Смазочное масло должно обладать определенными свойствами в зависимости от условий, в которых оно будет работать в том или ином узле трения.

Наиболее тяжелы эти условия в двигателях, где масло подверга­ется воздействию высокой температуры, разжижается топливом, частично обводняется, а также загрязняется пылью, частицами ме­талла, образующимися при износе деталей, и продуктами распада масла.

Масла для двигателей. Эти масла должны иметь определенную вязкость, температуру застывания и температуру вспышки, обла­дать хорошими противоизносными и моющими свойствами, стабиль­ностью и коррозионной стойкостью.

Вязкость - основное свойство масел. Внешне вязкость масла проявляется в его подвижности: чем меньше вязкость, тем масло бо­лее подвижно.

От вязкости масла зависит возможность создания хороших усло­вий для смазывания, а, следовательно, и предохранение деталей от износа, а также хорошего охлаждения трущихся деталей.

Вязкость масел для двигателей выбирается с учетом частоты враще­ния коленчатого двигателя. Для двигателей с большой частотой вра­щения коленчатого вала применяют масло с небольшой вязкостью. Вязкость масел измеряют в сантистоксах (С_ст).

Изменение свойств топлив при транспортировке и хранении.Долговечная и надежная работа автомобильных двигателей возможна только при использовании высококачественных топлив, соответствующих требованиям стандартов. Качество топлив определяется сложным комплексом параметров, контролируемых стандартными методами. Они должны быть точными, простыми и быстродействующими.

После получения на нефтеперерабатывающем заводе качество топлив в процессе хранения, транспортировки и перекачки непрерывно ухудшается. Бензины при неправильном хранении постепенно теряют низкокипящие фракции, в результате чего снижается их испаряемость в двигателях. При хранении и транспортировании в результате контакта с влажным воздухом в топливах накапливается влага, которая ухудшает эксплуатационные свойства топлив. Топлива постепенно загрязняются пылью из атмосферы, продуктами коррозии, нерастворимыми веществами, образующимися в результате процессов окисления.

Экономический ущерб от применения некондиционных топлив трудно поддается точному учету, но достаточно велик. Основной ущерб, наносимый применением некачественных топлив, заключается в снижении долговечности работы двигателей.

Под воздействием внешних факторов в топливах протекают физические и химические процессы.

Основными физическими процессами являются: испарение, загрязнение механическими примесями и водой, выпадение высокоплавких компонентов при охлаждении, а также случайное смешение в резервуарах топлив различного сорта. Большая часть этих процессов приводит к необратимому изменению качества топлив.

Основные химические процессы следующие: окисление, разложение, конденсация, коррозия.

Виды потерь нефтепродуктов при приёме, хранении и выдаче.Доставка нефтепродуктов с заводов к месту потребления связана со значительными их потерями. Потери происходят на всем сложном пути, который проходят нефть и нефтепродукты от скважины и до получения нефтепродуктов потребителями. Чем большим перевалкам с одного вида транспорта на другой подвергаются нефть и нефтепродукты, тем больше и потери, которые связанны с утечками, испарением, воздействием метеорологических факторов, несовершенством существующего оборудования и т.д.

В общей сумме потерь нефтепродуктов значительную часть составляют потери от испарения нефтепродуктов с высоким давлением насыщенных паров при их хранении и различных операциях, связанных с приемом и выдачей из емкостей. Испарение топлив связано не только с чисто материальными потерями, но и вызывает загрязнение окружающей атмосферы токсичными углеводородами. Некоторые углеводороды способны вступать в фотохимические реакции, вызывая загрязнение атмосферы стойкими дымообразными туманами, получившими название «смог». Снижение потерь топлив от испарения — весьма важная экономическая и экологическая проблема.

Потери нефтепродуктов от испарения происходят при хранении, сливе, наливе, перевозках, заправках машин и других складских операциях, а также при применении нефтепродуктов непосредственно в двигателях. Если принять, что топлива от НПЗ до непосредственного применения в двигателях проходят довольно длительный путь (их около 10 раз переливают из одной емкости в другую, перевозят различными видами транспорта, 3 месяца хранят в резервуарах), то согласно действующим нормам потери бензинов составляют около 4-5% от всего выработанного количества на НПЗ. Необходимо также еще учесть потери из топливных баков машин и карбюраторов во время движения автомобилей и полета самолетов.

Как показывает зарубежный опыт, решение вопросов сокращения потерь нефти и нефтепродуктов имеет первостепенное значение, так как затраты на их сокращение более чем в два раза ниже затрат на увеличение добычи нефти, необходимой для компенсации потерь.

Организация эффективной борьбы с потерями невозможна без установления фактических потерь нефтепродуктов в реальных условиях хранения и определения количественной зависимости их от физико-химических свойств, климатической зоны, периода года, объема, степени заполнения и способа размещения резервуара и других эксплуатационных факторов.

Большое значение для сокращения потерь может иметь правильное нормирование естественной убыли нефтепродуктов. Действующие в настоящее время нормы необходимо пересмотреть, так как в большинстве случаев они не отражают фактических потерь, что на практике вызывает много недоразумений. Например, нормы естественной убыли всех бензинов установлены одинаковыми, хотя по своему углеводородному составу и способу получения они различны.

Классификация потерь. Потери нефтепродуктов принято делить на два вида:

- эксплуатационные;

- аварийные.

Возникновение эксплуатационных потерь связано с испарением нефтепродуктов, окислением их в процессе хранения, загрязнением, обводнением, смешением с другими сортами, неполным сливом и другими факторами, а также техническим несовершенством средств хранения, транспортировки, приёма и выдачи. К аварийным потерям относятся потери при утрате герметичности резервуаров, трубопроводов, они вызываются некачественным строительством или ремонтом резервуаров и других сооружений, нарушением правил технической эксплуатации и обращения с нефтепродуктами, стихийными бедствиями. В практической деятельности нефтебаз, складов, заправочных станций и при транспортировке эксплуатационные потери нефтепродуктов могут приводить к аварийным потерям. Например, подтекание или испарение топлив создает постоянную угрозу пожара.

Таким образом, потери нефтепродуктов зависят, с одной стороны, от условий их транспортировки, хранения, приема, выдачи и технического состояния сооружений, оборудования, с другой - от специфических свойств нефтепродуктов. Эти свойства оказывают непосредственное влияние на процессы испарения в резервуарах и транспортных средствах, на утечки и переливы, изменение качества нефтепродуктов при хранении и др.

Для успешной борьбы с потерями и дальнейшего совершенствования существующей техники хранения и транспортирования необходимо знать физико-химические свойства нефтепродуктов, влияющие на характер потерь.

Годовые потери от испарения топлива при вместимости резервуаров 200, 400, 1000, 2000 м³ составляют соответственно 5,75; 4,24; 3,25 и 2,75 % от вместимости резервуара.

Потери в резервуарных парках могут возникнуть в результате выхода наружу топлива или его паров при механических повреждениях корпусов резервуаров, крыш или трубопроводов.

Причинами таких повреждений чаще всего являются:

- повышенное давление при несоответствии интенсивности закачки топлива и пропускной способности дыхательной арматуры;

- закачка топлива с увеличенным содержанием растворенных газов или нагретого выше установленной температуры; примерзание в холодное время года тарелок дыхательных клапанов; обледенение насадки огневого предохранителя.

Механические повреждения возможны также в результате переполнения резервуара, сильной коррозии металла или снижения его прочности под воздействием чрезмерно низкой или высокой температур. Окраска резервуаров является наиболее простым и доступным способом борьбы с потерями топлив из-за «малых дыханий», не требующим капитальных затрат и применяемым в любых условиях, так как цвет в значительной степени влияет на нагревание стенок резервуара солнечными лучами, а следовательно, и на испарение нефтепродуктов. Например, находящийся в одинаковых условиях хранения бензин нагревается в зависимости от цвета окраски резервуара следующим образом: до 11,5 ⁰С - при алюминиевой окраске; до 14,6 ⁰С - при серой; до 16,6 ⁰С - при сурике; 22 ⁰С - при зеленой; 30 ⁰С - при черной. Подсчитано, что при хранении в резервуаре вместимостью 100 м³ при температуре 11 ⁰С в год испаряется 850 кг бензина, при 21 ⁰С - 3 800 кг, а при 27 ⁰С - 6500 кг.

Одним из самых эффективных способов является хранение легко испаряющихся топлив в заглубленных и подземных резервуарах, имеющих относительно постоянный температурный режим. При хранении таким образом почти полностью исключаются потери от «малых дыханий» топлива, так как будучи засыпанными грунтом резервуары не подвергаются солнечному облучению и, следовательно, в них почти отсутствуют суточные изменения температуры газового пространства. По сравнению с наземным хранением потери от «малых дыханий» топлива в заглубленных резервуарах сокращаются в 8... 10 раз, а также несколько снижаются потери от «больших дыханий» (при отсутствии газоуравнительных трубопроводов).

Для хранения топлива наряду с металлическими резервуарами находят применение железобетонные. Отмечено, что при хранении в заглубленных железобетонных резервуарах по сравнению с хранением в металлических наземных резервуарах потери топлива в весенне-летний период в южной климатической зоне сокращаются в 9 раз, в средней — в 7,5 раз, в северной — в 6 раз, а в осенне-зимний период в любой зоне — в 4,5 раза.

В 50-х годах XX века в США, Канаде, Скандинавских странах, СССР, а позднее и в западноевропейских странах начали строить подземные хранилища для природного газа, сырой нефти и нефтепродуктов. Такие хранилища создавались в устойчивых горных породах: гранитах, известняке и др., а также в отложениях каменной соли, глинах, суглинках, отработанных шахтах для добычи руды и вечномерзлых влагонасыщенных породах.

Ледогрунтовые хранилища имеют меньший объем, чем шахтные в устойчивых горных породах (обычно от несколько сотен до 15...30 тыс. м³).

Главной особенностью эксплуатации ледогрунтовых хранилищ является необходимость их заполнения продуктом, охлажденным до отрицательной или минимально допустимой в каждом конкретном случае положительной температуры, т.е. хранилища необходимо оборудовать специальными охлаждающими устройствами, что значительно повышает стоимость строительства и эксплуатации комплекса.

В ледогрунтовых хранилищах принципиально невозможно хранение продуктов, имеющих высокую температуру застывания (летнего дизельного топлива, газойля, котельного топлива и т. п.).

Источниками потерь на нефтебазах могут служить любые объекты, связанные с проведением операций по приему, хранению, подогреву, перекачке и выдаче нефтепродуктов.

В последнее время на нефтебазах проводилась значительная модернизация и техническое усовершенствование конструкций сливоналивных железнодорожных эстакад резервуарных парков, причальных сооружений, автомобильных эстакад, технологических трубопроводов, устройств по затариванию нефтепродуктов, сооружений по очистке сточных вод и другие работы, направленные на сокращение потерь нефтепродуктов и сохранность их качества. Однако все это не в полной мере отвечает современным требованиям по сохранности количества и качества нефтепродуктов. При разработке и внедрении новых видов оборудования, устройств и аппаратуры особое внимание следует уделять вопросам их герметизации и автоматизации основных технологических процессов.

Хорошая герметизация оборудования и сооружений позволяет одновременно решить три важнейшие задачи:

- сократить потери нефтепродуктов от испарения и проливов, сохраняя их качество и количество;

- снизить пожароопасность на территории нефтебазы; предотвратить загрязнение окружающей среды.

При транспортировании, хранении и заправке происходят потери в результате растекания и разбрызгивания масла по наружным поверхностям используемых бочек, ведер и кружек при наливе; подтекания и остатка его на шлангах, рукавах и раздаточных кранах, в резервуарах, бочках и кружках, а также из-за нарушения правил при периодическом сливе отстоя из резервуаров и при удалении остатков масел во время зачистки резервуаров.

Количество потерь зависит от технического состояния нефтебаз, квалификации обслуживающего персонала и технологии заправки, а также от вязкости масла и совершенства применяемого оборудования. Так, при заправке техники при помощи мерной кружки или ведра потери моторного масла достигают 4,56 % а при заправке с помощью механизированного заправочного агрегата или маслораздаточной колонки — 0,20 %.

Фактическое распределение потерь нефтепродуктов складывается следующим образом, %:

- хранение на складах ТСМ - 37,2

- перевозка железнодорожным и автомобильным транспортом - 6,2

- водные перевозки - 27,2

- магистральные нефтепроводы - 29,4

Главнейшими причинами потерь являются:

- потери нефти и нефтепродуктов при хранении и транспортировке;

- потери от утечки и разлива;

- потери вследствие аварий на магистральных продуктопроводах (нефтепроводах) и внутрибазовых трубопроводах;

- потери в процессе нефтепереработки;

- потери со сточными водами предприятий;

- потери от смешения (пересортица) и др.

Основная доля потерь нефтепродуктов приходится на складское хранение, при этом около 40% составляют потери от испарения бензинов.

Несмотря на многообразие нефтескладских операций и условий их проведения потери жидкостей от испарения происходят по следующим причинам: механического вытеснения паров наливаемой жидкостью, термического расширения паровой и жидкой фаз, снижения внешнего (атмосферного) давления, насыщения (или донасыщения) парового пространства парами жидкости, выдувания паров ветром через неплотности, газового сифона и диффузии паров. При испарении нефтепродуктов имеют место следующие виды потерь:

- потери от «малых дыханий» при хранении нефтепродуктов в резервуарах. Вызываются периодическими колебаниями температуры и концентрации паров в газовом пространстве резервуара, связанными с ежесуточными колебаниями интенсивности солнечного излучения и температуры внешнего воздуха;

- потери от «больших дыханий», происходящие при операциях по приему и выдаче из резервуаров, транспортных емкостей (железнодорожных цистерн, автоцистерн и тары);

- потери от «вентиляции» газового пространства, причиной которых является истечение паров или выдувание их ветром через отверстие или неплотности в крышах резервуаров. Эти потери возникают при плохом техническом состоянии резервуаров и в зависимости от размеров неплотностей в крышах могут достигать очень больших величин. Единственным средством борьбы с потерями от «вентиляции» является своевременный качественный ремонт и содержание в исправном состоянии резервуаров и резервуарного оборудования.

Процессы испарения и потери нефтепродуктов зависят от условий их хранения, операций по приему и выдаче из емкостей, а также от технического состояния емкостей (резервуаров, танкеров, железнодорожных цистерн) и их оборудования. Неисправность ёмкостей и их оборудования может быть причиной больших потерь, которые должны устраняться своевременным высококачественным ремонтом. Структура потерь от испарения подразделяется на потери (в % от общего объема потерь):

- малые дыхания - 3-5;

- вентиляция газового пространства вследствие потери герметичности резервуара - 60-63;

- большие дыхания - 31 -34;

- обратный выдох - 0,6-0,8;

- другие виды потерь - 0-1,5.

Потери от испарения на всем пути от нефтеперерабатывающего завода и до сгорания в двигателе складываются из потерь:

- при транспортировании (автомобильным, железнодорожным или трубопроводным) транспортом;

- при операциях по приему в резервуарные емкости складов и выдаче на заправку;

- при хранении.

К числу мероприятий, позволяющих сократить потери нефтепродуктов от испарения можно отнести следующие мероприятия: технические и организационные.

К техническим мероприятиям относится внедрение нового современного оборудования для улавливания паров, вытесняемых из резервуара при его заполнении, резервуары специальной конструкции, рассчитанные на высокое давление, применение плавающих понтонов и т.д. Основным недостатком этих мероприятий является дороговизна внедрения оборудования, усложнение технологического оборудования, которое требует дополнительного внимания со стороны обслуживающего персонала.

С помощью организационных мероприятий можно не менее эффективно сохранять как качество, так и количество нефтепродукта, за счет выработки оптимального графика движения нефтепродукта на всем пути. Мероприятия этой группы не требуют больших материальных затрат.

Испарение топлив. При перекачке, хранении, сливе, наливе, транспортировании и применении топлив происходят процессы испарения, которые приводят к количественным потерям и изменению их качества. Установлено, что со времени производства до непосредственного применения в двигателях топлива в среднем перекачивают из емкости в емкость 10 раз, перевозят различными видами транспорта, хранят на складах и базах. Необходимо также учесть потери из топливной системы автомобилей. Общее количество потерь топлив от испарения достигает 10%. Это составляет миллионы тонн и наносит большой экономический ущерб народному хозяйству. Потери легких фракций приводят к ухудшению качества топлива.

При правильном хранении испарение даже наиболее легких бензинов можно свести к минимуму. Довольно быстрое испарение и связанное с этим ухудшение качества топлив наблюдается при хранении и транспортировании в резервуарах, имеющих неплотности. Налив в авто- и железнодорожные цистерны, заправка открытой струей приводят к значительному испарению легких фракций топлив. Эффективным средством уменьшения испарения является выполнение специальных технических мероприятий — хранение в резервуарах с повышенным давлением и в заглубленных резервуарах. Эффективно также применение газовой обвязки, отражательно-тепловой изоляции и специальной окраски резервуаров (в белый и серебристый цвет).

Загрязнение. Изменение качества из-за загрязнения мало зависит от свойств топлив и определяется в основном условиями хранения и транспортирования, а также загрязненностью внешней среды. При хранении, транспортировании и перекачке топлива контактируют с внешней средой: воздухом, влагой, техническими средствами (резервуарами, насосами, трубопроводами и др.), что приводит к неизбежному загрязнению. Основным источником и причинами загрязнения топлив являются: попадание примесей из атмосферы; образование нерастворимых продуктов в результате коррозии металлов и разрушения неметаллических материалов; образование нерастворимых продуктов в результате окисления самих топлив; налив в плохо защищенные емкости и перекачка по грязным трубопроводам; накопление загрязняющих веществ в отстойниках и на дне резервуаров.

Загрязнение топлив начинается уже на нефтеперерабатывающих заводах и продолжается при хранении на нефтебазах. Так, количество загрязняющих веществ здесь в автомобильных бензинах может достигать 0,04—0,06, дизельных топлив 0,15, а иногда и 0,6 кг/т. Таким образом, топлива в системы питания автомобилей попадают уже загрязненными, и этот процесс продолжается в дальнейшем при эксплуатации. В баках, автомобилей загрязняющие вещества накапливаются из атмосферы, за счет коррозии, окисления. Процессы коррозии и окисления являются одной из главных причин образования твердых загрязнений при прохождении топлива по системе питания. Возможности удаления загрязняющих веществ ограничиваются лишь фильтрацией и отстоем.

Проблема чистоты топлив для автомобилей является в настоящее время одной из самых актуальных, потому что от этого зависят долговечность и надежность работы автомобильных двигателей.

Обводнение топлив. При хранении, транспортировании, перекачке, заправке и применении топлива соприкасаются с воздухом, который всегда содержит влагу. Поэтому происходит обводнение топлив, в результате которого их качество значительно ухудшается.

Растворимость воды в топливах невелика и зависит от химического состава и внешних условий. Больше всего растворяется вода в бензинах. Она может присутствовать в топливах в виде эмульсий, в растворенном и свободном состоянии. Свободная вода обычно находится на дне резервуара и является источником образования эмульсий. Она обусловливает также полное насыщение топлив растворимой водой.

Наиболее радикальным путем предотвращения обводнения топлив является полная их изоляция от внешней среды. Однако на практике изолировать топлива при хранении и применении очень трудно.

Кроме предотвращения обводнения топлив путем устранения контакта с влажным воздухом известны методы улучшения низкотемпературных и антиобледенительных свойств введением присадок.

Окисление. Существенно ухудшается качество топлив вследствие процессов окисления. Принципиально эти процессы можно устранить, если из жидкой и газовой среды топлив удалить кислород. Однако при хранении десятков, тысяч тонн топлив это трудновыполнимо. Практически в настоящее время хранение и транспортирование топлива осуществляются в среде воздуха.

В результате процессов окисления в топливах образуются смолы и осадки, ухудшающие эксплуатационные свойства. К сожалению, специальными техническими мероприятиями, применяемыми в настоящее время (уменьшением газовой фазы, понижением температур и т. д.), можно лишь замедлить процессы окисления — полностью их устранить пока не удается. Трудно поддаются ограничению и процессы коррозии конструкционных материалов при контакте с топливами. Присутствие в них сероорганических соединений (особенно меркаптанов, сероводорода), кислот и воды ускоряет процессы коррозии. Продукты коррозии загрязняют топлива и ухудшают их качество.

Внешние условия. Среди внешних условий наибольшее влияние на изменение качества топлив оказывают температура и ее колебания, время хранения, степень заполнения резервуаров, интенсивность перекачек, запыленность и влажность окружающей атмосферы, контакт с металлами и др.

Хранение при пониженной температуре наиболее благоприятно для сохранения качества топлив. При пониженной температуре испаряемость топлив относительно мала, процессы окисления и коррозии резервуаров протекают с меньшей скоростью. Поэтому хранение топлив в подземных резервуарах наиболее целесообразно. Наоборот, хранение в наземных резервуарах, особенно в районах с резкими суточными колебаниями, приводит к значительному ухудшению качества и количества топлив. Резкое изменение температуры вызывает более интенсивное и глубокое «дыхание» резервуаров, в результате теряются легкие фракции топлив, а в резервуары поступает воздух, что приводит при большой его запыленности и влажности к интенсивному загрязнению и обводнению топлив.

Перекачки топлив в автоцистерны и резервуары и выдача из них занимают относительно небольшое время, однако в дальнейшем это отрицательно сказывается на качестве топлив при хранении и применении. Например, индукционный период малостабильных бензинов в результате одной перекачки может уменьшаться на 20-25%. Неблагоприятно отражается на качестве топлив и их хранение при большом соотношении паровой и жидкой фаз. Увеличение объема паровой фазы значительно ускоряет процессы окисления, потери топлив возрастают, и качество их быстро ухудшается.

При хранении и транспортировании топлив наиболее сильно ухудшаются такие показатели качества, как фракционный состав, содержание фактических смол, кислотность у бензинов, содержание смол у дизельных топлив.

Гарантийные сроки хранения топлив установлены соответствующими ГОСТами или ТУ. Однако на автомобильные бензины не установлены гарантийные сроки хранения, поэтому на основании многолетнего опыта хранения рекомендованы оптимальные сроки хранения бензинов в различных климатических зонах.

Для бензинов, содержащих непредельные углеводороды, установлены минимальные сроки хранения. Бензины, стабилизированные антиокислителем, а также полученные прямой перегонкой и, следовательно, не содержащие непредельных углеводородов, можно хранить в течение более длительного периода (2—4 года в наземных резервуарах). Сроки хранения бензинов в полузаглубленных резервуарах в средней и северной климатических зонах также увеличены (3,5—5 лет), что объясняется более низкими средними температурами хранения. С уменьшением вместимости резервуаров сроки хранения бензинов уменьшаются. Например, в канистрах автомобильный бензин АИ-80 в южной зоне можно хранить лишь полгода.

При дальнейшем хранении происходит значительное ухудшение их качества.