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提高机车燃料经济性
【润滑油情报】 2019-03-29 19:45:02 1428



Tier 4机车技术使柴油机车减少90%的颗粒以及80%的氧化氮排放。通过新增机车以及更换旧机车的途径,Tier 4机车正在悄悄渗入世界各地的列车队伍中。



当你下次不耐烦地坐在铁路道口的障碍栏前时,不妨观察一下呈现在面前的景象,这是润滑油和发动机交织而成的魔法。一辆普通的货运列车长达1.6千米,具有至少100个棚车、漏斗车、敞车,或装有原油、压裂砂的罐车。一台长为15米的棚车能够运货70到100吨。


那就是说,一辆列车能运输大约90万吨货物,而一两台机车就能拉动这样的列车。铁路公司目前通过增加货运列车的长度来提高运输效率。


在2018年,有5%的货运列车被认为“过长”,它们的长度超过3千米。一篇刊登在《华尔街日报》的报道表示,大部分列车需要八台机车——四台在前端,两台在中间,两台在尾部——来控制车身的运动。现代机车的燃料效率更高,而且排放减少。


Tier 4机车满足美国环保局对非公路发动机和车辆的颗粒和氧化氮排放要求。美国铁路协会在其官网上表示:“Tier 4机车技术使柴油机车减少90%的颗粒以及80%的氧化氮排放。通过新增机车以及更换旧机车的途径,Tier 4机车正在悄悄渗入世界各地的列车队伍中。”燃料的消耗量取决于列车尺寸和行驶地貌,机车每年消耗约38万升的燃料。


陶氏化学公司的研究科学家阿什文?巴拉瓦贾表示,铁路公司和润滑油生产商被燃料经济性所吸引。他在研究中介绍了一种可以提高机车燃料经济性的新型添加剂。


机车性能

一辆普通的乘用车价值2.5万到3.5万美元,它的汽油发动机能够产生100到200马力,这意味着有几百英尺磅(1英尺磅等于1.355牛米)的扭矩来驱动车轴;对于一辆价值4万到7万美元的重型皮卡车来说,它的柴油发动机能够产生300到400马力,扭矩为1000磅英尺(1355牛米),足以拉动重达9吨的畜牧或园林设备。


通用电气公司有一款价值300万美元的“进化系列”ET44AC机车,它的柴油发动机能够产生4500马力,用于驱动电动机来产生超过18万英尺磅(24万牛米)的扭矩。驱动一根车轴需要3万英尺磅(4万牛米)的扭矩,该机车总共有六根车轴。一篇在2014年发布在CNET的文章表示,一台通用ET44AC机车就能拉动170台波音747。柴油-电动机是货运列车的机车最常用的发电机。


那么电机在工作时需要多少润滑油呢?答案是很多。一台常见的柴油机车在工作时需要的油量是757至1136升,而一台通用ET44AC机车需要1628升的润滑油。定期收集现役机车发动机的机油,然后进行机油分析,从而确定总酸值、总碱值、烟炱和金属磨损颗粒的含量。


总酸值测试检测润滑油变质所产生的副产物等酸性物质的浓度;总碱指测试检测用于中和有害酸性物质的清洁剂和添加剂等基本或碱性化学品的浓度。根据Infineum Insight网站上的资讯,这些测试的结果决定了换油周期。


铁路公司希望通过加入必要添加剂,让机油保证机车在184天的工作周期内具有可靠的性能。由于联邦铁路管理局一年进行两次机车安全检查,因此换油周期是6个月。润英联表示,频繁的换油增加运营成本、减少机车的服务时间、扰乱运输计划,导致铁路公司被迫扩大车队的规模。


机油配方

机车的柴油发动机所使用的润滑油主要是重型SAE 40单级机油和SAE 20W-40多级曲轴箱油。这些润滑油采用APIⅡ、Ⅲ类矿物油或PAO作为基础油。它们在100℃时的粘度为14至16厘斯,在40℃时的粘度为130至160厘斯。粘度指数在100到120之间。大多产品的倾点在-18℃到-30℃之间,而闪点在230℃到260℃之间,符合通用ET44AC机车的发动机工作温度标准(-40℃至42℃)。


润滑油维护保养工作人员协会是机械合作协会的分支,这个非盈利结构与两大OEM——通用电气和Electro-Motive Diesel都赞成使用市售机车发动机油,与汽车的汽油发动机油相似,机车的柴油发动机所使用的润滑油能够中和燃烧和氧化反应产生的酸性物质,并且分散燃料、水、微粒等污染物。


根据美孚官网的描述,机车发动机使用的润滑油的含锌量需要低于10ppm,这种情况在别的设备中很少见,这是因为机车使用银轴承。银轴承是通过在钢制轴承在电镀上一层银膜制成。


银镀层有助于减少摩擦,改善发动机的性能,并且延长轴承的使用寿命。如果轴承变得干涩(缺少润滑油),那么银镀层能够避免轴承咬合,让发动机继续运作,直至安全停机。


可是,银轴承容易受到锌的破坏。因此汽车发动机机油的常用抗磨添加剂——ZDDP无法用于装有镀银轴承的设备。英孚还表示,为了达到美国环保局的Tier 4标准,机车机油只能含有少量的氯和SAPS(灰分、磷和硫)。


评估油溶性聚醚

在明尼阿波利斯由摩擦学者和润滑工程师学会举办的年度会议上,陶氏化学公司巴拉瓦贾发表了他对新型油溶性聚醚(OSP)作为机车机油添加剂的评估研究。聚醚由环氧烷与有机醇合成。



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