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柴油发电机组燃油规格与选用 |
摘要：使用不良的柴油会对柴油机的动力性、经济性、可靠性、使用寿命有严重影响，并使柴油发电机的工作状态持续恶化。用户应选用符合国标要求柴油牌号，并严格执行柴油沉淀、过滤制度，只有这样才能保护柴油机正常运行，确保柴油发电机运行工况处于最佳，使用寿命得以延长。本文以康明斯系列柴油发电机为例，讲述柴油机燃油规格种类、性能指标，以及对燃油质量的检测方法。
一、柴油机燃料规格和要求
1、柴油的规格
GB252一2011《普通柴油》将普通柴油按凝点分为7个牌号：
① 10号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在12℃以上的地区使用；
② 5号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在8℃以上的地区使用；
③ 0号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在4℃以上的地区使用；
④ -10号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在-5℃以上的地区使用；
⑤ -20号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在-14℃以上的地区使用；
⑥ -35号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在-29℃以上的地区使用；
⑦ -50号普通柴油适用于风险率为10％的最低气温在-44℃以上的地区使用。
向用户销售的符合普通柴油所使用的加油机和容器都应标明牌号标志。根据GB13690，普通柴油属于易燃液体，产品的标志、包装、运输和贮存及交货验收按SH 0164、GB 13690和GB190进行。
2、柴油机对燃油的要求
（1）燃烧效果良好
柴油要求燃烧敏捷，发动机易启动，工作平稳，经济性高；反之，则燃烧缓慢，工作不良和排气冒黑烟，耗油量大，经济性差。一般柴油质量由柴油中所含化学成分16烷值来评定，16烷值的凹凸值直接影响燃烧功能的好坏。高速柴油机所用的柴油16烷值一般在45-55%左右，如过高过低都不适当的。假如16烷值超过额定限度时，对燃烧功能的改进并不明显，而燃料的消耗却会成正比例进行添加，这是因为16烷值过高会导致柴油裂化效果加快的，在燃烧中产出的炭质还未与氧气充分化合，即随废气排出机外。
（2）要有适当的粘度
粘度直接影响柴油的流动性及混合和雾化的景象，如粘度过大，雾点就会较大，会形成雾化不良的现象；反之，粘度过小，则会发生漏油现象使油压下降，分布不均，从而形成混合欠好。燃烧不良同时会导致对喷油泵等机件的润滑效果大大下降。
（3）凝固点不能过高
凝固点即燃油中止流动的温度，一般在-10℃左右。因此，应按气候不同选用粘度适当的柴油进行添加。进口柴油发电机组要求使用国际、国内优质0#柴油，此种柴油在新疆适用于4-9月份使用，冬季应用-20号或-35号柴油。
二、柴油的主要指标
柴油不经外界引火而自燃的最低温度称为柴油的自燃温度。柴油的自燃性能是以十六烷值来表示的。十六烷值越嵩，表示自燃温度越低，着火越容易。但十六烷值过高或过低都不好。十六烷值过高，虽然着火容易，工作柔和，但稳定性能差，燃油消耗率大；十六烷值过低，柴油发电机工作粗暴。一般柴油发电机使用的柴油十六烷值为30、60。
1、柴油的黏度
影响柴油雾化性的主要指标。它表示柴油的稀稠程度和流动难易程度。黏度大，喷射时喷成的油滴大，喷射的距离长，但分散性差，与空气混合不均匀，柴油发电机工作时容易冒烟，耗油量增加。温度越低，黏度越大。反之则相反。
粘度是柴油重要的使用性能项目，它与柴油额供给量、雾化性、燃烧性和润滑性均有密切的关系。高速柴油机在运行时，喷油时间每次只有0.001～0.002秒，要在如此短的时间内使喷入的柴油气化自燃，雾滴直径不能超过0.025mm，才能保证完全燃烧。雾化好坏取决于粘度，粘度过大则雾滴大，与空气混和不均匀，燃烧不完全形成积炭；如果粘度过小，雾化虽好，但喷射角大而近，也不能与空气混和完全，同时对喷油嘴等部件的润滑性能变差，增大磨损。标准中要求0号轻柴油在20℃时的运动粘度在3.0～8.0mm2/s，只有在这个范围内，才既能保证柴油对发动机燃油供给系统有较好的润滑性，保证柴油有较好的雾化性能和供给量，从而使柴油有较好的燃烧性能。
2、柴油的流动性能
凝点和冷滤点是表现柴油低温使用性能的重要指标。凝点是表明柴油在低温环境中失去流动性的最高温度，对轻柴油而言，冷滤点比凝点指标在实际使用中显得更加重要。这是因为冷滤点与柴油的低温使用性能直接相关，而凝点主要是与柴油的贮存、运输有关。
（1）凝点
所谓凝点，是指柴油失去流动性时的温度。若柴油温度低于凝点，柴油就不能流动，供油会中断，柴油发电机就不能工作。因此，凝点的高低是选用柴油的主要依据之一。
凝点是指在规定的冷却条件下一切液态流体停止流动的最高温度，在环境温度接近于0度时， 也有较低的在0℃左右，也就是在这个温度段会浑浊，但是柴油的浑浊只是对外观有影响，对柴油的使用性能影响不大，对柴油的使用（流动性方面）起决定因素的是冷滤点，油品的凝固和纯化合物的凝固有很大的不同。油品并没有明确的凝固温度，所谓“凝固”只是作为整体来看失去了流动性，并不是所有的组分都变成了固体。
（2）冷滤点
冷滤点则可表明柴油通过柴油发动机供油系统时能造成滤网堵塞的最高温度。根据国标，轻柴油规格按凝点分为10、0、-10、-20、-35和-50六个牌号，分别表示凝点不高于（不低于）10℃、0℃、-10℃、-20℃、-35℃和-50℃；牌号越高，凝点越低。
冷滤点是衡量轻柴油低温性能的重要指标，能够反映柴油低温实际使用性能，最接近柴油的实际最低使用温度。用户在选用柴油牌号时，应同时兼顾当地气温和柴油牌号对应的冷滤点。5号轻柴油的冷滤点为8℃，0号轻柴油的冷滤点为4℃，－10号轻柴油的冷滤点为－5℃，－20号轻柴油的冷滤点为－14℃。也就是说如果在当地环境温度为-14℃时，应选用-20#柴油，中国地域辽阔，特别北方气温变化大，就要注意选择适应气温的柴油牌号，保证发动机正常运转。
3、闪点
柴油闪点是指柴油液体中挥发出来的蒸汽和氧气形成混合物之后，遇到火焰会燃烧的最低的温度。在这种温度下，当火源没有了之后，本来燃烧的柴油很可能就会停止燃烧。一般来说柴油的闪点越低，越容易被点着。闪点的变化一般随着柴油浓度的变化而变化，国家标准中规定，柴油的闪点是在55℃以上，用规定的开口闪点测定器测试出来的结果叫做开口闪点，用℃表示，常用于测定润滑油。用规定的闭口闪点测定器所测得的结果叫做闭口闪点，以℃表示。10、0、-10、-20、-35和-50六个牌号等6个牌号的轻柴油的闭口闪点指标都不小于55℃。柴油闪点既是控制柴油蒸发性的项目，也是保证柴油安定性的项目。标准中规定0号柴油的闪点不低于55℃（闭口闪点）。
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三、燃油质量检测方法
测定方法也包括用GB/T380、GB/T11140、GB/T17040，结果有争议时，以SH/T0589的方法为准。
1、氧化性
按SH/T0175方法进行测定。
将以过滤过的350mL试样，注入氧化管，通入氧气，速率为50 mL /min在93℃的温度下氧化16h。然后将氧化后的试样冷却到室温，过滤得到的可过滤的不溶物。用三合剂把粘附性不溶物从氧化管上洗下来，把三合剂蒸发除去，得到的粘附性不溶物。可过滤不溶物和粘附性不溶物的量之和为总不溶物量。
2、硫含量
按GB/T 380方法进行测定。
将适量样品在灯中燃烧，用0.3%碳酸钠水溶液吸收燃烧生成的二氧化硫，并用0.05N的盐酸标准溶液滴定吸收液，用溴甲酚绿甲基红作滴定指示剂。
3、酸度
按GB/T 258方法进行测定。
容量法，本方法系用沸腾的乙醇抽出轻柴油中的有机酸，然后趁热用0.05N氢氧化钾乙醇溶液滴定，中和100亳升石油产品所需氢氧化钾的毫升数称为酸度。
4、残碳
按GB/T 268方法进行测定。
将适量的试样置于坩埚内进行分解蒸馏，残余物经强烈加热发生裂化和焦化反应，在加热30±2分钟后，通过炭残余物的质量计算出残炭值。
5、灰分
按GB/T 508方法进行测定。
将不超过100克的试样放在一已恒重的坩埚中，用电热板加热，无灰滤纸作引火芯，使其燃烧到只剩下灰分和残炭后置于775±25℃高温炉中保持1.5~2小时，通过称量得到灰分结果。
6、闪点
按GB/T 261方法进行测定。
试样在连续搅拌下用很慢的恒定的速率加热。在规定的温度间隔，同时在中断搅拌的情况下，将一小火焰引入杯内。试验火焰引起试样上的蒸气闪火时的较低温度作为闪点。10、5、0、-10、-20号柴油的闭口闪点为55℃，-35和-50号柴油为45℃。
7、密度
按GB/T 1884和GB/T 1885方法进行测定。
0号柴油的密度在标准温度20℃，一般是0.84--0.86g/cm之间。使试样处于规定温度，将其倒入温度大致相同的密度计量筒中，将合适的密度计放入已调好温度的试样中，让它静止。当温度达到平衡后，读取密度计读数和试样温度。用石油计量表把观察到的密度计读数换算成标准密度。
8、凝点
按GB/T 510方法进行测定。
凝点是评定柴油流动性的重要指标，它表示燃料不经加热而能输送的较低温度。柴油的凝点是指油品在规定条件下冷却至丧失流动性时的较高温度。柴油中正构烷烃含量多且沸点高时，凝点也高。一般选用柴油的凝点低于环境温度3℃～5℃，因此，随季节和地区的变化，需使用不同牌号，即不同凝点的商品柴油。在实际使用中，柴油在低温下会析出结晶体，晶体长大到一定程度就会堵塞滤网，这时的温度称作冷滤点。与凝点相比，它更能反映实际使用性能。对同一油品，一般冷滤点比凝点高1℃ ～3℃。采用脱蜡的方法，可降低凝点，得到低凝柴油。
9、着火性
高速柴油机要求柴油喷入燃烧室后迅速与空气形成均匀的混合气，并立即自动着火燃烧，因此要求燃料易于自燃。从燃料开始喷入气缸到开始着火的间隔时间称为滞燃期或着火落后期。燃料的自燃点（在空气存在下能自动着火的温度）低，则滞燃期短，即着火性能好。一般以十六烷值作为评价柴油自燃性的指标。
十六烷值是指与所测柴油自燃性相当的标准燃料中所含正构十六烷烃的体积百分数。按GB/T 386方法进行测定。标准燃料是用正十六烷与α甲基萘按不同体积百分数配成的混合物，其中正十六烷自燃性好，规定其十六烷值为 100，α-甲基萘自燃性差，规定其十六烷值为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），设定其十六烷值为15，十六烷值测定是在实验室标准的单缸柴油机上按规定条件进行的。
10、流动性
凝点是评定柴油流动性的重要指标，它表示燃料不经加热而能输送的较低温度。柴油的凝点是指油品在规定条件下冷却至丧失流动性时的较高温度。
柴油中正构烷烃含量多且沸点高时，凝点也高。一般选用柴油要求凝点低于环境温度3～5℃。因此，随季节和地区的变化，可使用不同牌号（不同凝点）的商品柴油。在实际使用中，柴油在低温下会析出结晶体，晶体长大到一定程度就会堵塞滤网，这时的温度称作冷滤点。与凝点相比，它更能反映实际使用性能。对同一油品，一般冷滤点比凝点高1～3℃。采用脱蜡的方法，可得到低凝柴油。
11、铜片腐蚀
按GB/T 5096方法进行测定。
把一块已磨光好的铜片浸没在一定量的试样中，并按产品标准要求加热到指定的温度，保持一定的时间。待试验周期结束时，取出铜片，经洗涤后与腐蚀标准色板进行比较，确定腐蚀级别。
12、水分
按GB/T 260方法进行测定。
将一定量试样与100mL无水溶剂混合后进行蒸馏不超过1小时，按接收器中收集的水体积计算出试样水分。
13、机械杂质
按GB/T 511方法进行测定。
将一定量的试样溶于适量的温热的溶剂油中，用已恒重的滤器过滤，通过称重被留在滤器上的杂质，求得试样的机械杂质含量。
总结：
柴油机燃油的质量对其工作过程性能及寿命有着直接的影响。首先，燃油的热值和燃烧特性是影响柴油机输出功率和经济性的最重要的基础因素。其次，燃油中的杂质和含硫量高低也会直接影响油泵和喷油嘴的磨损和寿命。因此，优化燃油的选择、制备和储存方法是提升柴油机工作性能的核心措施之一。
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