont hőmérséklete nagyjából 3-5 mm Hg gőznyomásnak felel meg.

amikor kis lángot (gyújtóforrást) alkalmaznak az olaj felületére, ez a gőzkeverék egy pillanatra megég, majd eloltja, ha elérte a kritikus hőmérsékletet. Az olaj folyamatos melegítése (általában 50-75° F a lobbanáspont hőmérséklete felett) a “tűzpont” elérését eredményezi. Ahogy a neve is sugallja, a tűzpont az a hőmérséklet, amelyen tartós láng keletkezik (négy másodpercnél hosszabb ideig).,

A lobbanáspont segítségével a

tüzelőanyag-hígítás kimutatására és számszerűsítésére eredetileg a lobbanáspontot a tárolt vagy szállított tüzelőanyagok és olajok tűzveszélyének meghatározására fejlesztették ki. Más vizsgálatokkal, például viszkozitással, viszkozitási mutatóval és fajsúlygal kombinálva azonban a lobbanáspont segíthet feltárni mind a nyersolaj minőségét, amelyből a kenőanyag származik, mind a finomítási folyamat minőségét.,

a lobbanáspont azt is meg tudja határozni, hogy az alapolaj széles vagy keskeny egyetlen vágás volt-e, vagy két frakció keverékét képviseli (két különböző viszkozitású alapolaj összekeverve). És, a lobbanáspont adhat némi jelzést a volatilitás és a tartalom a leginkább illékony komponensek a vizsgálati olaj. A lobbanáspont azonban nem mond semmit az olaj egészének volatilitásáról.

ellentétben az ásványi olajokkal, amelyek jóval a lobbanáspontjaik elérése előtt elpárolognak, egyes szintetikus anyagok nem párolognak el, amíg el nem kezdenek bomlani (destruktív desztilláció)., Ezért ezeknek a szintetikus anyagoknak a lobbanáspontjai sokkal magasabbak lehetnek, mint a hagyományosan finomított hasonló viszkozitású ásványolajok.

bár vannak pontosabb módszerek az üzemanyag-hígítás mérésére (pl. benzines gőzlepárlás és gázkromatográfia dízel-és benzinüzemanyagok esetében), a lobbanáspont nagyon hasznos, mint a legtöbb használt olajelemzési alkalmazáshoz megfelelő pass/fail szűrőeszköz. A legtöbb üzemanyag alacsony lobbanáspontjai miatt a forgattyúházolaj hirtelen lobbanáshőmérsékletének csökkenése általában a hígítás jelzésére támaszkodhat., Vannak azonban kivételek, különösen a dízel üzemanyag esetében.

mivel gyakran vannak átfedések egyes kenőolajok könnyű végű Illékony összetevőiben az üzemanyag nehéz végeivel, az üzemanyag hígításának jelenléte kevésbé különbözhet. Ez különösen akkor igaz, ha az összes üzemanyag-hígítás az égési kamra útján a forgattyúházba belépő üzemanyag fújásának eredménye.

ilyen esetekben csak a nehéz végek léphetnek be az olajba az oxidált fényvégekkel a kipufogógázok részeként., A nyers üzemanyag szivárgása esetén azonban, beleértve a csöpögő befecskendezőket is, az üzemanyag-könnyű végek egészét vagy nagy százalékát össze lehet keverni a forgattyúházolajjal. Egy másik befolyásoló tényező, hogy a forró forgattyúház hőmérséklete önmagában gyakran elegendő a könnyű végű üzemanyag-frakciók felforralásához, így a kevésbé illékony és viszkózusabb nehéz végek keverednek az olajjal, és potenciálisan észrevehetetlenek a lobbanáspont-teszttel.

az üzemanyag-hígítás csökkenti a kenőanyag viszkozitását., Ha azonban a viszkozimetriát önmagában használták az üzemanyag szűrésére, lehetséges, hogy a fent leírt okok miatt kevés vagy egyáltalán nem észlelhető elvékonyodás.

ezt tovább súlyosbítja a koromból származó viszkózus megvastagodás (szintén a fúvás terméke), az alapolaj volatilitása (megvastagodása) és a VI javító nyírás elvékonyodása. Lehetséges, hogy a forgattyúházolaj elvékonyodik az üzemanyag hígításától (vagy nem, ha a fény véget ér), elvékonyodik a VI javító nyírástól, megvastagodik az elpárologtatástól, és megvastagodik a növekvő koromterheléstől – egyszerre.,

a felületen ez olyan problémának tűnhet, amely nem jelent problémát, ha a kevert viszkozitás nem változik. A semleges viszkozitási hatás ellenére azonban a potenciális destruktív következmények, beleértve a diszperzitás elvesztését, a kopás elleni védelmet és az oxidációs stabilitást, komoly kockázatot jelentenek.

a lobbanáspont növelheti az olajelemző program azon képességét, hogy megbízhatóan azonosítsa az üzemanyag rendellenes szintjét. Még akkor is, ha csak kivételvizsgálatként használják, megvédheti az eredeti alacsony viszkozitású eredményből származó üzemanyag-hígítás hamis pozitív következtetését.,

Ha például az alacsony viszkozitást a nem megfelelő sminkolaj (alacsonyabb viszkozitású) okozta, a vaku ezt megerősítheti azzal, hogy nem mutat változást az új olaj alapvonalához képest. Az üzemanyag-hígítás azonban szinte biztosan alacsonyabb lobbanáspontot regisztrálna a referencia-új olajból. A 3. ábra egy grafikont mutat, amely bemutatja a lobbanáspont és a százalékos hígítás (nyersanyag) közötti általános összefüggést.,

mivel gyakran 30 percet vagy hosszabb időt vesz igénybe a lobbanáspont elérése a közös Cleveland Open Cup vagy Pensky Marten zárt Cup eljárások használatával, sok labor inkább az ASTM D 3828-ban leírt kisléptékű zárt Kupa eljárást részesíti előnyben. Ebben az eljárásban (a módszer) egy cél lobbanáspont van beállítva, mondjuk 20-30° C – kal alacsonyabb, mint az új olaj alapvonala (4.ábra), ami 1,5 – 2,0% – os üzemanyag-hígításnak felel meg.

a felhasznált olaj kis mennyisége (2 ml) lehetővé teszi a célhőmérséklet gyors elérését, jellemzően 1-2 percen belül. Ezután a gyújtót felviszik a vaku elindításához., Ha vakut kapunk, a vizsgálat meghiúsítja az olajat, ami az üzemanyag hígításának lehetőségét sugallja.

abban az esetben, ha egy olaj meghibásodik a lobbanáspont-szűrővizsgálaton, egy vagy több kivételvizsgálatot lehet előírni az üzemanyag-hígítás megerősítésére és számszerűsítésére. A lehetséges kivételtesztek közé tartozik a gázkromatográfia és az infravörös spektroszkópia. Tehát a véges lobbanáspont hőmérsékletének meghatározása is alkalmazható a százalékos üzemanyag-hígítás becslésére (3.ábra).

alkalmazástól függően a dízelmotorok esetében a figyelmeztető határértéket általában 1 körül határozzák meg.,5% – os hígítás (kb. -20 ° C vaku) és kritikus határérték 3-5% – os hígításnál (-40° C -60° C vaku). Alkalmazásspecifikus kalibrációs görbék a tényleges vizsgálati protokoll alapján (nyitott csésze, zárt csésze stb.), a motorolaj márka / fokozat, valamint az üzemanyag típusa nagyban javítja a pontosságot abban, hogy a lobbanáspontot százalékos üzemanyag-hígításra fordítsák.,

Mellesleg viszkozitás, valamint a flash, a többi rutin olaj elemzés vizsgálatok azt is felfedi, üzemanyag hígítási tartalmazza elemi analízis (arányosan csökkentett adalék koncentrációja), naplóba spot-teszt, pattog teszt, szag, valamint oxidációs stabilitás (pl., RBOT, valamint DSC). Azt is jelentették, hogy a viszkozitási index élesen megváltozik az üzemanyag hígítása miatt.

Az öt százalékot meghaladó dízelüzemanyag-koncentráció idő előtti diszperziós veszteséget okozott, ami lerakódásokhoz és szűrőcsatlakozásokhoz vezetett., Lehet, hogy ez megfigyelhető a naplóba spot-teszt, vagy meghatározó arányban alvadt pentán nem oldódó anyag, hogy uncoagulated pentán nem oldódó anyag (ASTM D 893), néha a diszperziós index. Az alacsony indexszám gyenge szórásra utal.

egyéb alkalmazások a lobbanáspont-teszteléshez a használt Olajelemzésben

nem gyakori, hogy a laboratóriumok flash pontvizsgálatot alkalmaznak a használt motorolaj-elemzésen kívüli alkalmazásokban., Ugyanakkor, attól függően, hogy a gép alkalmazás, működési környezetét, potenciális szennyeződés, hangsúlyozva körülmények között, egy lobbanáspont teszt nyújthat a legkorábbi utalás bizonyos sikertelenség oka feltételek.

ezért annak használatát figyelembe kell venni az összes használt olajelemző program rutinvizsgálati palatábláinak meghatározásakor. És határozottan több olyan stratégiai kivételteszt között kell lennie, amelyeket az alkalmi, nem megfelelő körülmények megerősítésére és diagnosztizálására használnak, amelyeket rutinvizsgálatok, például viszkozitás és infravörös spektroszkópia jeleznek., Az alábbiakban felsoroljuk az üzemanyaghígításon kívüli lobbanáspont-tesztelési alkalmazások listáját:

alapolaj-krakkolás

esetenként a nagyon magas, lokalizált hőmérsékletek az olajon belüli hasításhoz és gázfejlődéshez vezethetnek, csökkentve a lobbanáspontot. Ez az egyes csapágyak és hajtóművek gördülő érintkezőiben lévő nagy terhelésű présfilmek magas lobbanáshőmérsékletéből (nem tévesztendő össze a lobbanásponttal) következhet be. Ez akkor is előfordulhat, ha a gép felületének hőmérséklete rendkívül forró a gőz vagy a kemencék közelsége miatt.,

a nagy wattsűrűségű tartálymelegítők mis-alkalmazása termikus repedést is okozhat. A hidraulikus rendszerek levegőztetése általában rendkívül magas adiabatikus hőmérsékletnek teszi ki a folyadékot, amikor a légbuborékok hirtelen nyomás alá kerülnek (ez a kompresszorokban és a csapágyak terhelési zónáiban is előfordulhat). Hidraulikus rendszerekben az állapotot mikro-dieselingnek nevezik, amikor a sűrített levegős buborékok hőmérséklete elég magas ahhoz, hogy automatikusan meggyulladjon.,

a hőforrástól függetlenül, ha a lokalizált olajhőmérséklet meghaladja az 550° C-ot, fennáll a repedés veszélye (az olaj típusától és más működési körülményektől függően). A repedés szén-dioxid (koksz) képződéséhez és alacsony forráspontú volatilitáshoz vezethet az olajban, ami csökkenti a lobbanáspont hőmérsékletét. A Gamma-sugárzásnak való kitettség, mint például az atomerőműben lévő üzemanyag-kezelő hidraulika esetében, gázfejlődést és alacsonyabb lobbanáspontot is okozhat.,

szennyeződés

mivel a lobbanáspont érzékeny az olaj alacsony forráspontú összetevőire, a lobbanáspont (felfelé vagy lefelé) változása jelezheti egy meghívott vendég, azaz egy szennyező jelenlétét. A dízel-és benzinüzemanyagok mellett más gyakori, alacsony forráspontú szennyező anyagok közé tartozik a földgáz (gázmotorok és kompresszorok) és az oldószerek.

oldószeres szennyeződés akkor fordulhat elő, ha például a sebességváltót benzinnel, kerozinnal vagy más gyúlékony tisztítószerrel tisztítják. Bizonyos szennyeződésekről ismert, hogy valóban növelik a lobbanáspontot., Ez akkor fordulhat elő, ha az olajban magas a vízszennyezés, ami gyakori interferencia a lobbanáspont-tesztelésben. A vízszennyezés hamis alacsony vakut is okozhat, különösen bizonyos mini-flash rendszerekben, amelyek nyomásváltozást használnak a vaku észlelésére.

a víz forráspontja például hamis pozitív értéket adhat az üzemanyagra. A víz a lángot is kiszívhatja olyan esetekben, amikor gázpilóta lángot használnak. A víz kezelésének egyik megoldása a kalcium-szulfátok vagy kalcium-karbonát részecskék hozzáadása a vaku végrehajtása előtt. A centrifugálás még egy megoldás., Arról is beszámoltak, hogy a szénpor és a glikol (fagyálló) képes szintetizálni az illékony olajkomponenseket, ami a lobbanáspontban felüti a fejét.

Rossz Olaj / Vegyes Olajban

Ábra 5, flash pontot hagyományosan finomított ásványi olaj terjedhet 165° C-on ISO 22 viszkozitású olaj magas 260° C-on ISO 1000 viszkozitású olaj. A lobbanáspontok a nyersolaj-típus és a finomítási folyamat által befolyásolt viszkozitási fokozatokon belül is némileg eltérnek.,

mint korábban említettük, a szintetikus kenőanyagok jellemzően magasabb lobbanáspontokat mutatnak, mint ásványi olaj társaik. Ezért néha előfordulhat, hogy rossz vagy vegyes olajat észlel a lobbanáspont-tesztelés alkalmazásával. Gyakorlati szempontból azonban más rutinvizsgálatok, például az infravörös spektroszkópia, a barnulás, a viszkozitás és a szín hatékonyabbak abban, hogy a felhasználókat rossz vagy vegyes kenőanyagokra figyelmeztessék. Ezekben az esetekben a flash point teszt jobban szolgál megerősítő szerepet.,

kivonások az olajból

egy hosszú ideig magas üzemi hőmérsékletnek kitett kenőanyag elveszítheti fényének jelentős részét a párolgásból. Egyes kenőanyagok az alapolaj finomítása és a “dumb-bell” keverékek miatt (alacsony viszkozitású, kevert közepes viszkozitású keverékkel keverve) érzékenyebbek az illékonyságra, mint mások.

ezenkívül lehetséges, hogy a vákuum-dehidratátorok magas bemeneti hőmérsékleten történő rutin alkalmazása bizonyos adalékanyagok és alacsony forráspontú alapolaj-frakciók elpárolgását okozhatja.,

mintavétel és Mintakezelés

a pontos lobbanáspont-eredmények biztosítása érdekében fontos, hogy reprezentatív mintát mutassanak be a műszer számára. Különböző okok miatt ez könnyebb mondani, mint megtenni. Érdemes megjegyezni, hogy az óvintézkedések itt ugyanúgy igazak minden tesztre (FTIR, gázkromatográfia stb.) alacsony forráspontú szennyező anyagok, például üzemanyag mérésére használják.

sok üzemanyag például idővel elpárolog az olajból, ha a minta nincs megfelelően lezárva., A könnyű tüzelőanyag-frakciók szó szerint átterjedhetnek bizonyos mintatartályok falain, például polietilénből és polipropilénből. Ilyen esetekben a PET műanyag és üveg palackok előnyösek.

a könnyű üzemanyag-frakciók elvesztése is előfordulhat, ha vákuummintavevő szivattyúkat használnak a forró motorolajok húzására a forgattyúházakból. A keletkező vákuum nemcsak az olajat vonzza, hanem élesen csökkentheti az üzemanyag forráspontját, ami elpárologtatásához vezet., Ezért és más fontos okok miatt a forgattyúházolajok esetében az előnyben részesített mintavételi hely a szivattyú és a szűrő közötti nyomóvezetéken van, elfogadható élőzónás mintavételi eljárással.

a laboratóriumnak is óvatosan kell eljárnia. A mintákat a lobbanáspont-vizsgálat vagy az üzemanyag-hígítás vizsgálata előtt nem szabad megkötni, vákuumnak alávetni vagy melegíteni. Számos részletes eljárás és iránymutatás szerepel az ASTM flash point szabványaiban, amelyeket be kell tartani a minőség és a teszt pontosságának biztosítása érdekében.,

Standarized Flash Point Tests for Lubricants

annak érdekében, hogy a pontosság és a minőség a legjobb, hogy kövesse szabványosított flash point eljárások és műszer konfigurációk. Számos különböző tesztet tesznek közzé a szabványügyi hatóságok, mint például az ISO, az ASTM és az IP. Azonban csak három általánosan használt kenőanyagok és hidraulikus folyadékok. Ezen eljárások különbségei miatt a lobbanáspont hőmérsékletét mindig az alkalmazott eljárásra jellemző módon kell megadni., A három lobbanáspont-eljárás rövid leírása következik (Lásd még a 6. ábrát):

Cleveland Open Cup (COC)

Ez a vizsgálati eljárás egy nyitott fémtartályt használ, amely tele van a mintaolajjal. Az olajat ezután az előírt sebességgel melegítjük, majd időnként kis kísérleti lángot (gyújtót) engedünk át a felületén. Ez addig folytatódik, amíg egy vaku meg nem jelenik.

az olaj hőmérsékletét ezután felvillanáspontként rögzítik., Az eljárás a legelterjedtebb az új kenőanyag fizikai és kémiai tulajdonságainak bemutatásában. A használt olajelemző laborban azonban az eljárás több olajat igényelhet, mint a tipikusan rendelkezésre álló, és rendkívül hosszú vizsgálati idő.

és az üzemanyag-hígításhoz az érzékenység alsó határa nem megfelelő, mert nyitott állapotban nem tartja elég hosszú ideig a gőzöket ahhoz, hogy villanást kapjon.

Pensky-Marten zárt csésze

ezzel a vizsgálattal a mintát zárt tartályba zárják, amelybe a kísérleti lángot rendszeresen bevezetik., Ezenkívül a kenőanyagot a fűtési időszak alatt izgatják, és a legalacsonyabb hőmérsékletet, amelyen a vaku megjelenik, rögzítik.

a COC-módszerhez hasonlóan jelentős mennyiségű folyadék és idő szükséges a vizsgálat elvégzéséhez. A teljesen automatizált eszközök azonban különböző beszállítóktól kaphatók. Az üzemanyag-hígítás mérésekor a Pensky-Marten egyik előnye a COC-módszerrel szemben az alacsonyabb üzemanyag-hígítási koncentrációk iránti érzékenység (7.ábra).,

kisléptékű zárt tesztelő

Ez a kisléptékű lobbanáspont-tesztelő különféle nevekkel (például mini-vakuval) megy, és talán a leginkább alkalmazkodik a rutinszerű használt olajelemzéshez. Míg mind a Pensky-Marten, mind a COC használható pass/fail tesztelőként, ez az eljárás mindössze 1-2 perc alatt elvégzi a szűrővizsgálatot (a módszer) mindössze 2 ml folyadékkal.

a véges lobbanáspont is előállítható (B módszer), de több folyadékra és időre van szükség., Érdemes megjegyezni, hogy mind az eljárás ismételhetősége, mind reprodukálhatósága egyértelműen jobb, mint az előző két teszt (8.ábra). Sok nagy termelésű használt olajelemző laboratórium ezt az eljárást használja automatikus mintavételezéssel a pass / fail módban az üzemanyag hígításának szűrésekor.

következtetések

a lobbanáspont elviselte az idő próbáját. A használt olajelemzés számos alkalmazásában a lobbanáspont-vizsgálat továbbra is a választott módszer bizonyos szennyező anyagok és nem megfelelő kenőanyag-feltételek kimutatására., Más esetekben a lobbanáspont megbízható diagnosztikai eszközként vagy megerősítő tesztként szolgál, ha a gyanúsított állapotát már megjelölték. És, mint a legtöbb mindent a világon az olaj elemzés, siker a flash pont attól függ, hogy a gondos betartása olyan dolgokat, mint a minta kezelési és vizsgálati protokoll.

Reference
ASTM Annual Book of Standards (1999)

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

Caines, A. J. and R. F. Haycock, Automotive Lubricants Reference Book, SAE 1996.

Snook, Willett A.,, Kenés, 54.Kötet, 9. Szám, 1968. Texaco Publication

Moller, U. J., Lubricants in Operation, Mechanical Engineering Publications, Ltd.

Shublein, R. L., Szintetikus Kenőanyagok, Nagy Teljesítményű Funtional Folyadékot, Marcel Dekker, 1999