吳振中 萬玲玲

〔中國石化山東石油分公司 山東濟南 250014〕

十六烷值是柴油在壓燃式發(fā)動機中著火性能的重要指標，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）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準燃料。當被測試燃料與某一配比的標準燃料的著火性能相當，而這種標準燃料中十六烷所占體積分數為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)動機工作平穩(wěn)，不易出現爆震。十六烷值低則表明燃料著火困難，滯燃期長，發(fā)動機工作狀態(tài)粗暴。一般柴油機燃油的十六烷值在40～60范圍之內。本文利用壓縮比法及風量調節(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果進行了對比分析。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗設備

上海某石化裝備有限公司FCD II型十六烷值機：單缸四沖程，缸徑 ×行程為90 mm×90 mm，轉速（1 000±10）r／min，壓縮比21，進油量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，等容可變壓縮力調節(jié)范圍 0～20 kPa，風量表讀數范圍 0～1 000。

美國某公司CFR－F5型十六烷值機：適用于GB／T386標準（壓縮比法），缸徑 ×行程為82.5 mm×114.3 mm，轉速 （900±9）r／min，進油量（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

標準燃料：2個檢驗燃料樣品（1和2），其十六烷值分別為42和53，美國菲利普斯石油公司生產。

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

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）通過調節(jié)手輪度數來調節(jié)發(fā)動機的壓縮比，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。根據測試樣時得到的發(fā)動機的壓縮比，選用相差不大于5個十六烷值單位的兩種標準燃料，用同樣的方法得到其確定的“著火滯后期”。當試樣的壓縮比處在選用的兩種標準燃料的壓縮比之間時，根據手輪讀數，用內插法計算可得出試樣的十六烷值[1]。

1.2.2 風量調節(jié)法

風量調節(jié)法（FCD－Ⅱ型十六烷值機）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，通過控制進入氣缸的空氣量，即風量（以風量表讀數表示），來調節(jié)壓縮沖程終了時燃燒室內的壓力和溫度。將試樣的著火性質與已知十六烷值的參比燃料的著火性質相比較，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。當試樣的風量處于兩種參比燃料風量之間時，用內插法計算出試樣的十六烷值[2－5]。

2 結果與討論

2.1 準確度

為比較壓縮比法與風量調節(jié)法兩種方法測定柴油十六烷值的準確度，選用十六烷值分別為42.0和53.0的兩種進口檢驗燃料進行試驗，結果見表1。

表1 兩種方法準確度的比較

由表1可知，壓縮比法和風量調節(jié)法測定兩標準燃料，結果準確度高，檢驗結果基本一致。

2.2 精密度

6個不同試驗樣品的風量調節(jié)法與壓縮比法十六烷值測定結果對比數據見表2，數據處理結果見表3。

表2 兩種方法檢測十六烷值結果比較

表3 十六烷值測定數據處理

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

2.3 兩種測定方法主要性能比較

目前，柴油標準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某公司生產的十六烷值機，占中國的十六烷值檢驗市場主導地位。中石化撫順研究院與上海某石化裝備有限公司合作研發(fā)的十六烷值機，采用風量調節(jié)法完成油品十六烷值檢驗，已經獲得國家標準方法 GB／T33298—2016柴油十六烷值的測定（風量調節(jié)法），該方法具有檢測快速、測定精度高、標油用量少、噪聲低等特點。

3 結論

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

（2）風量調節(jié)法與壓縮比法有很好的一致性，風量調節(jié)法具有分析速度快、測定精度高等優(yōu)點。風量調節(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)省標準燃料和試樣，操作簡單的優(yōu)點，可以作為柴油十六烷值測定的標準方法。兩標準代表機型主要性能對照見表4。

表4 標準GB／T386—2010與標準GB／T33298—2016典型機型主要性能對照表

[1]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.GB／T386—2010柴油十六烷值測定法[S].北京：中國標準出版社，2016：121－155.

[2]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.GB／T33298—2016柴油十六烷值的測定 風量調節(jié)法[S].北京：中國標準出版社，2016.

[3]張會成，付偉，郭亞平，等.風量調節(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.從汽柴油質量檢驗看我國成品油國家標準[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關聯性的影響[J].石化技術與應用，2010，28（1）：27－30.