Определение цетанового числа дизельных топлив на установке ИДТ-90
Одноцилиндровая установка ИДТ-90 предназначена для оценки воспламеняемости дизельных топлив в двигателе путем определения цетановых чисел по методу совпадения вспышек с использованием электронного индикатора периода задержки воспламенения ИП3В.
Установка по конструкции и оборудованию представляет собой испытательный стенд с одноцилиндровым дизельным двигателем внутреннего сгорания, электромотором, пультом управления и комплектом агрегатов, приборов и специальной аппаратуры. Надежность и долговечность работы установки, а также получение точных и воспроизводимых результатов определений цетановых чисел, зависят от правильной эксплуатации, систематического и тщательного ухода за двигателем, агрегатами и приборами, точного регулирования, своевременного обнаружения и устранения неисправностей. Учитывая отсутствие специальной литературы в этой области техники, настоящее техническое руководство представляет собой практическое пособие для работников моторно-испытательных станций и лабораторий, в которых проводится контроль качества дизельных топлив и эксплуатируются одноцилиндровые установки ИДТ - 90.
Установка ИДТ-90 выпускается взамен ранее изготавливаемой установки ИДТ-69, от которой новая модель существенно отличается системой оценки периода задержки воспламенения, конструкцией пульта, клапанным механизмом, системами электрооборудования, охлаждения и другими нововведениями.
Область применения
Применение метода определения воспламеняемости дизельных топлив устанавливается в стандартах и технических условиях на дизельные топлива. ГОСТ Р 52709 устанавливает метод определения характеристики воспламеняемости дизельного топлива в единицах условной шкалы цетановых чисел с использованием одноцилиндрового четырехтактного форкамерного дизельного двигателя с переменной степенью сжатия. В качестве такого одноцилиндрового двигателя в настоящее время применяется двигатель отечественного производства ИДТ-90.
Шкала цетановых чисел охватывает диапазон от нуля (0) до 100, но практическое определение цетановых чисел производят в диапазоне от 30 до 65.
Значения параметров рабочих режимов устанавливают в единицах СИ и считают стандартными. Значения в скобках являются значениями в исторической системе единиц «дюйм - фунт», измерения в этой системе допускаются в связи с наличием широкого набора созданной с ее использованием дорогостоящей инструментальной оснастки.
Нормативные ссылки
ГОСТ Р 52709-2007 Топлива дизельные. Определение цетанового числа.
ГОСТ 3262-67 Топлива дизельные. Методы определения цетанового числа.
ГОСТ 21743-76 Масла авиционные.
ГОСТ 10198-91 Пленка полиэтиленовая. Технические условия.
ГОСТ 10354-82 Ящик деревянный для грузов свыше 200 до 20000 кг. Общие технические условия.
Термины и определения
Цетановое число - показатель воспламеняемости дизельного топлива, полученный сравнением данного топлива с эталонными топливами при испытаниях с применением стандартного двигателя.
Степень сжатия - отношение общего объема камеры сгорания, включающего форкамеру, при нахождении поршня в нижней мертвой точке к общему объему камеры сгорания при нахождении поршня в верхней мертвой точке.
Задержка воспламенения - период времени в градусах угла поворота коленчатого вала между началом впрыска топлива и началом его горения.
Установка угла опережения впрыска (опережение впрыска)-установка момента времени в градусах угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки, при котором происходит впрыск топлива в камеру сгорания в цикле сжатия.
Условия повторяемости - условия получения за короткий интервал времени независимых результатов одним и тем же методом для одних и тех же образцов в одной лаборатории одним оператором при применении одного и того же оборудования. Под коротким интервалом времени между двумя определениями понимают интервал времени, который должен быть не менее времени, необходимого для проведения испытания одной пробы, но не более времени, в течение которого сохраняются характеристики пробы топлива, испытательного оборудования, окружающей среды.
Условия воспроизводимости - условия получения независимых результатов одним и тем же методом для одних и тех же образцов в различных лабораториях различными операторами при применении различных установок.
Измеритель цетанового числа (измеритель задержки воспламенения ИПЗВ) - измерительный прибор, который отображает опережение впрыска и задержку воспламенения, получаемые на основании сигналов многоканальных первичных измерительных преобразователей (датчиков).
Контрольное топливо - топливо для дизельных двигателей с выбранными характеристиками, которое имеет номинальное цетановое число, полученное при проведении испытаний по методу круговых испытаний в условиях воспроизводимости - для проверки пригодности установки для определения цетановых чисел.
Датчик воспламенения для указания начала воспламенения - первичнный измерительный преобразователь давления, на который воздействует давление в цилиндре двигателя при воспламенении топлива.
Показания микрометра маховичка - условное численное значение. связанное со степенью сжатия, полученное как отсчет по нониусу с микрометрической шкалой, указывающей положение поршня форкамеры, изменяющего степень сжатия двигателя.
Давление открытия форсунки - давление топлива, преодолевающее сопротивление пружины, которая удерживает иглу распылителя форсунки в закрытом положении и, вследствие этого, вынуждает иглу подняться и осуществить впрыск топлива распылением из сопла распылителя форсунки.
Датчик впрыска - первичный измерительный прибор, предназначенный для регистрации момента начала перемещения иглы форсунки, что фиксируется как начало впрыска топлива.
Первичные эталонные топлива
В качестве первичных эталонных топлив применяют:
1) цетан (эталонный) по ГОСТ 12525;
2) альфа-метилиафталин по ТУ6-09-3954-75;
3) декалин (декагидронафталин) марки М-99 по ТУ 38 102.102, получаемый из нафталина и применяемый в лабораторной практике.
Первичные эталонные топлива предназначены для калибровки вторичных эталонных топлив.
Вторичные эталонные топлива:
1) Т-топливо (высокоцетановое) и U-топливо (низкоцетановое) производства США. калибруется Национальной группой взаимодействия по дизелям АСТМ путем сопоставления со смесями первичных эталонных топлив, предназначены для составления эталонных смесей
2) В-топливо (высокоцетановое) Н-топливо (низкоцетановое), производства Российской Федерации калибруется лабораторией ОАО «ВНИИ НП» путем сопоставления со смесями первичных эталонных топлив.
Контрольные топлива
Контрольные топлива группы А - дизельные топлива, соответствующие классу № 2D согласно ГОСТ Р 52709 п.8.5.
1)Контрольное топливо с низким цетановым числом в диапазоне от 38 до 42 соответствующие топливу группы А;
2) Контрольное топливо с высоким цетановым числом в диапазоне от 50 до 55 соответствующие топливу группы А.
Контрольные топлива, предназначенные для квалифицированной оценки двигателя установки ИДТ-90.
Опорные датчики - первичные измерительные приборы, установленные над маховиком двигателя, срабатывающие при прохождении бегунка, расположенного на маховике, и предназначенные для регистрации момента прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и калибровки измерителя задержки воспламенения.
Сущность метода
Цетановое число дизельного топлива определяется путем сравнения характеристик его сгорания в двигателе с характеристиками сгорания смесей эталонных топлив с известными цетановыми числами в стандартных рабочих условиях испытания. Сравнение проводится при степени сжатия совпадения вспышек, когда впрыск топлива в цилиндр осуществляется за 13° до ВМТ, а воспламенение топлива происходит в верхней мертвой точке при постоянном расходе топлива 13 мл/мин.
Сравнение производится методом процедуры «взятия в вилку» по отсчетам, полученным на маховичке, для образца и двух используемых для «взятия в вилку» эталонных топлив, путем изменения степени сжатия для получения требуемого угла задержки воспламенения, что позволяет провести интерполяцию цетанового числа в единицах отсчета по маховичку устройства изменения степени сжатия.
Значение и использование
Цетановое число представляет собой показатель, характеризующий зависимость самовоспламеняемости топлива от сжатия в дизельных двигателях.
Настоящий метод испытания предназначен для использования изготовителями двигателей, специалистами в области нефтепереработки и сбытовиками, а также в оптовой торговле в качестве одной из основных характеристик топлив для дизельных двигателей.
Помехи
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ - ИЗБЕГАТЬ ПОПАДАНИЯ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА И ЛАМП ДНЕВНОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА ОБРАЗЦЫ ТОПЛИВА И ЭТАЛОННЫЕ ОБРАЗЦЫ
Ультрафиолетовые волны длиной менее 550 нм даже за короткий период времени могут вызвать химические реакции в образцах и значительно повлиять на конечные результаты определения цетанового числа.
Определенные газы и испарения, присутствующие в зоне работы установки для определения цетанового числа топлива, могут оказывать значительное влияние на результат определения цетанового числа.
Настоящий метод определения непригоден для оценки дизельных топлив с жидкостными свойствами, которые мешают беспрепятственному перетеканию топлива под действием силы тяжести в топливный насос или подаче через распылитель форсунки.