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柴油發電機組燃油規格與選用 |
摘要：使用不良的柴油會對柴油機的動力性、經濟性、可靠性、使用壽命有嚴重影響，并使柴油發電機的工作狀態持續惡化。用戶應選用符合國標要求柴油牌號，并嚴格執行柴油沉淀、過濾制度，只有這樣才能保護柴油機正常運行，確保柴油發電機運行工況處于最佳，使用壽命得以延長。本文以康明斯系列柴油發電機為例，講述柴油機燃油規格種類、性能指標，以及對燃油質量的檢測方法。
一、柴油機燃料規格和要求
1、柴油的規格
GB252一2011《普通柴油》將普通柴油按凝點分為7個牌號：
① 10號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在12℃以上的地區使用；
② 5號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在8℃以上的地區使用；
③ 0號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在4℃以上的地區使用；
④ -10號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在-5℃以上的地區使用；
⑤ -20號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在-14℃以上的地區使用；
⑥ -35號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在-29℃以上的地區使用；
⑦ -50號普通柴油適用于風險率為10％的最低氣溫在-44℃以上的地區使用。
向用戶銷售的符合普通柴油所使用的加油機和容器都應標明牌號標志。根據GB13690，普通柴油屬于易燃液體，產品的標志、包裝、運輸和貯存及交貨驗收按SH 0164、GB 13690和GB190進行。
2、柴油機對燃油的要求
（1）燃燒效果良好
柴油要求燃燒敏捷，發動機易啟動，工作平穩，經濟性高；反之，則燃燒緩慢，工作不良和排氣冒黑煙，耗油量大，經濟性差。一般柴油質量由柴油中所含化學成分16烷值來評定，16烷值的凹凸值直接影響燃燒功能的好壞。高速柴油機所用的柴油16烷值一般在45-55%左右，如過高過低都不適當的。假如16烷值超過額定限度時，對燃燒功能的改進并不明顯，而燃料的消耗卻會成正比例進行添加，這是因為16烷值過高會導致柴油裂化效果加快的，在燃燒中產出的炭質還未與氧氣充分化合，即隨廢氣排出機外。
（2）要有適當的粘度
粘度直接影響柴油的流動性及混合和霧化的景象，如粘度過大，霧點就會較大，會形成霧化不良的現象；反之，粘度過小，則會發生漏油現象使油壓下降，分布不均，從而形成混合欠好。燃燒不良同時會導致對噴油泵等機件的潤滑效果大大下降。
（3）凝固點不能過高
凝固點即燃油中止流動的溫度，一般在-10℃左右。因此，應按氣候不同選用粘度適當的柴油進行添加。進口柴油發電機組要求使用國際、國內優質0#柴油，此種柴油在新疆適用于4-9月份使用，冬季應用-20號或-35號柴油。
二、柴油的主要指標
柴油不經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，但穩定性能差，燃油消耗率大；十六烷值過低，柴油發電機工作粗暴。一般柴油發電機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。它表示柴油的稀稠程度和流動難易程度。黏度大，噴射時噴成的油滴大，噴射的距離長，但分散性差，與空氣混合不均勻，柴油發電機工作時容易冒煙，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系。高速柴油機在運行時，噴油時間每次只有0.001～0.002秒，要在如此短的時間內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，同時對噴油嘴等部件的潤滑性能變差，增大磨損。標準中要求0號輕柴油在20℃時的運動粘度在3.0～8.0mm2/s，只有在這個范圍內，才既能保證柴油對發動機燃油供給系統有較好的潤滑性，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、柴油的流動性能
凝點和冷濾點是表現柴油低溫使用性能的重要指標。凝點是表明柴油在低溫環境中失去流動性的最高溫度，對輕柴油而言，冷濾點比凝點指標在實際使用中顯得更加重要。這是因為冷濾點與柴油的低溫使用性能直接相關，而凝點主要是與柴油的貯存、運輸有關。
（1）凝點
所謂凝點，是指柴油失去流動性時的溫度。若柴油溫度低于凝點，柴油就不能流動，供油會中斷，柴油發電機就不能工作。因此，凝點的高低是選用柴油的主要依據之一。
凝點是指在規定的冷卻條件下一切液態流體停止流動的最高溫度，在環境溫度接近于0度時， 也有較低的在0℃左右，也就是在這個溫度段會渾濁，但是柴油的渾濁只是對外觀有影響，對柴油的使用性能影響不大，對柴油的使用（流動性方面）起決定因素的是冷濾點，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性，并不是所有的組分都變成了固體。
（2）冷濾點
冷濾點則可表明柴油通過柴油發動機供油系統時能造成濾網堵塞的最高溫度。根據國標，輕柴油規格按凝點分為10、0、-10、-20、-35和-50六個牌號，分別表示凝點不高于（不低于）10℃、0℃、-10℃、-20℃、-35℃和-50℃；牌號越高，凝點越低。
冷濾點是衡量輕柴油低溫性能的重要指標，能夠反映柴油低溫實際使用性能，最接近柴油的實際最低使用溫度。用戶在選用柴油牌號時，應同時兼顧當地氣溫和柴油牌號對應的冷濾點。5號輕柴油的冷濾點為8℃，0號輕柴油的冷濾點為4℃，－10號輕柴油的冷濾點為－5℃，－20號輕柴油的冷濾點為－14℃。也就是說如果在當地環境溫度為-14℃時，應選用-20#柴油，中國地域遼闊，特別北方氣溫變化大，就要注意選擇適應氣溫的柴油牌號，保證發動機正常運轉。
3、閃點
柴油閃點是指柴油液體中揮發出來的蒸汽和氧氣形成混合物之后，遇到火焰會燃燒的最低的溫度。在這種溫度下，當火源沒有了之后，本來燃燒的柴油很可能就會停止燃燒。一般來說柴油的閃點越低，越容易被點著。閃點的變化一般隨著柴油濃度的變化而變化，國家標準中規定，柴油的閃點是在55℃以上，用規定的開口閃點測定器測試出來的結果叫做開口閃點，用℃表示，常用于測定潤滑油。用規定的閉口閃點測定器所測得的結果叫做閉口閃點，以℃表示。10、0、-10、-20、-35和-50六個牌號等6個牌號的輕柴油的閉口閃點指標都不小于55℃。柴油閃點既是控制柴油蒸發性的項目，也是保證柴油安定性的項目。標準中規定0號柴油的閃點不低于55℃（閉口閃點）。
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三、燃油質量檢測方法
測定方法也包括用GB/T380、GB/T11140、GB/T17040，結果有爭議時，以SH/T0589的方法為準。
1、氧化性
按SH/T0175方法進行測定。
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的鹽酸標準溶液滴定吸收液，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亳升石油產品所需氫氧化鉀的毫升數稱為酸度。
4、殘碳
按GB/T 268方法進行測定。
將適量的試樣置于坩堝內進行分解蒸餾，殘余物經強烈加熱發生裂化和焦化反應，在加熱30±2分鐘后，通過炭殘余物的質量計算出殘炭值。
5、灰分
按GB/T 508方法進行測定。
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炭后置于775±25℃高溫爐中保持1.5~2小時，通過稱量得到灰分結果。
6、閃點
按GB/T 261方法進行測定。
試樣在連續攪拌下用很慢的恒定的速率加熱。在規定的溫度間隔，同時在中斷攪拌的情況下，將一小火焰引入杯內。試驗火焰引起試樣上的蒸氣閃火時的較低溫度作為閃點。10、5、0、-10、-20號柴油的閉口閃點為55℃，-35和-50號柴油為45℃。
7、密度
按GB/T 1884和GB/T 1885方法進行測定。
0號柴油的密度在標準溫度20℃，一般是0.84--0.86g/cm之間。使試樣處于規定溫度，將其倒入溫度大致相同的密度計量筒中，將合適的密度計放入已調好溫度的試樣中，讓它靜止。當溫度達到平衡后，讀取密度計讀數和試樣溫度。用石油計量表把觀察到的密度計讀數換算成標準密度。
8、凝點
按GB/T 510方法進行測定。
凝點是評定柴油流動性的重要指標，它表示燃料不經加熱而能輸送的較低溫度。柴油的凝點是指油品在規定條件下冷卻至喪失流動性時的較高溫度。柴油中正構烷烴含量多且沸點高時，凝點也高。一般選用柴油的凝點低于環境溫度3℃～5℃，因此，隨季節和地區的變化，需使用不同牌號，即不同凝點的商品柴油。在實際使用中，柴油在低溫下會析出結晶體，晶體長大到一定程度就會堵塞濾網，這時的溫度稱作冷濾點。與凝點相比，它更能反映實際使用性能。對同一油品，一般冷濾點比凝點高1℃ ～3℃。采用脫蠟的方法，可降低凝點，得到低凝柴油。
9、著火性
高速柴油機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間稱為滯燃期或著火落后期。燃料的自燃點（在空氣存在下能自動著火的溫度）低，則滯燃期短，即著火性能好。一般以十六烷值作為評價柴油自燃性的指標。
十六烷值是指與所測柴油自燃性相當的標準燃料中所含正構十六烷烴的體積百分數。按GB/T 386方法進行測定。標準燃料是用正十六烷與α甲基萘按不同體積百分數配成的混合物，其中正十六烷自燃性好，規定其十六烷值為 100，α-甲基萘自燃性差，規定其十六烷值為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），設定其十六烷值為15，十六烷值測定是在實驗室標準的單缸柴油機上按規定條件進行的。
10、流動性
凝點是評定柴油流動性的重要指標，它表示燃料不經加熱而能輸送的較低溫度。柴油的凝點是指油品在規定條件下冷卻至喪失流動性時的較高溫度。
柴油中正構烷烴含量多且沸點高時，凝點也高。一般選用柴油要求凝點低于環境溫度3～5℃。因此，隨季節和地區的變化，可使用不同牌號（不同凝點）的商品柴油。在實際使用中，柴油在低溫下會析出結晶體，晶體長大到一定程度就會堵塞濾網，這時的溫度稱作冷濾點。與凝點相比，它更能反映實際使用性能。對同一油品，一般冷濾點比凝點高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，并按產品標準要求加熱到指定的溫度，保持一定的時間。待試驗周期結束時，取出銅片，經洗滌后與腐蝕標準色板進行比較，確定腐蝕級別。
12、水分
按GB/T 260方法進行測定。
將一定量試樣與100mL無水溶劑混合后進行蒸餾不超過1小時，按接收器中收集的水體積計算出試樣水分。
13、機械雜質
按GB/T 511方法進行測定。
將一定量的試樣溶于適量的溫熱的溶劑油中，用已恒重的濾器過濾，通過稱重被留在濾器上的雜質，求得試樣的機械雜質含量。
總結：
柴油機燃油的質量對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輸出功率和經濟性的最重要的基礎因素。其次，燃油中的雜質和含硫量高低也會直接影響油泵和噴油嘴的磨損和壽命。因此，優化燃油的選擇、制備和儲存方法是提升柴油機工作性能的核心措施之一。
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