神华北电胜利能源有限公司 内蒙古锡林浩特 026000
摘要：基于发动机油质量等级的不断提升，结合矿用卡车作业环境、柴油硫含量、其他矿山案例和行车实验数据分析了CI-4级发动机油采用400小时换油周期的可行性，从发动机油成本、滤芯成本、燃油成本以及延长换油周期后带来的间接成本，分析延长发动机保养周期带来的经济价值。
关键词：发动机油；换油周期；行车实验；经济性
前言
在多数矿山无论使用什么质量等级的发动机油起初都采用了最为保守的250小时保养换油策略，随着油液监测技术引入到国内矿山行业，已经不少矿山开始采用油样分析与330小时强制换油相结合的策略取得了成功，随着发动机油质量等级的不断升级，我们是否还可以更科学合理的延长发动机的保养周期，减少维修成本和劳动成本，成为露天矿山研究的课题。
1延长发动机保养周期的可行性条件
1.1发动机油质量等级的提升
润滑油技术的不断发展，发动机油的质量等级也在不断提高，目前CI-4级和更高级别的发动机油普遍得到应用。发动机厂家要求在使用CH-4级别以下发动机油的情况下采用250小时换油周期，在使用CH-4以上级别时，采用500小时的换油周期或者在油液监测的帮助下合理安排换油。我矿应用CI-4 15W/40级别的发动机油已有多年，所以从发动机油的质量等级来看，我矿已经具备了延长发动机换油周期的可行性。
1.2 地理条件
高海拔空气稀薄，大气压力偏低，含氧量不足，造成发动机进气量减少，怠速转速下降，柴油燃烧不够充分，容易在缸体内形成大量积碳，而我矿地处内蒙古中北部地区，海拔高度988.5米，大气压力90Kpa，含氧量为19.35%，空气大气压力和含氧充足，延长发动机油使用小时不会因为海拔高度对发动机造成影响。
1.3柴油硫含量的降低
柴油硫含量是降低发动机油寿命的最主要因素之一，活性硫能直接腐蚀金属，而且无论活性硫化物或非活性硫化物，燃烧后生成的SO2和SO3遇到燃烧产生的水和水蒸气，在温度高时会形成亚硫酸和硫酸，严重腐蚀发动机机件。当含硫废气进入汽缸壁和曲轴连接处时，促使润滑油变质。燃气中的SO2和SO3还能使汽缸中生成沉积物，这种沉积物同时兼有腐蚀和机械磨损双重作用，它所引起的磨损比单纯机械磨损要严重得多。但是随着国家标准的提高，从国Ⅳ到国Ⅴ的柴油硫含量从50ppm降至10ppm，其硫含量的质量分数为0.005%，所以如此低的柴油硫含量对发动机造成的影响是微乎其微的。
1.4其他矿山延长发动机油换油周期成功经验的借鉴
近年来油液监测不断引入到国内矿山行业，已经有不少矿山开始采用以油样化验为基础的卡车发动机400小时以上换油周期并取得了成功，霍林河露天煤矿2005年就在湘电108T卡车上开展CH-4级发动机油以质换油实验，换油周期能达到了450小时，成效都非常明显。近期，准能集团更是将大吨位卡车发动机换油周期提高到了500小时，并能够平稳运行一年多。
2行车实验证明延长发动机换油周期的可靠性
我矿在所有220T矿车延长发动机保养周期之前，选取了运行平稳的4台220T级小松830E-AC矿用自卸卡车，作业面为土方剥离，发动机的运行时间在10000h-15000h之间，进行了延长发动机油换油周期到400小时的实验，实验期间我们每隔100小时对4台220T卡车的发动机油进行跟踪检测，表1是4台实验卡车发动机油元素光谱分析数据。
表1 4台行车实验卡车发动机油光谱数据表
除了做发动机油元素光谱分析，我们还对4台实验运行卡车发动机油使用时间接近400小时的样品做了燃油稀释项目（燃油系统故障检测）、PQ值（发动机油异常铁屑含量分析）、运动粘度（100℃）（发动机油衰变分析）、总减值（发动机油衰变）等分析。
表2 其它化验分析数据表
发动机制造厂家给出的发动机安全平稳运行指标是铁含量低于20ppm；铜含量低于5ppm；铅含量低于10ppm；铝含量低于5ppm；硅含量低于15ppm；PQ值低于20；燃油稀释低于1.0%，而且100℃运动粘度在13.0-14.0之间可以保证发动机润滑良好，总碱值在8到9之间确保发动机油没有变质，不会腐蚀缸体和轴瓦。
从4台卡车行车实验化验数据分析，CI-4级发动机油应用于830E卡车QSK60发动机，使用时间在400小时左右，4组数据呈现了共同特点，即铁含量（主要来源于缸套磨损）斜率平稳，但线性较好，含量在可控范围内。铜含量（主要来源于连杆瓦和凸轮轴套）、铅含量（主要来源于主轴瓦和曲轴瓦）、铝含量等在CI-4发动机油使用到400小时都没有明显的增加。100℃运动粘度及总碱值变化较小，PQ值和燃油稀释值均在正常范围之内。
2018年2月我矿结合延长发动机保养周期条件的可行性和实验数据反复论证，正式延长50台220T矿车发动机保养周期到400小时，在运行过程中实时跟踪监测发动机运行状况，发动机油每隔100小时取样化验分析，安全无故障运行三个周期后，随机选取运行的4台220T卡车，对比发动机保养周期分别为330H和400H的各项化验分析数据，由表3可以看出发动机油光谱分析、PQ值、燃油稀释、运动粘度（100℃）、总碱值TBN化验分析数据上下浮动都在正常范围之内，都符合发动机制造厂家的要求，所以CI-4级发动机油应用于220T卡车QSK60发动机采用400小时换油周期是安全可行的。
表3 发动机保养周期为330H和400H各项数据对比
3延长发动机油换油周期的经济性
3.1延长发动机换油周期节约直接维修成本分析
按照卡车一年运行6000小时，发动机换油周期从330小时延长到400小时，一年的保养次数就会从18次削减为15次，可直接减少发动机油、机油滤芯、燃油等直接维修成本。
表4 维修材料单次保养使用数量和单价
按照表4卡车保养维修成本计算：
（1）节省发动机油成本：287（发动机油加注量）*18（发动机油单价）*3（每年减少的保养次数）=11356元/年*台；
（2）节省滤芯成本：4（保养需要滤芯个数）*280（滤芯单价）*3（每年减少的保养次数）=2464元/年*台；
（3）节省燃油成本：60（单次保养往返需要的燃油量）*6.5（燃油单价）*3（每年减少的保养次数）=1170元/年*台
发动机换油周期从330小时延长到400小时，50台卡车一年可节省维修成本约72万元人民币。
3.2延长发动机换油周期节约间接成本分析
卡车发动机的换油周期从330小时延长到400小时，每年50台卡车可以减少误工时间1200小时，按照每台卡车每小时可以创造的净利润500元计算，每年50台卡车可增加大约60万元间接经济效益。
4项目实施的保障措施
1、做好实施过程中的油液跟踪检测
发动机油质量影响发动机安全运行及发动机最终寿命。我们制定了周密的发动机油样采集分析办法，在发动机油使用至200、300、380小时采集样品进行元素分析、铁屑分析、粘度分析、总碱值分析确保发动机在油品质量合格的情况下运行，如发现异常情况及时与维修车间进行沟通及时对采样及保养措施进行改进，保证发动机安全运行。
2、进一步加强卡车发动机的点检及保样质量
加大卡车发动机点检频次及质量，加强发动机点检保养班与设备状态监测室的沟通与协调，提高发动机空气滤清器的保养质量。
综上所诉，从矿山所属环境、发动机油和柴油质量等级的提升、卡车的行车实验等证明延长发动机换油周期到400小时是安全可靠的，不但减少维修成本、降低劳动成本，同时提高了企业综合竞争实力。
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作者简介：
姬儒东（1988.08—），男，内蒙古巴彦淖尔市人，助理工程师，2012年毕业于内蒙古工业大学，学士学位，从事设备状态监测方面的工作。Tel：15849936786，E-mail：907273478@qq.com。
论文作者:姬儒东,薛万安
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/1
标签：发动机论文; 发动机油论文; 周期论文; 卡车论文; 小时论文; 含量论文; 成本论文; 《基层建设》2018年第27期论文;