應(yīng)對航空渦輪燃料潔凈度檢驗現(xiàn)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(guān)于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統(tǒng)計變化為顆粒累積記數(shù)法的指標(biāo)出發(fā)，簡單的介紹了目前國內(nèi)外航空渦輪燃料潔凈度檢測的現(xiàn)狀及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。并從實際出發(fā)，闡述了應(yīng)對措施所需注意的一些事項。

關(guān)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(zé)任公司安全技術(shù)監(jiān)督部于2008年6月17日發(fā)布了關(guān)于對JetA-1型噴氣燃料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)DEFSTAN91-91（第6版）的技術(shù)通告中說明該期發(fā)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(biāo)變化關(guān)于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統(tǒng)計，變化為顆粒累積記數(shù)法，擬采用的標(biāo)準(zhǔn)是英國石油協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)IP564航空渦輪潔凈性測定方法-實驗室顆粒記數(shù)器方法或IP565航空渦輪潔凈性測定方法-移動顆粒記數(shù)器方法，顆粒記數(shù)法的執(zhí)行日期為2009年6月30日。目前，自動顆粒記數(shù)方法評定航空渦輪燃料潔凈性的檢測技術(shù)在國內(nèi)航空渦輪燃料的檢測中還是空白，沒有對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

1 航空燃料油潔凈度標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

航空燃料油潔凈度是以航空燃料油中雜質(zhì)和有害物質(zhì)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(nèi)外對航空煤油中水分還沒有納入到質(zhì)量指標(biāo)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(dāng)色度大于或等于30色號且清澈透明，就有數(shù)據(jù)顯示航空煤油含水量小于30ppm[1]，達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)的要求，因此就不需要再對水分大小進(jìn)行重復(fù)規(guī)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(shù)器法[2]。

目前國內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)GB438《1號噴氣燃料》，GB1788《2號噴氣燃料》分別規(guī)定燃油中應(yīng)無機械雜質(zhì)和水（用玻璃量筒目視檢查），而俄羅斯國家標(biāo)準(zhǔn)10227和我們國家標(biāo)準(zhǔn)基本類似，但也明確規(guī)定當(dāng)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(zhì)重量小于3ppm。美國軍標(biāo)MIL-T-5624J，MIL-T-83133C《航空渦輪發(fā)動機燃料》對JP-4，JP-5，JP-6，JP-8規(guī)定重量法固體顆粒物不超過1mg/L。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB6537《3號噴氣燃料》也規(guī)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(xié)會ASTMD1655《噴氣3號航空渦輪發(fā)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(zhǔn)確的反應(yīng)固體顆粒物的大小、形狀和分布情況，只是反應(yīng)特定的大于微孔濾膜孔徑的固體顆粒物總量，其準(zhǔn)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(huán)境的潔凈度，以及液體轉(zhuǎn)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(guān)系。隨著科學(xué)技術(shù)的展，顆粒計數(shù)法孕育而生，但就目前而言，顆粒計數(shù)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(tǒng)等。測定方法有ISO11500避光原理計數(shù)器法，ISO4407顯微鏡計數(shù)法，我國的軍標(biāo)GJB380中的計數(shù)器法和顯微鏡法，IP564和IP565自動顆粒計數(shù)器法，其污染物等級分級劃分一般采用如國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4406或美國國家宇宙航行標(biāo)準(zhǔn)NAS1638，美國軍工標(biāo)準(zhǔn)MILSTD1246A等少數(shù)先進(jìn)的工業(yè)化國家制定的有關(guān)潤滑油、液壓油系統(tǒng)潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量要求也逐漸提高，顆粒計數(shù)技術(shù)的發(fā)展，為更為準(zhǔn)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(shù)上的保證，因此有必要重新制定油液清潔度的檢測標(biāo)準(zhǔn)。而國內(nèi)目前用顆粒計數(shù)器法對發(fā)動機燃料用油中的固體顆粒污染物分布測試的標(biāo)準(zhǔn)方法還是空白。經(jīng)國外內(nèi)燃機行業(yè)大量試驗結(jié)果得出，5～50微米的雜質(zhì)顆粒，對發(fā)動機性能會產(chǎn)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?xì)鉁u輪發(fā)動機燃油泵-調(diào)節(jié)器的工作性能，對發(fā)動機的供油過濾系統(tǒng)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加以規(guī)范是迫在眉睫。

2 應(yīng)對此新增檢驗項目所要注意的事項

2.1 檢驗標(biāo)準(zhǔn)的收集和整理

中國航油有限責(zé)任公司安全技術(shù)監(jiān)督部關(guān)于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統(tǒng)計，變化為顆粒累積記數(shù)法，擬采用的標(biāo)準(zhǔn)是英國石油協(xié)會的標(biāo)準(zhǔn)IP564航空渦輪潔凈性測定方法-實驗室顆粒記數(shù)器方法或IP565航空渦輪潔凈性測定方法-移動顆粒記數(shù)器方法；兩個標(biāo)準(zhǔn)都是英國石油協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，目前國內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)或其他途徑購買，熟悉標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，并將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的各項引用的標(biāo)準(zhǔn)和一些對應(yīng)的國際和國家標(biāo)準(zhǔn)收集齊全，并進(jìn)行解析和對比。

2.2 選購儀器注意事項

IP564和IP565兩個標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)光線通過不均勻介質(zhì)時，會發(fā)生偏離其直線傳播方向的散射現(xiàn)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(jié)構(gòu)以及成分、組成和濃度等信息。因此，利用光散射技術(shù)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(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求和自己的實際情況，在實驗室購置儀器時科學(xué)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(nèi)容[5]：

2.2.1 采用的光學(xué)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，F(xiàn)raunhofer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(dāng)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(yuǎn)大于1微米的顆粒時。Mie散射理論復(fù)雜，數(shù)據(jù)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(jié)果出現(xiàn)很大偏差等問題，但Mie散射原理也有其應(yīng)用的局限性，選擇儀器時應(yīng)先考慮其光學(xué)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(biāo)準(zhǔn)要求，不能僅限于標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(xì)和最粗顆粒樣品去測試一下或和其他實驗室進(jìn)行比對，而并不是單單用隨機的標(biāo)樣測試一下，這樣就有可能忽略系統(tǒng)誤差。

2.2.3 探測器。因為激光衍射光環(huán)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(xiàn)儀器的好壞。增加探測器數(shù)目，減少顆粒信號的漏檢，可提高測量結(jié)果的滿意程度。

2.2.4 準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)。準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)越高越好，一般采用美國的NIST標(biāo)準(zhǔn)顆粒樣品檢測，在購置時先考慮標(biāo)樣的購置。

2.2.5 掃描速度。掃描速度快可提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、重復(fù)性和穩(wěn)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(huán)掃描測試次數(shù)越多，平均結(jié)果的準(zhǔn)確性越好，故速度越快越好。

2.2.6 通道數(shù)。在激光粒度儀中通道數(shù)實際為檢測器受光面積數(shù)，它有一個理論與實際的最優(yōu)值：偏少，接受的散射光不充分，準(zhǔn)確度差；偏多，靈敏度太高，導(dǎo)致重復(fù)性差。可以通過采樣速度、測量時間、準(zhǔn)確度和通道數(shù)等指標(biāo)全面衡量，更重要的要要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.7 儀器和標(biāo)準(zhǔn)的符合性。標(biāo)準(zhǔn)是檢驗工作的規(guī)范和準(zhǔn)則，在油品的檢驗工作中多是條件性試驗，不同的條件設(shè)定得到的結(jié)果差異可能很大，因此要注意儀器適用的標(biāo)準(zhǔn)。不同的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(tài)，如何計量等。

3 結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)于航空渦輪燃料潔凈度的檢驗標(biāo)準(zhǔn)方法以及其他發(fā)動機燃料顆粒污染物分布的檢驗標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并在應(yīng)對增加的航空渦輪燃料潔凈度檢驗項目所涉及的標(biāo)準(zhǔn)和儀器應(yīng)多注意的一些事項。

參考文獻(xiàn)

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