影響柴油十六烷值測(cè)定準(zhǔn)確度的因素探析

劉豐(中國(guó)石油天然氣股份有限公司東北銷(xiāo)售油品監(jiān)督檢測(cè)中心，黑龍江 哈爾濱 150090)

0 引言

十六烷值能夠度量柴油的點(diǎn)火特性。是一個(gè)量的約定值，能體現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的條件下，點(diǎn)火特性好不好。試樣柴油的十六烷值可以用標(biāo)準(zhǔn)燃料中十六烷的體積百分率來(lái)表示，只要試樣柴油的發(fā)火性能和某一燃料的發(fā)火性能是同樣的數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足了這個(gè)前提條件，十六烷值就相同。本文主要是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，充分證明十六烷值在測(cè)定時(shí)會(huì)受到哪些影響，以及如何去避免，將十六烷值機(jī)使用效率提高的同時(shí)加強(qiáng)十六烷值測(cè)定結(jié)果的精準(zhǔn)度[1]。

1 實(shí)驗(yàn)組成及條件

1.1 試驗(yàn)用設(shè)備及相關(guān)參數(shù)

本次實(shí)驗(yàn)主要用到的發(fā)動(dòng)機(jī)是CFR-F5十六烷值機(jī)，它屬于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要維持在900±9r/min，而噴油提前角則應(yīng)該固定在上止點(diǎn)前13。同時(shí)，對(duì)于噴油器開(kāi)啟的壓力，在10.30±0.34MPa范圍內(nèi)最為合適。每個(gè)試品以及標(biāo)準(zhǔn)燃料都對(duì)噴油量進(jìn)行檢測(cè)，需看其是否達(dá)到13.0±0.2mL/min。而油器的溫度也是極其重要的，其冷卻溫度應(yīng)控制在38±3℃(100±5℉)，在對(duì)氣門(mén)間隙進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要在熱機(jī)情況下進(jìn)行，以保證其達(dá)到0.20±0.02mm的要求。

另外，對(duì)于潤(rùn)滑油壓力( 0.17～0.20MPa)、潤(rùn)滑油溫度(57±8.5℃)、冷卻液溫度(100±2℃)以及吸入空氣溫度(66±0.5℃)也需要符合。

1.2 試劑

通常情況下，水可以作為冷卻劑，作用在氣缸夾套，但要符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，曲軸箱作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，也要添加合規(guī)的潤(rùn)滑油，像SF/CD或者SG/CD中的SAE30等具有一定粘度的最為合適。燃料包括正標(biāo)準(zhǔn)燃料和副標(biāo)準(zhǔn)燃料，當(dāng)正十六烷純度大于等于99%且十六烷值等于100時(shí)，即為正標(biāo)準(zhǔn)燃料，純度大于等于98%且十六烷值為15的七甲基壬烷也稱(chēng)為正標(biāo)準(zhǔn)燃料。副標(biāo)準(zhǔn)燃料分為T(mén)燃料和U燃料。

檢驗(yàn)的燃料分為低十六烷值和高十六烷值，分別是典型CN ARV38～42和50～55。還有一種可用于檢查十六烷值機(jī)以及判定十六烷值是否準(zhǔn)確的柴油，稱(chēng)為高值檢驗(yàn)燃料[2]。

1.3 取樣

在最大誤差的范圍控制在±1.02的條件下，試樣要選取52.99作為 CN 值認(rèn)可參考值的告知燃料來(lái)開(kāi)始測(cè)量。取樣和存儲(chǔ)樣品的容器把握在不透明的條件下，比如說(shuō)金屬罐、深棕色玻璃瓶或者是反應(yīng)活性較小的塑料容器都可以用來(lái)盛裝，并且保證盡可能不放在有陽(yáng)光或者紫外線照射的地方。試樣達(dá)到18～32℃的室溫條件后可以開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，過(guò)濾試樣可使用定性濾紙。

1.4 測(cè)定方式

在標(biāo)準(zhǔn)操作條件下測(cè)定柴油十六烷值是內(nèi)插法測(cè)定的要素，測(cè)定的原則是根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的著火性質(zhì)對(duì)比兩個(gè)已知十六烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料所產(chǎn)生的混合物，測(cè)定工作所采用的一般是內(nèi)插法，通過(guò)后期手輪的讀數(shù)，以其作為基礎(chǔ)，用內(nèi)插法來(lái)計(jì)算柴油的十六烷值[3]。

十六烷值的算法：

式中：CN是柴油的試樣值；CN'和CN''分別是低著火和高著火性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃料值；B是2次手輪數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值；b'是低十六烷值燃料2次手輪數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值；b''是高十六烷值燃料2次手輪數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。

2 實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論

2.1 樣品儲(chǔ)存環(huán)境

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為了確保十六烷值的穩(wěn)定，正標(biāo)準(zhǔn)燃料和副標(biāo)準(zhǔn)燃料不能暴露在高溫、有日光和紫外熒光燈的照射下，因?yàn)樵谶@些條件下會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。一旦產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)改變標(biāo)準(zhǔn)燃料本身的十六烷值，使結(jié)果發(fā)生大的偏差。同時(shí)需要定期標(biāo)定的還有檢驗(yàn)燃料和副標(biāo)準(zhǔn)燃料，要注意標(biāo)準(zhǔn)燃料的儲(chǔ)存環(huán)境。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案是同時(shí)將CN 值不同的副標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行36小時(shí)的放置，這36小時(shí)內(nèi)要保證能夠一直受到強(qiáng)光的照射，而且為了形成對(duì)比，還要將與實(shí)驗(yàn)燃料相同CN 值的副標(biāo)準(zhǔn)燃料放置在一點(diǎn)光都沒(méi)有的環(huán)境下36小時(shí)，同時(shí)做十六烷值的檢測(cè)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)要使用對(duì)應(yīng)的副標(biāo)準(zhǔn)燃料。

實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表示，當(dāng)副標(biāo)準(zhǔn)燃料暴露在高溫下，若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則易發(fā)生氧化反應(yīng)，將會(huì)讓十六烷值越來(lái)越大，那么使用被暴露在高溫、日光的副標(biāo)準(zhǔn)燃料的話，測(cè)定結(jié)果就會(huì)偏小。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，要定期用正標(biāo)準(zhǔn)燃料來(lái)校正副標(biāo)準(zhǔn)燃料，保存完好的檢驗(yàn)燃料標(biāo)定儀器可定期使用。

2.2 樣品配制

高副標(biāo)準(zhǔn)燃料和低副標(biāo)準(zhǔn)燃料的手動(dòng)配制都是按照體積法進(jìn)行配制的。在配制樣品時(shí)所用到的量筒儀器都是經(jīng)過(guò)測(cè)量的，現(xiàn)以1000.0mL數(shù)值為量筒準(zhǔn)值。間隔刻度為10.0mL。給定最大誤差不能超過(guò)百分之0.2。在用量筒測(cè)量的過(guò)程中，由于視線誤差會(huì)對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。對(duì)于測(cè)量誤差我們采取了控制范圍，20mL為體積量取可以超過(guò)的最大刻度，而十六烷值最大只能超過(guò)2個(gè)單位。

在柴油十六烷值測(cè)定時(shí)，每個(gè)樣品都會(huì)進(jìn)行多次操作，包括了高副和低副這兩種標(biāo)準(zhǔn)燃料。篩選比較集中的手輪數(shù)據(jù)來(lái)求取其平均值作為樣品的手輪讀數(shù)。

2.3 手輪的正確操作

十六烷值法測(cè)量度數(shù)比較重要的就是手輪讀數(shù)。在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，必須要用平緩的速度運(yùn)轉(zhuǎn)手輪，將其運(yùn)轉(zhuǎn)到13.0±0.2的噴油提前角進(jìn)行讀數(shù)。一般都要求在5～10分鐘內(nèi)完成測(cè)試，讀數(shù)時(shí)間也應(yīng)在3分鐘內(nèi)讀取。若采取13.0±0.2的數(shù)值來(lái)進(jìn)行讀數(shù)。容易會(huì)導(dǎo)致手輪讀數(shù)的數(shù)據(jù)反復(fù)波動(dòng)，而且波動(dòng)頻率相對(duì)比較大。這樣一來(lái)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)也就失去了真實(shí)性。

一般情況我們對(duì)手輪讀數(shù)都是采取平均值進(jìn)行讀數(shù)，若遇到手輪的讀數(shù)產(chǎn)生較大波動(dòng)時(shí)，在多種數(shù)據(jù)選擇下，一般會(huì)將十六烷值的誤差控制在1.8。超過(guò)GB/T 386—2010的重復(fù)性要求。這時(shí)，我們則需要重新操作一次，得出操作后的數(shù)據(jù)，對(duì)不必要的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，通過(guò)再次對(duì)柴油的測(cè)量操作，得出較為準(zhǔn)確的手輪讀數(shù)。

2.4 噴油嘴積炭的后果

影響十六烷值測(cè)定的因素除了手輪讀數(shù)其次就是噴油嘴了。其表現(xiàn)形式通常是看柴油噴出時(shí)的均勻程度。而在日常操作時(shí)，儀器的使用時(shí)長(zhǎng)最容易被忽視，當(dāng)使用時(shí)間太久時(shí)，則就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)差異。所以為了不影響十六烷值的測(cè)定結(jié)果，在進(jìn)行測(cè)定前一定要對(duì)儀器進(jìn)行清理。每次檢測(cè)之前可對(duì)儀器進(jìn)行充分的預(yù)熱，通過(guò)預(yù)熱儀器使其積炭得到有效的清除，用時(shí)大概是一小時(shí)左右。當(dāng)壓縮比提高時(shí)，為使燃料得到充分燃燒，在測(cè)定過(guò)程中要減少使用易結(jié)膠的樣品測(cè)量，這種易結(jié)膠的汽油，膠質(zhì)受熱氧化轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì)，會(huì)生成不溶于油的油膠質(zhì)。而當(dāng)溫度達(dá)到300℃以上時(shí)，受高溫影響就會(huì)分解成焦炭狀物質(zhì)以及氣體。而這種膠炭狀物質(zhì)使噴油嘴導(dǎo)致積炭的吸附。故一定要減少使用不符合要求的汽油。

3 保養(yǎng)措施

延長(zhǎng)儀器的使用壽命以及提高檢測(cè)準(zhǔn)確率必不可少步驟就是定期進(jìn)行儀器的維護(hù)和保養(yǎng)。首要的就是要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱的潤(rùn)滑液的位置要觀察仔細(xì)，對(duì)于潤(rùn)滑液的油量，若有不足時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行添加。同時(shí)，噴油嘴的傳感器會(huì)存在一定的間隙，如果發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)停止工作，則要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為1mm的間隙。

4 結(jié)語(yǔ)

柴油十六烷值的測(cè)定容易受許多外界的影響，譬如其存放的環(huán)境因素，標(biāo)準(zhǔn)樣品的配制流程，手輪操作的方式和篩選的數(shù)據(jù)等，對(duì)于日常的操作過(guò)程，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范使用，并定期保養(yǎng)維護(hù)儀器，確保其在工作中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，加強(qiáng)安全性能，以保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確。同時(shí)，在一定基礎(chǔ)上，對(duì)十六烷值的檢測(cè)儀器使用者進(jìn)行相關(guān)技能培訓(xùn)工作，引導(dǎo)其能更正確的使用儀器，將儀器的功能及壽命發(fā)揮到最大程度。