應對航空渦輪燃料潔凈度檢驗現狀的措施

李正章　王軍華　麥明榮　王佰華

摘 要：文章從航空渦輪燃料增加了潔凈性關于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統計變化為顆粒累積記數法的指標出發，簡單的介紹了目前國內外航空渦輪燃料潔凈度檢測的現狀及相關標準的內容。并從實際出發，闡述了應對措施所需注意的一些事項。

關鍵詞：航空渦輪燃料；潔凈度；固體顆粒污染物；顆粒分布

引言

中國航油有限責任公司安全技術監督部于2008年6月17日發布了關于對JetA-1型噴氣燃料產品標準DEFSTAN91-91（第6版）的技術通告中說明該期發布的DEFSTAN91-91（第6版）替代DEFSTAN91-91（第5.2版），其中增加了潔凈性的指標變化關于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統計，變化為顆粒累積記數法，擬采用的標準是英國石油協會的標準IP564航空渦輪潔凈性測定方法-實驗室顆粒記數器方法或IP565航空渦輪潔凈性測定方法-移動顆粒記數器方法，顆粒記數法的執行日期為2009年6月30日。目前，自動顆粒記數方法評定航空渦輪燃料潔凈性的檢測技術在國內航空渦輪燃料的檢測中還是空白，沒有對應的標準。

1 航空燃料油潔凈度標準的現狀

航空燃料油潔凈度是以航空燃料油中雜質和有害物質含量的大小來衡量，其中主要是水分，固體顆粒物的含量.就目前而言國內外對航空煤油中水分還沒有納入到質量指標之中，主要是因為在控制航空煤油的在外觀和色度上的有較大的要求，當色度大于或等于30色號且清澈透明，就有數據顯示航空煤油含水量小于30ppm[1]，達到質量指標的要求，因此就不需要再對水分大小進行重復規定。而固體顆粒污染物的測定方法有三種，微孔過濾重量法、比色法（目測）、顆粒計數器法[2]。

目前國內外航空燃料油固體顆粒污染物多采用的是微孔過濾重量法和比色法（目測），如我國國家標準GB438《1號噴氣燃料》，GB1788《2號噴氣燃料》分別規定燃油中應無機械雜質和水（用玻璃量筒目視檢查），而俄羅斯國家標準10227和我們國家標準基本類似，但也明確規定當目視檢查有爭議的時候，要求用微孔過濾重量法的方法來檢測，其固體顆粒污染物和機械雜質重量小于3ppm。美國軍標MIL-T-5624J，MIL-T-83133C《航空渦輪發動機燃料》對JP-4，JP-5，JP-6，JP-8規定重量法固體顆粒物不超過1mg/L。我國國家標準GB6537《3號噴氣燃料》也規定用重量法來測定燃料中的固體顆粒污染物，固體顆粒物重量不超過1mg/L。美國材料協會ASTMD1655《噴氣3號航空渦輪發動機燃料》中固體顆粒物也是通過重量法來測定重量要求不超過1mg/l[1]。而重量法只能初略的估計固體顆粒污染物的總量，其自身存在局限性，重量法不能準確的反應固體顆粒物的大小、形狀和分布情況，只是反應特定的大于微孔濾膜孔徑的固體顆粒物總量，其準確度還受過濾元件的孔徑精度，過濾時的壓力和液體流速，過濾時環境的潔凈度，以及液體轉移中接觸容器的潔凈度、清洗樣品用的試劑中顆粒物的大小、形狀、容量有很大的關系。隨著科學技術的展，顆粒計數法孕育而生，但就目前而言，顆粒計數器測定固體顆粒污染物的分布還主要用于機械制造、潤滑油、液壓傳動系統等。測定方法有ISO11500避光原理計數器法，ISO4407顯微鏡計數法，我國的軍標GJB380中的計數器法和顯微鏡法，IP564和IP565自動顆粒計數器法，其污染物等級分級劃分一般采用如國際標準ISO4406或美國國家宇宙航行標準NAS1638，美國軍工標準MILSTD1246A等少數先進的工業化國家制定的有關潤滑油、液壓油系統潔凈度的標準，而我國在1993年修改采用ISO4406-1987，起草了自己的油液清潔度等級劃分標準GB/T14039-1993《液壓傳動油液固體顆粒污染等級代號》，2002年修改采用ISO4406-1999，將GB/T14039-1993修訂為GB/T14039-2002[3]。

隨著航空器的高度集成，航空器對其燃料油質量要求也逐漸提高，顆粒計數技術的發展，為更為準確的定性、定量描述和評定油液的清潔度，實施對油液的污染控制和防治提供了技術上的保證，因此有必要重新制定油液清潔度的檢測標準。而國內目前用顆粒計數器法對發動機燃料用油中的固體顆粒污染物分布測試的標準方法還是空白。經國外內燃機行業大量試驗結果得出，5～50微米的雜質顆粒，對發動機性能會產生危害，而其中20～30微米的顆粒危害性最大，顆體粒物的大小直接影響飛機燃氣渦輪發動機燃油泵-調節器的工作性能，對發動機的供油過濾系統有直接的影響[4]，可見在油品中固體顆粒物大小分布情況的測定意義非常巨大，需要建立相應的標準加以規范是迫在眉睫。

2 應對此新增檢驗項目所要注意的事項

2.1 檢驗標準的收集和整理

中國航油有限責任公司安全技術監督部關于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統計，變化為顆粒累積記數法，擬采用的標準是英國石油協會的標準IP564航空渦輪潔凈性測定方法-實驗室顆粒記數器方法或IP565航空渦輪潔凈性測定方法-移動顆粒記數器方法；兩個標準都是英國石油協會標準，目前國內較少使用，因此要及時的和有該儀器銷售的儀器商索要此標準或其他途徑購買，熟悉標準內容，并將標準內的各項引用的標準和一些對應的國際和國家標準收集齊全，并進行解析和對比。

2.2 選購儀器注意事項

IP564和IP565兩個標準都是采用的是激光粒度散射法測定固體顆粒污染物的分布，原理是當光線通過不均勻介質時，會發生偏離其直線傳播方向的散射現象，它是由吸收、反射、折射、透射和衍射的共同作用引起的。散射光形式中包含有散射體大小、形狀、結構以及成分、組成和濃度等信息。因此，利用光散射技術可以測量顆粒群的濃度分布與折射率大小，還可以測量顆粒群的尺寸分布[5]。但評價和使用某種激光粒度儀時，要綜合考慮使用該儀器的對象和檢測的顆粒大小。依據標準要求和自己的實際情況，在實驗室購置儀器時科學并客觀地評價某種激光粒度儀的性能，主要需要了解以下方面的內容[5]：

2.2.1 采用的光學理論模式。目前激光粒度法測定的理論有Fraunhofer衍射和Mie散射理，Fraunhofer衍射適用的條件為：儀器測量的下限大于3微米，或被測顆粒是吸收型且粒徑大于1微米的，Mie散射理是當儀器測量下限大于1微米或用測量下限小于3微米的儀器去測量遠大于1微米的顆粒時。Mie散射理論復雜，數據處理量大，有些廠家就采用近似的Mie理論，造成適用范圍受限制，漏檢幾率增大甚至結果出現很大偏差等問題，但Mie散射原理也有其應用的局限性，選擇儀器時應先考慮其光學原理。

2.2.2 粒度測量范圍。首先要求我們熟悉檢驗的對象和標準要求，不能僅限于標準要求的范圍，更要看超出主探測器面積的小顆粒散射如何檢測。另外，儀器量程的中段精度最高，越靠近測量范圍的邊緣，精度越低，因此選擇儀器時粒度測量范圍應該留有余量，以保證儀器的適用性更廣。在判斷儀器性能時，建議用量程的最細和最粗顆粒樣品去測試一下或和其他實驗室進行比對，而并不是單單用隨機的標樣測試一下，這樣就有可能忽略系統誤差。

2.2.3 探測器。因為激光衍射光環半徑越大，光強越弱，容易造成小顆粒信噪比降低而漏檢，所以對小顆粒分布的檢測能體現儀器的好壞。增加探測器數目，減少顆粒信號的漏檢，可提高測量結果的滿意程度。

2.2.4 準確性和重復性指標。準確性和重復性指標越高越好，一般采用美國的NIST標準顆粒樣品檢測，在購置時先考慮標樣的購置。

2.2.5 掃描速度。掃描速度快可提高數據準確性、重復性和穩定性。不同廠家的儀器掃描速度不同，通常從1次/秒到2000次/秒。一般來講，循環掃描測試次數越多，平均結果的準確性越好，故速度越快越好。

2.2.6 通道數。在激光粒度儀中通道數實際為檢測器受光面積數，它有一個理論與實際的最優值：偏少，接受的散射光不充分，準確度差；偏多，靈敏度太高，導致重復性差?？梢酝ㄟ^采樣速度、測量時間、準確度和通道數等指標全面衡量，更重要的要要符合標準要求。

2.2.7 儀器和標準的符合性。標準是檢驗工作的規范和準則，在油品的檢驗工作中多是條件性試驗，不同的條件設定得到的結果差異可能很大，因此要注意儀器適用的標準。不同的標準檢驗的原理，方法。儀器、范圍、精密度等都有差異，因此在選者儀器時非常重要的一點是儀器的標準符合性。這一點非常重要。

2.2.8 儀器的檢驗鑒定。就是通過什么手段來了解儀器是否處在良好的工作狀態，如何計量等。

3 結束語

我國的航空渦輪燃料污染物的控制和潔凈度的檢驗標準還不夠完善，為了提高渦輪燃料潔凈度的等級，需加快建立關于航空渦輪燃料潔凈度的檢驗標準方法以及其他發動機燃料顆粒污染物分布的檢驗標準和質量標準，并在應對增加的航空渦輪燃料潔凈度檢驗項目所涉及的標準和儀器應多注意的一些事項。

參考文獻

[1]歐陽軍.航空燃料油清潔度標準現狀與污染控制[J].航空標準化和質量，1996：19-21.

[2]張永軒.機械制造中潔凈度值的控制和測定[J].航空工業技術，1989：26-29.

[3]周亞斌.油液潔凈度標準及檢測方法[J].潤滑油，2008（2）：64-66.

[4]施兆生，王仁豪.談潔凈度的重要性[J].機械制造：26-27.

[5]梁國標，等.激光粒度測量的應用與前景[J].材料導報，2006（4）：90-93.

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