汽油辛烷值测定过程中爆震表异常与进气湿度的关系

中国石油广西石化公司 广西 钦州 535008

一、简述

测定辛烷值时,需要进气和油料混合,形成混合燃料气在气缸内燃烧转化为动能。GB/T5487-2015对进气温湿度控制范围有明确要求,标准大气压下进气温度要求控制在52℃±1℃,控制湿度3.56g/kg(水/干空气)-7.2g/kg(水/干空气)。湿度控制是用电气制冷装置进气冷却器实现的。进气冷却器能够对进气进行过滤并在空气通过导管和带有冷冻剂循环管道的齿形冷却热交换器时对其加湿。进气冷却器冷却液温度要求控制1.7-3.3℃,冷却液由乙二醇和水按照1比5的比例混合而成,其凝点范围在-18℃-15℃。

二、辛烷值机在测定过程中的异常现象

测定辛烷值时,在最大爆震强度对应的燃空比下,把气缸高度调整到固定的操作表值,已知辛烷值的正标准混合燃料在模拟爆震测试装置中燃烧时产生的爆震强度成为标准爆震强度。该工况下调解爆震表读数为50。把爆震表指针调到刻度中间数值50的位置运行20分钟后,发现指针向左偏移10个单位以上,把爆震表指针再次调到中间数值50的位置,运行一段时间后指针向右偏移10个单位以上。这远远超过了正常测试过程偏移1-2个单位的现象,这说明爆震强度发生了明显变化。爆震表指针指示异常会导致汽油辛烷值测定不准确。

三、异常现象的原因分析

爆震强度发生变化原因分析:1、气门位置存在问题,燃烧室气密性不严;2、活塞销串环,燃烧室气密性不严;3、试样性质偏重,燃烧不完全在燃烧室内沉积。前两个的原因都是燃烧室密闭不严,影响到爆震强度,爆震传感器测定数值不准确造成的。第三种原因试样性质偏重,燃烧过程不平稳,也会造成爆震表指针较大幅度偏移。检查样品可以排除试样性质偏重这种因素。

四、辛烷值机爆震异常过程排查

按照正常仪器维修处理程序,过程排查主要进行一下几方面工作:

1.检查活塞环位置无异常,使用活塞环拆卸器拆下活塞环,测量开口间隙无异常。

2.检查火花塞孔螺纹和拾波器孔螺纹,清除所有沉积物并用合适的清洗剂冲洗螺纹。

3.对气门导管进行检查和测量。擦拭并检查气门导管内径,测量排气门导管内径和进气门导管内径尺寸均符合要求。

4.进气门和排气门的检查及重新调整。检查进气门杆没有划伤和磨损痕迹。测量气门杆直径无异常。气门端面没有斑点或凹坑。测量气门端面和气门杆之间的偏心率和同心度无异常。检查气门头部直径边缘余量大于1/32英寸,无异常。检查进气门管套,无弯曲,边缘无损坏。

5.检查气门挺杆与气门导管之间的间隙。从气门导管内径减去气门杆直径,进气门与导管之间的间隙不超过0.005英寸,排气门与导管之间的间隙不超过0.006英寸,均无异常。

6.气门座的检查和修理。检查气门座芯表面没有凹坑或斑点。使用合适的气门座表面重修设备重修气门座至45度角,将气门座按照气门作用面宽度和直线度研磨气门座表面,将气门轻轻地防止在气门座上。

7.检查气门和气门座质检接触状况。将气门插入气缸并使其与气门座接触,在气门座上略微转动气门,使气门接触面上产生接触记号,测量气门座边缘至余量边缘的距离,气门座边缘至余量边缘的距离大于0.03英尺,无异常。

8.更换爆震传感器及其连接线,更换爆震信息放大器及其连线。

以上排查排除了气门和活塞销的问题,爆震表异常现象依然存在,只能从设备硬件因素外考虑其他能影响到爆震强度的其他因素。此时才把引起爆震表异常的原因转到进气温湿度上,检查进气温度无异常,检查冷却液温度时,发现冷却液温度呈现周期性变化,变化范围超过10℃。同时观察到这种温度周期性变化是和进气冷却器压缩机启动和停止周期性变化时一致的。

据此判断,汽油辛烷值测定过程中爆震表指针指示异常与湿度存在着明显关联。

五、对进气冷却器的处理与结果

为分析进气冷却器这种异常,我们抽取进气冷却器的冷却液分析凝点,分析结果显示冷却液凝点为-9℃,高于冷却液凝点在-18℃-15℃的要求。我们按照冷却液配比更换了原来的冷却液,重新开机测定,爆震表指示正常。这时已经确定进气湿度和爆震表异常存在关联。

六、原因分析及结论

进气制冷器构造如下图所示:

根据进气冷却器构造示意图进行分析:当进气制冷器压缩机启动时,因为冷却液凝点升高,所以迅速冷却形成结冰,随着冷却液冰体积增大,冷却箱内流动空间小,循环来的温度较高冷却液来不及冷却又被泵抽走进入空气制冷加湿循环,此时进气温度高湿度低,爆震表指针向左出现较大幅度偏转。此时调整爆震表指针为50,但当制冷压缩机停止时,结冰冷却液融化,冷却箱内流动空间变大,参与循环的冷却液温度降低,对进气起到了较好的降温增湿作用,前面调整到50刻度爆震表表现为指针向右偏转。同时注意到冷却液温度变化周期和指针偏转周期一致。

由此可以得出结论,在一定实验条件下和湿度范围内,湿度降低爆震强度减弱辛烷值爆震表向左偏转,湿度增加爆震强度增加辛烷值爆震表向右偏转。