压缩比法与风量调节法测定柴油十六烷值的对比

2018-07-09吴振中万玲玲

石油库与加油站 2018年2期

吴振中万玲玲

〔中国石化山东石油分公司山东济南 250014〕

十六烷值是柴油在压燃式发动机中着火性能的重要指标，规定着火性能极好的正十六烷（C16H34）的十六烷值为100、着火性能极差的α－甲基萘（C10H7CH3）十六烷值为0。将正十六烷和α－甲基萘按不同比例配成混合物作为标准燃料。当被测试燃料与某一配比的标准燃料的着火性能相当，而这种标准燃料中十六烷所占体积分数为x%时，x即为被试燃料的十六烷值。燃料的十六烷值高意味着它自燃性好，燃烧均匀且完全，发动机工作平稳，不易出现爆震。十六烷值低则表明燃料着火困难，滞燃期长，发动机工作状态粗暴。一般柴油机燃油的十六烷值在40～60范围之内。本文利用压缩比法及风量调节法测定柴油十六烷值，并就两种方法的检测原理、方法、各自特点以及检测结果进行了对比分析。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验设备

上海某石化装备有限公司FCD II型十六烷值机：单缸四冲程，缸径 ×行程为90 mm×90 mm，转速（1 000±10）r／min，压缩比21，进油量10 mL（90 s±1.5 s），喷油提前角 20°，发火延迟角20°，喷油压力（12.75±0.5）MPa，等容可变压缩力调节范围 0～20 kPa，风量表读数范围 0～1 000。

美国某公司CFR－F5型十六烷值机：适用于GB／T386标准（压缩比法），缸径 ×行程为82.5 mm×114.3 mm，转速（900±9）r／min，进油量（13.0±0.2）mL／min，喷油提前角 13°，发火延迟角 13°，喷油压力（10.30±0.34）MPa。

1.1.2 试验原料

标准燃料：2个检验燃料样品（1和2），其十六烷值分别为42和53，美国菲利普斯石油公司生产。

试验样品：由副标准燃料T燃料及U燃料调合得到6个不同十六烷值的试验样品（1～6），其十六烷值分别为 40、46、47、50、54、56。

1.2 检测方法

1.2.1 压缩比法

压缩比法（CFR－F5型十六烷值机）通过调节手轮度数来调节发动机的压缩比，获得被测试样确定的“着火滞后期”，即喷油开始和燃烧开始之间的时间间隔。根据测试样时得到的发动机的压缩比，选用相差不大于5个十六烷值单位的两种标准燃料，用同样的方法得到其确定的“着火滞后期”。当试样的压缩比处在选用的两种标准燃料的压缩比之间时，根据手轮读数，用内插法计算可得出试样的十六烷值[1]。

1.2.2 风量调节法

风量调节法（FCD－Ⅱ型十六烷值机）采用固定“着火滞后期”（燃料喷射开始和燃烧开始之间的时间间隔）法测定柴油十六烷值。气缸容积为固定值，燃烧室体积和工作体积都为恒定值，压缩比固定在21，通过控制进入气缸的空气量，即风量（以风量表读数表示），来调节压缩冲程终了时燃烧室内的压力和温度。将试样的着火性质与已知十六烷值的参比燃料的着火性质相比较，选择十六烷值差值不大于5个单位的两种参比燃料，以相同方法获得精确的着火滞后期。当试样的风量处于两种参比燃料风量之间时，用内插法计算出试样的十六烷值[2－5]。

2 结果与讨论

2.1 准确度

为比较压缩比法与风量调节法两种方法测定柴油十六烷值的准确度，选用十六烷值分别为42.0和53.0的两种进口检验燃料进行试验，结果见表1。

表1 两种方法准确度的比较

由表1可知，压缩比法和风量调节法测定两标准燃料，结果准确度高，检验结果基本一致。

2.2 精密度

6个不同试验样品的风量调节法与压缩比法十六烷值测定结果对比数据见表2，数据处理结果见表3。

表2 两种方法检测十六烷值结果比较

表3 十六烷值测定数据处理

由表3可知，对相同试验品采用不同类型仪器进行柴油十六烷值测定，风量调节法的测定值与压缩比法的测定值相吻合，风量调节法与压缩比法测定结果的偏差小于GB／T386方法规定的再现性误差指标，说明两种方法的测量结果具有很好的一致性，风量调节法的精密度好于压缩比法。

2.3 两种测定方法主要性能比较

目前，柴油标准中十六烷值的试验方法为压缩比法（GB／T386—2010柴油十六烷值测定法）。该方法所采用的仪器为美国某公司生产的十六烷值机，占中国的十六烷值检验市场主导地位。中石化抚顺研究院与上海某石化装备有限公司合作研发的十六烷值机，采用风量调节法完成油品十六烷值检验，已经获得国家标准方法 GB／T33298—2016柴油十六烷值的测定（风量调节法），该方法具有检测快速、测定精度高、标油用量少、噪声低等特点。