추운 날씨에서의 디젤 손상

먼지 이상을 잡아내는 필터 

추운 날씨에서 작동 가능성은 큰 문제로 대두할 수 있습니다. 장비가 아침에 시동이 걸리지 않거나 시동이 걸리더라도 작업 중에 갑자기 중지될 수 있습니다. 이러한 문제는 보통 온도가 내려가면서 연료에 생성되는 고체로 인해 발생합니다. 

엔진과 필터는 입자를 구분하지 않습니다. 단단하거나 부드러운 오염물 또는 순수 탄화수소, 연료의 고형물은 문제를 유발합니다. 이러한 문제는 차세대 연료, 최신 엔진의 민감도 및 이를 보호하기 위해 설계된 필터에 필요한 고효율로 인해 더욱 악화됩니다. 

얼음

날씨가 추워지면 연료의 자유수가 얼게 됩니다. 얼음 결정은 다른 단단한 입자처럼 작용하여 필터로 들어가거나 연료 시스템에 연마성 마모를 유발할 것입니다. 대량의 얼음은 필터나 파이프를 완전히 막고 연료 흐름을 저해할 수 있습니다. 긴급 상황에서 작동할 수 있도록 하는 데 제빙제가 도움이 될 수 있지만 알코올을 디젤에 첨가하는 것은 일반적으로 권장되지 않습니다. 연료에 자유수가 없도록 하는 것이 가장 좋은 해결책입니다. 물 문제에 대한 해결책을 검토하여 자세히 알아보십시오. 

겔화

물과 마찬가지로 탄화수소는 "어는" 점에 도달하면 고체로 변합니다. 그러나 물과 달리 얼음이 되지는 않습니다. 대신 필터를 통과할 수 없는 걸쭉하고 왁스 같은 물질로 변합니다. 이를 "겔화"라고 합니다. 석유 디젤과 바이오디젤에서 나타나는 특징이기도 합니다. 디젤 연료는 단순한 "물질"이 아닙니다. 각기 다른 화학적 및 물리적 성질을 가진 수천 개의 잠재적 화합물이 복잡하게 혼합되어 있는 물질입니다. 특정 포뮬라는 생산 시 정유 공장에서 결정합니다. 일반적으로 약 250개의 서로 다른 화학 물질이 포함되며 주로 탄화수소로 구성됩니다. 정확한 동결 온도는 탄화수소마다 크게 다르며 이는 겨울철 작동 가능성 문제와 직결됩니다. "겨울 디젤"에는 일반적으로 "여름 디젤"보다 어는 점이 낮은 탄화수소 혼합물이 포함되어 있습니다. 

대표적인 탄화수소의 어는 점

일부 국가에서는 -40°F/C 이하의 극히 혹독한 동결 조건을 갖는 연료를 "북극 디젤"로 분류하고 있습니다. 연료 "동결"을 생각하는 쉬운 방법은 식물성 쇼트닝과 식물성 기름을 비교하는 것입니다. 이들은 본질적으로 동일하지만 쇼트닝은 실온에서 고체인 반면 기름은 액체입니다. 탄화수소도 마찬가지입니다. 주어진 온도에서 일부 탄화수소는 액체일 수 있고 다른 탄화수소는 부드럽고 왁스 같은 상태, 즉 "동결" 또는 고체 상태일 수 있습니다. 이를 일반적으로 겔화라고 합니다. 

겨울 연료

추운 날씨가 찾아오면 정유 공장과 유통업체는 여러 가지 각기 다른 방법으로 디젤의 겨울철 작동 특성을 개선할 수 있으며, 실제로 이를 이행하고 있습니다. 방법: 

• 정유 공장의 업스트림에서 왁스 성질이 덜한 원유 선택
• 정제 공정을 연장하여 용융 온도가 더 높은 왁스 성분 제거(예: 더 저온에서 동결)
• 왁스 함량이 더 낮은 #no.1-D 디젤 또는 등유로 연료 희석
• 저온 작동 첨가제(저온 유동 향상제)로 디젤 처리 

연료 공급업체는 판매 시점과 위치에서 탄화수소 혼합물을 관리하지만 기상 이변을 제어하거나 저장소에 보관되어 있는 연료, 또는 더 추운 기후로 운반되는 연료는 통제할 수 없습니다. 운점을 낮추기 위해 연료에 난방유를 추가하지 마십시오. 이 관행은 대부분의 장비 제조업체에서 엄격히 금지되며 보증을 무효화할 수 있습니다. 

추운 날씨에서의 작동 예측

추운 날씨에서 특정 연료의 성능을 예측하기 위한 여러 가지 검사가 있습니다. 이러한 검사의 상대적 장점은 논의 대상입니다. HPCR 연료 시스템, 고효율 연료 필터, ULSD 및 광범위한 바이오디젤의 등장 이후 발표된 유용성에 관한 독립적 검사 데이터는 없습니다. 

운점: 디젤이 냉각되면 왁스 결정이 형성되기 시작하고 뚜렷한 백색 연무(또는 "구름")가 나타납니다. 왁스가 용액에서 떨어지고 연료 필터와 리프트 펌프에 포집되기 시작합니다. 실제 구름 온도는 연료 특성에 따라 다릅니다. 일부 저품질 연료는 운점이 40°F/4°C 정도로 높을 수 있지만 대부분의 우수한 품질 연료의 운점은 약 32°F/0°C(미처리)입니다. 일반적으로 저온 유동 향상제는 운점을 낮추는 데 도움이 되지 않습니다. 연료의 운점을 크게 낮출 수 있는 운점 강하제가 있지만, 강하제는 연료가 계속 흐르도록 하기 위한 겔화 방지 작용을 저해할 수 있기 때문에 일반적으로 권장되지 않습니다. 운점을 낮추는 가장 좋은 방법은 #no.1-D 디젤과 같이 왁스 함량이 낮은 탄화수소를 첨가하는 것입니다. 

콜드 필터 막힘 지점(CFPP): 왁스 결정이 연료 필터를 빠르게 막아 연료 엔진으로의 연료 공급이 부족해져 시동 또는 가동이 완전히 정지되는 온도를 말합니다. 보통 가장 큰 불편을 초래하는 온도입니다. 저온 유동 향상제는 CFPP를 몇 도 정도 낮출 수 있습니다. 왁스 형성 온도를 실제로 낮추지 않고 왁스 결정 자체에 작용하며, 더 낮은 온도에서 연료가 더 잘 흐르고 필터 구멍을 통과할 수 있도록 결정의 크기와 모양을 변경합니다. 

*주의 사항: ULSD에서 대부분의 저온 유동 향상제는 유황 함량이 더 높은 연료에서와 마찬가지로 잘 작동하지 않습니다. 성능에 대한 주장이 ULSD를 사용한 검사 결과를 기반으로 하는지 확인하십시오. 그렇지 않은 경우에는 관련성이 없습니다. CFPP 측정을 위한 일반적인 검사 방법은 ASTM D6371입니다. 이 검사 방법은 1965년에 개발되었으며 급속 냉각 방법을 사용해 디젤 20cc가 60초 이내에 45미크론 와이어 메시를 더 이상 통과하지 않는 온도를 확인합니다. 1981년 CRC(Coordinating Research Council) 연구는 CFPP가 실제 성능의 정확한 예측 변수가 아니라는 것을 밝혔습니다. CFPP는 최소 작동 온도를 과장하는 경향이 있습니다(즉, 실제 추운 날씨에서의 성능이 검사를 통해 나타나는 것만큼 좋지 않음).

저온 흐름 검사(LTFT): 이 검사(ASTM D4539)는 첨가 연료의 성능을 예측하는 데 좀더 정확한 것으로 간주되며 북미 대형 트럭에 자주 권장됩니다. 비현실적인 급속 냉각 방법을 사용하는 대신 이 검사 방법은 디젤을 천천히 냉각시켜(시간당 1°C) 실제 조건을 훨씬 더 잘 반영합니다. 이 검사에서 200cc 샘플은 20kPa 진공에서 17미크론 메시 스크린을 통해 배출됩니다. LTFT 지점은 샘플의 90%가 더 이상 60초 내에 스크린을 통과하지 못할 때를 말합니다. 본 검사는 추운 북미 기후에서 성능을 예측할 때 CFPP 검사보다 더 정확한 것으로 간주되지만 LTFT는 허용 가능한 흐름을 결정하는 데 17미크론 메시 스크린을 사용합니다. 해당 메시 스크린은 CFPP에 사용되는 45미크론 메시보다 미세하지만 오늘날의 HPCR 엔진을 보호하는 데 사용되는 고효율 2미크론 필터를 통한 연료 흐름을 예측할 수 있는지에 대해서는 합리적인 의심의 여지가 있습니다. 

유동점: 디젤이 동결되는 온도를 유동점이라고 합니다. 이 온도에서는 라인의 연료가 고체로 동결됩니다. 유동점은 콜드 필터 막힘 지점보다 낮기 때문에 추운 날씨에서의 작동 예측과는 관련이 없습니다. 연료가 필터를 통과해서 엔진에 도달할 수 없으면 차량이 작동하지 않습니다. 다른 문제가 없는 경우, 겔화되거나 탁해진 디젤은 따뜻해지면서 투명해져야 합니다. 왁스 결정은 용액으로 다시 용해되고 연료는 다시 한 번 완벽하게 액체가 됩니다. 예열했을 때 연료가 투명해지지 않으면 저온 외에 또 다른 요소가 작용하는 것입니다. 아마도 추가 화학 물질이 존재하고 정상 작동 온도에서 녹지 않는 부드러운 고체를 생성하는 반응이 발생했을 것입니다. 

글리세린

겔화된 연료와 글리세린 고체는 종종 서로 혼동됩니다. 그러나 겔화된 연료는 추위만으로 발생하는 자연 현상이지만 글리세린은 바이오디젤에만 존재하는 완전히 다른 화학 물질입니다. 글리세린과 다른 관련 물질(글리세롤)은 바이오디젤 생산의 부산물이며 석유 디젤에서는 발견되지 않습니다. 규정은 이러한 물질을 사실상 모두 제거할 것을 요구하지만 이들 물질은 매우 낮은 수준에서도 장비를 움직이지 못하게 할 수 있습니다. 따뜻한 액체 상태로 유지되는 한 글리세린은 일반적으로 즉각적인 문제를 일으키지 않습니다. 그러나 저온에서 글리세린은 고체 왁스 상태로 볼 수 있습니다. 탱크 바닥으로 침전되어, 연료 필터에 걸리고, 끈적이는 부식성 엔진 침전물을 형성합니다. 

부드러운 고체로 인한 결과

부드러운 왁스 같은 고체는 필터의 수명에 관계없이 빠르게 필터를 망가뜨립니다. 이러한 고체는 어디에서 형성됩니까? 연료가 차갑게 제공되면 공급업체가 탱크에 고체를 주입할 수 있습니다. 연료가 대량 탱크에서 냉각되면 해당 시점 고체가 생성되어 나올 수 있습니다. 이미 온보드 연료 탱크에 주입되어 있는 상태에서 디젤이 냉각되지 않으면, 디젤이 응고될 수 있습니다. 형성 위치에 관계없이 부드러운 고체는 통과하는 첫 필터를 빠르게 막아버릴 것입니다. 

오른쪽(아래) 이미지는 필터가 글리세린으로 막힌 극단적인 경우입니다. 일반적으로 이렇게 극단적인 예는 드뭅니다. 대신, 필터는 여과재에 희미한 왁스 광택이 있거나 필터 캔 바닥에 소량의 침전물만 있는, 깨끗한 상태로 보일 가능성이 높습니다. 여기에서 주사전자현미경으로 본 평균 효율 필터 여과재인 셀룰로스를 확인할 수 있습니다.