大客戶部新入職的小李對鐵路柴油機油如何分代有些疑問,老員工王先生講解如下:
鐵路內燃機車柴油機油的發展是根據柴油機單缸功率與強化係數和燃料的質量來決定的。其發展過程是按代區分的。
機車的單缸功率從20世紀30年代的幾十千瓦,發展到200kW以上,強化係數由近40提高到90以上。單缸功率或強化係數越高,氣缸內溫度和壓力相應提高,缸套與活塞環的擦傷磨損機率變大,機車柴油機油在使用中清淨性變差,氧化衰變速度加快,其鹼值衰減也快。
柴油機單缸功率與強化係數的提高是促進機油發展的決定因素。此外,燃料的重質化以及換油期延長,也都要求不斷提高機油質量。我國鐵路內燃機車性能發展見表1,第一代至第五代鐵路柴油機油主要性能見表2。
在國際上,美國鐵路內燃機車1950年使用第一代油,柴油機為非增壓型。20世紀50年代末期到20世紀60年代,採用增壓技術,柴油機單缸功率提高1倍,1964年發展了第二代油,提高了油的清淨性與過濾性。機油耗降至1.2%~1.7%。1965年~1970年機車功率進一步提高,單缸功率達到150kW以上,強化係數為60~75,機油耗要求降至0.8%~1.3%。第二代油性能已不適應,因而1968年~1970年發展了第三代油。
美國1977年又發展了第四代油,其鹼值提高到13。該油是適用燃料含硫超過1%的情況,但由於柴油機強化係數繼續提高,機油消耗要求降至0.5%~1.0%。 1978年以後,由於節能柴油機的發展,強化係數已達88~91,機油溫度高達125℃左右,機油消耗率降到0.3%~0.5%。因此在20世紀80年代後期又發展了第五代油,油品的鹼值又有提高,尤其是進一步提高了油品的高溫清淨性,減少了環槽積炭和柴油機的磨損。鐵路機車第五代油、第四代油仍沿用至今,與汽車內燃機比較,其用油的發展相對緩慢。
我國內燃機車柴油機都使用輕柴油燃料,而使用潤滑油,大致與美國相同。目前我國自行研製成功並投入生產使用三代油、四代油和五代油。
表1 我國鐵路內燃機車性能、柴油機型號和主要參數
東風1(DF)
1800
10L207E
6.23
7.2
45
二代油
2
1800
19L207E
6.23
7.2
45
3
1080
6L207E
6.23
7.2
45
4
3300
1624Z
13.57
10.08
68.5
四代油
8
4500
16280Z
14.42
9.5
68.5
DF11
5300
16V280ZJG
17.95
9.5
85.3
四代油或五代油
東方紅1
910X2
12V175Z
10.15
10.25
52
二代油
東方紅3
1250X2
12V180Z
12.96
10.25
66.4
北京
2700
12240Z
15.65
9.53
74.6
ND2
2100
12LDA28
9.46
9
42.6
ND4
4000
AC0240
16.4
9.9
81.2
四代油
ND5
4000
7FDL
20.5
8.9
91.2
NY5
1700X2
MB839
12.3
11.5
70.7
三代油
NY6
2150X2
MB16V652
15.5
11.5
89.1
表2 第一代到第五代鐵路柴油機油主要性能
總鹼值TBN(D2896)/(mgKOH/g)
5
7
10
13
20
硫酸灰分/%
0.3~0.5
0.5~0.7
1~1.2
1.5
1.5~1.8
相對分散性
0
1
1.4
1.75
↑
頂環槽充炭/%
100
90
40
30
↓
過濾器相對壽命
0.4
1.0
1.25
1.8
↑
氣缸清潔與控制磨損
1
3
4~5
6
↑
GE氧化粘度增長/%
10~20
10~15
5~15
5~8
↓
添加劑加入量/%(質)
4.8~6
10~11
10~11
14~15
14~17
①LMOA-Locomotive Mainterance Operation Association。
②↑表示增加或提高,↓表示減少或降低。