壓縮比法和風(fēng)量調(diào)節(jié)法測定柴油十六烷值對比

吳振中，萬玲玲

（中國石化銷售有限公司山東石油分公司，山東濟(jì)南 250014）

壓縮比法和風(fēng)量調(diào)節(jié)法測定柴油十六烷值對比

吳振中，萬玲玲

（中國石化銷售有限公司山東石油分公司，山東濟(jì)南 250014）

十六烷值是柴油的重要質(zhì)量指標(biāo)，測定柴油中十六烷值有壓縮比法與風(fēng)量調(diào)節(jié)法。文章從試驗原理、方法準(zhǔn)確度和精密度等幾個方面將兩種方法進(jìn)行比較。結(jié)果表明兩種分析方法的測定結(jié)果均可靠，與壓縮比法相比，風(fēng)量調(diào)節(jié)法具有分析速度快、測定精度高等優(yōu)點。

壓縮比法；風(fēng)量調(diào)節(jié)法；柴油；十六烷值

十六烷值是表示柴油在壓燃式發(fā)動機(jī)中著火性能的重要指標(biāo)，規(guī)定著火性能極好的正十六烷（C16H34）的十六烷值為100、著火性能極差的 α－甲基萘（C10H7CH3）的十六烷值為0，將正十六烷和α－甲基萘按不同比例配成混合物作為標(biāo)準(zhǔn)燃料。當(dāng)被測試燃料與某一配比的標(biāo)準(zhǔn)燃料的著火性能相當(dāng)，而這種標(biāo)準(zhǔn)燃料中十六烷所占容積百分?jǐn)?shù)為x%時，x即為被試燃料的十六烷值。燃料的十六烷值高意味著它自燃性好，燃燒均勻且完全，發(fā)動機(jī)工作平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爆震。十六烷值低則表明燃料著火困難，滯燃期長，發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)粗暴。一般柴油機(jī)燃油的十六烷值在40～60范圍之內(nèi)。本文利用壓縮比法及風(fēng)量調(diào)節(jié)法測定柴油十六烷值，并就兩種方法的檢測原理、方法、各自特點以及檢測結(jié)果進(jìn)行了對比分析。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗設(shè)備 上海滬順石化裝備有限公司FCD II型十六烷值機(jī)：單缸四沖程，缸徑×行程為90 mm×90 mm，轉(zhuǎn)速（1 000±10）r/min，壓縮比 21，進(jìn)油量10 mL（90 s±1.5 s），噴油提前角 20°，發(fā)火延遲角20°，噴油壓力（12.75±0.5）MPa，等容可變壓縮力調(diào)節(jié)范圍 0 kPa～20 kPa，風(fēng)量表讀數(shù)范圍 0～1 000。

美國Waukesha公司CFR-F5型十六烷值機(jī)：適用于GB/T386標(biāo)準(zhǔn)（壓縮比法），缸徑×行程為82.5 mm×114.3 mm，轉(zhuǎn)速（900±9）r/min，進(jìn)油量（13.0±0.2）mL/min，噴油提前角 13°，發(fā)火延遲角 13°，噴油壓力（10.30±0.34）MPa。

1.1.2 試驗原料 標(biāo)準(zhǔn)燃料：2個檢驗燃料樣品（1和2），其十六烷值分別為42CN和53CN，美國菲利普斯石油公司生產(chǎn)。

試驗樣品：由副標(biāo)準(zhǔn)燃料T燃料及U燃料調(diào)合得到6個不同十六烷值的試驗樣品（1～6），其十六烷值分別為 40CN、46CN、47CN、50CN、54CN、56CN。

1.2 檢測方法

1.2.1 壓縮比法 壓縮比法（CFR-F5型十六烷值機(jī)）是通過調(diào)節(jié)手輪度數(shù)來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的壓縮比，獲得被測試樣確定的“著火滯后期”，即噴油開始和燃燒開始之間的時間間隔。根據(jù)測試樣時得到的發(fā)動機(jī)的壓縮比，選用相差不大于5個十六烷值單位的兩種標(biāo)準(zhǔn)燃料，用同樣的方法得到其確定的“著火滯后期”。當(dāng)試樣的壓縮比處在選用的兩種標(biāo)準(zhǔn)燃料的壓縮比之間時，根據(jù)手輪讀數(shù)，用內(nèi)插法計算就可得出試樣的十六烷值[1]。

1.2.2 風(fēng)量調(diào)節(jié)法 風(fēng)量調(diào)節(jié)法（FCD-Ⅱ型十六烷值機(jī)）采用固定“著火滯后期”（燃料噴射開始和燃燒開始之間的時間間隔）法測定柴油十六烷值。氣缸容積為固定值，燃燒室體積和工作體積都為恒定值，壓縮比固定在21，通過控制進(jìn)入氣缸的空氣量，即風(fēng)量（以風(fēng)量表讀數(shù)表示），來調(diào)節(jié)壓縮沖程終了時燃燒室內(nèi)的壓力和溫度。將試樣的著火性質(zhì)與已知十六烷值的參比燃料的著火性質(zhì)相比較，選擇十六烷值差值不大于5個單位的兩種參比燃料，以相同方法獲得精確的著火滯后期。當(dāng)試樣的風(fēng)量處于兩種參比燃料風(fēng)量之間時，用內(nèi)插法計算出試樣的十六烷值[2-5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 準(zhǔn)確度

為比較兩種方法的準(zhǔn)確度，選用十六烷值分別為42.0CN和53.0CN的兩種進(jìn)口檢驗燃料進(jìn)行試驗，結(jié)果（見表1）。

由表1可知，壓縮比法和風(fēng)量調(diào)節(jié)法測定兩標(biāo)準(zhǔn)燃料，結(jié)果準(zhǔn)確度高，檢驗結(jié)果基本一致。

表1 兩種方法準(zhǔn)確度的比較

2.2 精密度

6個不同試驗樣品的風(fēng)量調(diào)節(jié)法與壓縮比法十六烷值測定結(jié)果對比數(shù)據(jù)（見表2），數(shù)據(jù)處理結(jié)果（見表3）。

由表3可知，對相同試驗品采用不同類型儀器進(jìn)行柴油十六烷值測定，風(fēng)量調(diào)節(jié)法的測定值與壓縮比法的測定值相吻合，風(fēng)量調(diào)節(jié)法與壓縮比法測定結(jié)果的偏差小于GB/T386方法規(guī)定的再現(xiàn)性誤差指標(biāo)，說明兩種方法的測量結(jié)果具有很好的一致性，風(fēng)量調(diào)節(jié)法的精密度好于壓縮比法。

表2 兩種方法檢測十六烷值結(jié)果比較

2.3 兩種測定方法主要性能比較

目前，柴油標(biāo)準(zhǔn)中十六烷值的試驗方法為壓縮比法GB/T386-2010柴油十六烷值測定法，該方法所采用的儀器為美國Waukesha公司生產(chǎn)的十六烷值機(jī)，占中國的十六烷值檢驗市場主導(dǎo)地位。中石化撫順研究院與上海滬順石化裝備有限公司合作研發(fā)十六烷值機(jī)，其采用風(fēng)量調(diào)節(jié)法完成油品十六烷值檢驗，已經(jīng)獲得國標(biāo)方法GB/T33298-2016柴油十六烷值的測定（風(fēng)量調(diào)節(jié)法），該方法具有檢測快速、測定精度高、標(biāo)油用量少、噪聲低等特點。兩標(biāo)準(zhǔn)代表機(jī)型主要性能對照（見表4）。

表3 十六烷值測定數(shù)據(jù)處理

表4 標(biāo)準(zhǔn)GB/T386-2010與標(biāo)準(zhǔn)GB/T33298-2016典型機(jī)型主要性能對照表

3 結(jié)論

（1）壓縮比法和風(fēng)量調(diào)節(jié)法都能夠滿足柴油十六烷值測定的準(zhǔn)確度和精密度要求。

（2）風(fēng)量調(diào)節(jié)法與壓縮比法有很好的一致性，風(fēng)量調(diào)節(jié)法具有分析速度快、測定精度高等優(yōu)點。風(fēng)量調(diào)節(jié)法具有油品適用范圍廣、十六烷值測定范圍寬、穩(wěn)定性好、節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)燃料和試樣，操作簡單的優(yōu)點，可以作為柴油十六烷值測定的標(biāo)準(zhǔn)方法。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T386-2010柴油十六烷值測定法——石油和石油產(chǎn)品試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)匯編（上）［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016：121-155.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T33298-2016柴油十六烷值的測定 風(fēng)量調(diào)節(jié)法［M］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

［3］張會成，付偉，郭亞平，凌鳳香，高波，程仲芊.風(fēng)量調(diào)節(jié)法測定柴油十六烷值的方法研究［J］.石油煉制與化工，2017，48（8）：90-93.

［4］吳振中，陶永旭.從汽柴油質(zhì)量檢驗看我國成品油國家標(biāo)準(zhǔn)［J］.河南化工，2017，34（10）：12-15.

［5］高波，李哲.柴油組成對十六烷值與十六烷指數(shù)關(guān)聯(lián)性的影響［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2010，28（1）：27-30.

A comparison between two standard methods for determining cetane number of diesel fuel

WU Zhenzhong，WAN Lingling
（SINOPEC Shandong Oil Products Company，Jinan Shandong 250014，China）

Cetane number is an important diesel quality indicators,method for cetane number determination was used with compression ratio and air flow control.The article compares the two methods from the aspects of experimental principle,method accuracy and precision.The results show that the two analytical methods are reliable.Compared with the compression ratio,the air flow control has the advantages of fast analysis and high accuracy.

compression ratio；air flow control；diesel fuel；cetane number

TE626.24

A

1673-5285（2017）12-0126-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.12.030

2017－11-20

吳振中，男（1976－），碩士研究生，高級工程師，質(zhì)檢中心主任，現(xiàn)從事油品質(zhì)量管理工作，郵箱：zshzb01@163.com。