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柴油發(fā)電機(jī)組燃油規(guī)格與選用 |
摘要：使用不良的柴油會(huì)對(duì)柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、使用壽命有嚴(yán)重影響，并使柴油發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)持續(xù)惡化。用戶應(yīng)選用符合國標(biāo)要求柴油牌號(hào)，并嚴(yán)格執(zhí)行柴油沉淀、過濾制度，只有這樣才能保護(hù)柴油機(jī)正常運(yùn)行，確保柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況處于最佳，使用壽命得以延長。本文以康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)為例，講述柴油機(jī)燃油規(guī)格種類、性能指標(biāo)，以及對(duì)燃油質(zhì)量的檢測方法。
一、柴油機(jī)燃料規(guī)格和要求
1、柴油的規(guī)格
GB252一2011《普通柴油》將普通柴油按凝點(diǎn)分為7個(gè)牌號(hào)：
① 10號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在12℃以上的地區(qū)使用；
② 5號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在8℃以上的地區(qū)使用；
③ 0號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在4℃以上的地區(qū)使用；
④ -10號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在-5℃以上的地區(qū)使用；
⑤ -20號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在-14℃以上的地區(qū)使用；
⑥ -35號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在-29℃以上的地區(qū)使用；
⑦ -50號(hào)普通柴油適用于風(fēng)險(xiǎn)率為10％的最低氣溫在-44℃以上的地區(qū)使用。
向用戶銷售的符合普通柴油所使用的加油機(jī)和容器都應(yīng)標(biāo)明牌號(hào)標(biāo)志。根據(jù)GB13690，普通柴油屬于易燃液體，產(chǎn)品的標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存及交貨驗(yàn)收按SH 0164、GB 13690和GB190進(jìn)行。
2、柴油機(jī)對(duì)燃油的要求
（1）燃燒效果良好
柴油要求燃燒敏捷，發(fā)動(dòng)機(jī)易啟動(dòng)，工作平穩(wěn)，經(jīng)濟(jì)性高；反之，則燃燒緩慢，工作不良和排氣冒黑煙，耗油量大，經(jīng)濟(jì)性差。一般柴油質(zhì)量由柴油中所含化學(xué)成分16烷值來評(píng)定，16烷值的凹凸值直接影響燃燒功能的好壞。高速柴油機(jī)所用的柴油16烷值一般在45-55%左右，如過高過低都不適當(dāng)?shù)摹＜偃?6烷值超過額定限度時(shí)，對(duì)燃燒功能的改進(jìn)并不明顯，而燃料的消耗卻會(huì)成正比例進(jìn)行添加，這是因?yàn)?6烷值過高會(huì)導(dǎo)致柴油裂化效果加快的，在燃燒中產(chǎn)出的炭質(zhì)還未與氧氣充分化合，即隨廢氣排出機(jī)外。
（2）要有適當(dāng)?shù)恼扯?/span>
粘度直接影響柴油的流動(dòng)性及混合和霧化的景象，如粘度過大，霧點(diǎn)就會(huì)較大，會(huì)形成霧化不良的現(xiàn)象；反之，粘度過小，則會(huì)發(fā)生漏油現(xiàn)象使油壓下降，分布不均，從而形成混合欠好。燃燒不良同時(shí)會(huì)導(dǎo)致對(duì)噴油泵等機(jī)件的潤滑效果大大下降。
（3）凝固點(diǎn)不能過高
凝固點(diǎn)即燃油中止流動(dòng)的溫度，一般在-10℃左右。因此，應(yīng)按氣候不同選用粘度適當(dāng)?shù)牟裼瓦M(jìn)行添加。進(jìn)口柴油發(fā)電機(jī)組要求使用國際、國內(nèi)優(yōu)質(zhì)0#柴油，此種柴油在新疆適用于4-9月份使用，冬季應(yīng)用-20號(hào)或-35號(hào)柴油。
二、柴油的主要指標(biāo)
柴油不經(jīng)外界引火而自燃的最低溫度稱為柴油的自燃溫度。柴油的自燃性能是以十六烷值來表示的。十六烷值越嵩，表示自燃溫度越低，著火越容易。但十六烷值過高或過低都不好。十六烷值過高，雖然著火容易，工作柔和，但穩(wěn)定性能差，燃油消耗率大；十六烷值過低，柴油發(fā)電機(jī)工作粗暴。一般柴油發(fā)電機(jī)使用的柴油十六烷值為30、60。
1、柴油的黏度
影響柴油霧化性的主要指標(biāo)。它表示柴油的稀稠程度和流動(dòng)難易程度。黏度大，噴射時(shí)噴成的油滴大，噴射的距離長，但分散性差，與空氣混合不均勻，柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)容易冒煙，耗油量增加。溫度越低，黏度越大。反之則相反。
粘度是柴油重要的使用性能項(xiàng)目，它與柴油額供給量、霧化性、燃燒性和潤滑性均有密切的關(guān)系。高速柴油機(jī)在運(yùn)行時(shí)，噴油時(shí)間每次只有0.001～0.002秒，要在如此短的時(shí)間內(nèi)使噴入的柴油氣化自燃，霧滴直徑不能超過0.025mm，才能保證完全燃燒。霧化好壞取決于粘度，粘度過大則霧滴大，與空氣混和不均勻，燃燒不完全形成積炭；如果粘度過小，霧化雖好，但噴射角大而近，也不能與空氣混和完全，同時(shí)對(duì)噴油嘴等部件的潤滑性能變差，增大磨損。標(biāo)準(zhǔn)中要求0號(hào)輕柴油在20℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度在3.0～8.0mm2/s，只有在這個(gè)范圍內(nèi)，才既能保證柴油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)有較好的潤滑性，保證柴油有較好的霧化性能和供給量，從而使柴油有較好的燃燒性能。
2、柴油的流動(dòng)性能
凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)是表現(xiàn)柴油低溫使用性能的重要指標(biāo)。凝點(diǎn)是表明柴油在低溫環(huán)境中失去流動(dòng)性的最高溫度，對(duì)輕柴油而言，冷濾點(diǎn)比凝點(diǎn)指標(biāo)在實(shí)際使用中顯得更加重要。這是因?yàn)槔錇V點(diǎn)與柴油的低溫使用性能直接相關(guān)，而凝點(diǎn)主要是與柴油的貯存、運(yùn)輸有關(guān)。
（1）凝點(diǎn)
所謂凝點(diǎn)，是指柴油失去流動(dòng)性時(shí)的溫度。若柴油溫度低于凝點(diǎn)，柴油就不能流動(dòng)，供油會(huì)中斷，柴油發(fā)電機(jī)就不能工作。因此，凝點(diǎn)的高低是選用柴油的主要依據(jù)之一。
凝點(diǎn)是指在規(guī)定的冷卻條件下一切液態(tài)流體停止流動(dòng)的最高溫度，在環(huán)境溫度接近于0度時(shí)， 也有較低的在0℃左右，也就是在這個(gè)溫度段會(huì)渾濁，但是柴油的渾濁只是對(duì)外觀有影響，對(duì)柴油的使用性能影響不大，對(duì)柴油的使用（流動(dòng)性方面）起決定因素的是冷濾點(diǎn)，油品的凝固和純化合物的凝固有很大的不同。油品并沒有明確的凝固溫度，所謂“凝固”只是作為整體來看失去了流動(dòng)性，并不是所有的組分都變成了固體。
（2）冷濾點(diǎn)
冷濾點(diǎn)則可表明柴油通過柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)時(shí)能造成濾網(wǎng)堵塞的最高溫度。根據(jù)國標(biāo)，輕柴油規(guī)格按凝點(diǎn)分為10、0、-10、-20、-35和-50六個(gè)牌號(hào)，分別表示凝點(diǎn)不高于（不低于）10℃、0℃、-10℃、-20℃、-35℃和-50℃；牌號(hào)越高，凝點(diǎn)越低。
冷濾點(diǎn)是衡量輕柴油低溫性能的重要指標(biāo)，能夠反映柴油低溫實(shí)際使用性能，最接近柴油的實(shí)際最低使用溫度。用戶在選用柴油牌號(hào)時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧當(dāng)?shù)貧鉁睾筒裼团铺?hào)對(duì)應(yīng)的冷濾點(diǎn)。5號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為8℃，0號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為4℃，－10號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為－5℃，－20號(hào)輕柴油的冷濾點(diǎn)為－14℃。也就是說如果在當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度為-14℃時(shí)，應(yīng)選用-20#柴油，中國地域遼闊，特別北方氣溫變化大，就要注意選擇適應(yīng)氣溫的柴油牌號(hào)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
3、閃點(diǎn)
柴油閃點(diǎn)是指柴油液體中揮發(fā)出來的蒸汽和氧氣形成混合物之后，遇到火焰會(huì)燃燒的最低的溫度。在這種溫度下，當(dāng)火源沒有了之后，本來燃燒的柴油很可能就會(huì)停止燃燒。一般來說柴油的閃點(diǎn)越低，越容易被點(diǎn)著。閃點(diǎn)的變化一般隨著柴油濃度的變化而變化，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，柴油的閃點(diǎn)是在55℃以上，用規(guī)定的開口閃點(diǎn)測定器測試出來的結(jié)果叫做開口閃點(diǎn)，用℃表示，常用于測定潤滑油。用規(guī)定的閉口閃點(diǎn)測定器所測得的結(jié)果叫做閉口閃點(diǎn)，以℃表示。10、0、-10、-20、-35和-50六個(gè)牌號(hào)等6個(gè)牌號(hào)的輕柴油的閉口閃點(diǎn)指標(biāo)都不小于55℃。柴油閃點(diǎn)既是控制柴油蒸發(fā)性的項(xiàng)目，也是保證柴油安定性的項(xiàng)目。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定0號(hào)柴油的閃點(diǎn)不低于55℃（閉口閃點(diǎn)）。
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三、燃油質(zhì)量檢測方法
測定方法也包括用GB/T380、GB/T11140、GB/T17040，結(jié)果有爭議時(shí)，以SH/T0589的方法為準(zhǔn)。
1、氧化性
按SH/T0175方法進(jìn)行測定。
將以過濾過的350mL試樣，注入氧化管，通入氧氣，速率為50 mL /min在93℃的溫度下氧化16h。然后將氧化后的試樣冷卻到室溫，過濾得到的可過濾的不溶物。用三合劑把粘附性不溶物從氧化管上洗下來，把三合劑蒸發(fā)除去，得到的粘附性不溶物。可過濾不溶物和粘附性不溶物的量之和為總不溶物量。
2、硫含量
按GB/T 380方法進(jìn)行測定。
將適量樣品在燈中燃燒，用0.3%碳酸鈉水溶液吸收燃燒生成的二氧化硫，并用0.05N的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定吸收液，用溴甲酚綠甲基紅作滴定指示劑。
3、酸度
按GB/T 258方法進(jìn)行測定。
容量法，本方法系用沸騰的乙醇抽出輕柴油中的有機(jī)酸，然后趁熱用0.05N氫氧化鉀乙醇溶液滴定，中和100亳升石油產(chǎn)品所需氫氧化鉀的毫升數(shù)稱為酸度。
4、殘?zhí)?/span>
按GB/T 268方法進(jìn)行測定。
將適量的試樣置于坩堝內(nèi)進(jìn)行分解蒸餾，殘余物經(jīng)強(qiáng)烈加熱發(fā)生裂化和焦化反應(yīng)，在加熱30±2分鐘后，通過炭殘余物的質(zhì)量計(jì)算出殘?zhí)恐怠?/span>
5、灰分
按GB/T 508方法進(jìn)行測定。
將不超過100克的試樣放在一已恒重的坩堝中，用電熱板加熱，無灰濾紙作引火芯，使其燃燒到只剩下灰分和殘?zhí)亢笾糜?75±25℃高溫爐中保持1.5~2小時(shí)，通過稱量得到灰分結(jié)果。
6、閃點(diǎn)
按GB/T 261方法進(jìn)行測定。
試樣在連續(xù)攪拌下用很慢的恒定的速率加熱。在規(guī)定的溫度間隔，同時(shí)在中斷攪拌的情況下，將一小火焰引入杯內(nèi)。試驗(yàn)火焰引起試樣上的蒸氣閃火時(shí)的較低溫度作為閃點(diǎn)。10、5、0、-10、-20號(hào)柴油的閉口閃點(diǎn)為55℃，-35和-50號(hào)柴油為45℃。
7、密度
按GB/T 1884和GB/T 1885方法進(jìn)行測定。
0號(hào)柴油的密度在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃，一般是0.84--0.86g/cm之間。使試樣處于規(guī)定溫度，將其倒入溫度大致相同的密度計(jì)量筒中，將合適的密度計(jì)放入已調(diào)好溫度的試樣中，讓它靜止。當(dāng)溫度達(dá)到平衡后，讀取密度計(jì)讀數(shù)和試樣溫度。用石油計(jì)量表把觀察到的密度計(jì)讀數(shù)換算成標(biāo)準(zhǔn)密度。
8、凝點(diǎn)
按GB/T 510方法進(jìn)行測定。
凝點(diǎn)是評(píng)定柴油流動(dòng)性的重要指標(biāo)，它表示燃料不經(jīng)加熱而能輸送的較低溫度。柴油的凝點(diǎn)是指油品在規(guī)定條件下冷卻至喪失流動(dòng)性時(shí)的較高溫度。柴油中正構(gòu)烷烴含量多且沸點(diǎn)高時(shí)，凝點(diǎn)也高。一般選用柴油的凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度3℃～5℃，因此，隨季節(jié)和地區(qū)的變化，需使用不同牌號(hào)，即不同凝點(diǎn)的商品柴油。在實(shí)際使用中，柴油在低溫下會(huì)析出結(jié)晶體，晶體長大到一定程度就會(huì)堵塞濾網(wǎng)，這時(shí)的溫度稱作冷濾點(diǎn)。與凝點(diǎn)相比，它更能反映實(shí)際使用性能。對(duì)同一油品，一般冷濾點(diǎn)比凝點(diǎn)高1℃ ～3℃。采用脫蠟的方法，可降低凝點(diǎn)，得到低凝柴油。
9、著火性
高速柴油機(jī)要求柴油噴入燃燒室后迅速與空氣形成均勻的混合氣，并立即自動(dòng)著火燃燒，因此要求燃料易于自燃。從燃料開始噴入氣缸到開始著火的間隔時(shí)間稱為滯燃期或著火落后期。燃料的自燃點(diǎn)（在空氣存在下能自動(dòng)著火的溫度）低，則滯燃期短，即著火性能好。一般以十六烷值作為評(píng)價(jià)柴油自燃性的指標(biāo)。
十六烷值是指與所測柴油自燃性相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)燃料中所含正構(gòu)十六烷烴的體積百分?jǐn)?shù)。按GB/T 386方法進(jìn)行測定。標(biāo)準(zhǔn)燃料是用正十六烷與α甲基萘按不同體積百分?jǐn)?shù)配成的混合物，其中正十六烷自燃性好，規(guī)定其十六烷值為 100，α-甲基萘自燃性差，規(guī)定其十六烷值為0。也有以2、2、4、4、6、8、8-七甲基壬烷代替α-甲基萘（1-甲基萘），設(shè)定其十六烷值為15，十六烷值測定是在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)的單缸柴油機(jī)上按規(guī)定條件進(jìn)行的。
10、流動(dòng)性
凝點(diǎn)是評(píng)定柴油流動(dòng)性的重要指標(biāo)，它表示燃料不經(jīng)加熱而能輸送的較低溫度。柴油的凝點(diǎn)是指油品在規(guī)定條件下冷卻至喪失流動(dòng)性時(shí)的較高溫度。
柴油中正構(gòu)烷烴含量多且沸點(diǎn)高時(shí)，凝點(diǎn)也高。一般選用柴油要求凝點(diǎn)低于環(huán)境溫度3～5℃。因此，隨季節(jié)和地區(qū)的變化，可使用不同牌號(hào)（不同凝點(diǎn)）的商品柴油。在實(shí)際使用中，柴油在低溫下會(huì)析出結(jié)晶體，晶體長大到一定程度就會(huì)堵塞濾網(wǎng)，這時(shí)的溫度稱作冷濾點(diǎn)。與凝點(diǎn)相比，它更能反映實(shí)際使用性能。對(duì)同一油品，一般冷濾點(diǎn)比凝點(diǎn)高1～3℃。采用脫蠟的方法，可得到低凝柴油。
11、銅片腐蝕
按GB/T 5096方法進(jìn)行測定。
把一塊已磨光好的銅片浸沒在一定量的試樣中，并按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求加熱到指定的溫度，保持一定的時(shí)間。待試驗(yàn)周期結(jié)束時(shí)，取出銅片，經(jīng)洗滌后與腐蝕標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行比較，確定腐蝕級(jí)別。
12、水分
按GB/T 260方法進(jìn)行測定。
將一定量試樣與100mL無水溶劑混合后進(jìn)行蒸餾不超過1小時(shí)，按接收器中收集的水體積計(jì)算出試樣水分。
13、機(jī)械雜質(zhì)
按GB/T 511方法進(jìn)行測定。
將一定量的試樣溶于適量的溫?zé)岬娜軇┯椭校靡押阒氐臑V器過濾，通過稱重被留在濾器上的雜質(zhì)，求得試樣的機(jī)械雜質(zhì)含量。
總結(jié)：
柴油機(jī)燃油的質(zhì)量對(duì)其工作過程性能及壽命有著直接的影響。首先，燃油的熱值和燃燒特性是影響柴油機(jī)輸出功率和經(jīng)濟(jì)性的最重要的基礎(chǔ)因素。其次，燃油中的雜質(zhì)和含硫量高低也會(huì)直接影響油泵和噴油嘴的磨損和壽命。因此，優(yōu)化燃油的選擇、制備和儲(chǔ)存方法是提升柴油機(jī)工作性能的核心措施之一。
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