應(yīng)對(duì)航空渦輪燃料潔凈度檢驗(yàn)現(xiàn)狀的措施

李正章　王軍華　麥明榮　王佰華

摘 要：文章從航空渦輪燃料增加了潔凈性關(guān)于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統(tǒng)計(jì)變化為顆粒累積記數(shù)法的指標(biāo)出發(fā)，簡(jiǎn)單的介紹了目前國(guó)內(nèi)外航空渦輪燃料潔凈度檢測(cè)的現(xiàn)狀及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。并從實(shí)際出發(fā)，闡述了應(yīng)對(duì)措施所需注意的一些事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：航空渦輪燃料；潔凈度；固體顆粒污染物；顆粒分布

引言

中國(guó)航油有限責(zé)任公司安全技術(shù)監(jiān)督部于2008年6月17日發(fā)布了關(guān)于對(duì)JetA-1型噴氣燃料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)DEFSTAN91-91（第6版）的技術(shù)通告中說(shuō)明該期發(fā)布的DEFSTAN91-91（第6版）替代DEFSTAN91-91（第5.2版），其中增加了潔凈性的指標(biāo)變化關(guān)于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統(tǒng)計(jì)，變化為顆粒累積記數(shù)法，擬采用的標(biāo)準(zhǔn)是英國(guó)石油協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)IP564航空渦輪潔凈性測(cè)定方法-實(shí)驗(yàn)室顆粒記數(shù)器方法或IP565航空渦輪潔凈性測(cè)定方法-移動(dòng)顆粒記數(shù)器方法，顆粒記數(shù)法的執(zhí)行日期為2009年6月30日。目前，自動(dòng)顆粒記數(shù)方法評(píng)定航空渦輪燃料潔凈性的檢測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)航空渦輪燃料的檢測(cè)中還是空白，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

1 航空燃料油潔凈度標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

航空燃料油潔凈度是以航空燃料油中雜質(zhì)和有害物質(zhì)含量的大小來(lái)衡量，其中主要是水分，固體顆粒物的含量.就目前而言國(guó)內(nèi)外對(duì)航空煤油中水分還沒(méi)有納入到質(zhì)量指標(biāo)之中，主要是因?yàn)樵诳刂坪娇彰河偷脑谕庥^(guān)和色度上的有較大的要求，當(dāng)色度大于或等于30色號(hào)且清澈透明，就有數(shù)據(jù)顯示航空煤油含水量小于30ppm[1]，達(dá)到質(zhì)量指標(biāo)的要求，因此就不需要再對(duì)水分大小進(jìn)行重復(fù)規(guī)定。而固體顆粒污染物的測(cè)定方法有三種，微孔過(guò)濾重量法、比色法（目測(cè)）、顆粒計(jì)數(shù)器法[2]。

目前國(guó)內(nèi)外航空燃料油固體顆粒污染物多采用的是微孔過(guò)濾重量法和比色法（目測(cè)），如我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB438《1號(hào)噴氣燃料》，GB1788《2號(hào)噴氣燃料》分別規(guī)定燃油中應(yīng)無(wú)機(jī)械雜質(zhì)和水（用玻璃量筒目視檢查），而俄羅斯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10227和我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)基本類(lèi)似，但也明確規(guī)定當(dāng)目視檢查有爭(zhēng)議的時(shí)候，要求用微孔過(guò)濾重量法的方法來(lái)檢測(cè)，其固體顆粒污染物和機(jī)械雜質(zhì)重量小于3ppm。美國(guó)軍標(biāo)MIL-T-5624J，MIL-T-83133C《航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃料》對(duì)JP-4，JP-5，JP-6，JP-8規(guī)定重量法固體顆粒物不超過(guò)1mg/L。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6537《3號(hào)噴氣燃料》也規(guī)定用重量法來(lái)測(cè)定燃料中的固體顆粒污染物，固體顆粒物重量不超過(guò)1mg/L。美國(guó)材料協(xié)會(huì)ASTMD1655《噴氣3號(hào)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃料》中固體顆粒物也是通過(guò)重量法來(lái)測(cè)定重量要求不超過(guò)1mg/l[1]。而重量法只能初略的估計(jì)固體顆粒污染物的總量，其自身存在局限性，重量法不能準(zhǔn)確的反應(yīng)固體顆粒物的大小、形狀和分布情況，只是反應(yīng)特定的大于微孔濾膜孔徑的固體顆粒物總量，其準(zhǔn)確度還受過(guò)濾元件的孔徑精度，過(guò)濾時(shí)的壓力和液體流速，過(guò)濾時(shí)環(huán)境的潔凈度，以及液體轉(zhuǎn)移中接觸容器的潔凈度、清洗樣品用的試劑中顆粒物的大小、形狀、容量有很大的關(guān)系。隨著科學(xué)技術(shù)的展，顆粒計(jì)數(shù)法孕育而生，但就目前而言，顆粒計(jì)數(shù)器測(cè)定固體顆粒污染物的分布還主要用于機(jī)械制造、潤(rùn)滑油、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)等。測(cè)定方法有ISO11500避光原理計(jì)數(shù)器法，ISO4407顯微鏡計(jì)數(shù)法，我國(guó)的軍標(biāo)GJB380中的計(jì)數(shù)器法和顯微鏡法，IP564和IP565自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)器法，其污染物等級(jí)分級(jí)劃分一般采用如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4406或美國(guó)國(guó)家宇宙航行標(biāo)準(zhǔn)NAS1638，美國(guó)軍工標(biāo)準(zhǔn)MILSTD1246A等少數(shù)先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家制定的有關(guān)潤(rùn)滑油、液壓油系統(tǒng)潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)在1993年修改采用ISO4406-1987，起草了自己的油液清潔度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)GB/T14039-1993《液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)》，2002年修改采用ISO4406-1999，將GB/T14039-1993修訂為GB/T14039-2002[3]。

隨著航空器的高度集成，航空器對(duì)其燃料油質(zhì)量要求也逐漸提高，顆粒計(jì)數(shù)技術(shù)的發(fā)展，為更為準(zhǔn)確的定性、定量描述和評(píng)定油液的清潔度，實(shí)施對(duì)油液的污染控制和防治提供了技術(shù)上的保證，因此有必要重新制定油液清潔度的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。而國(guó)內(nèi)目前用顆粒計(jì)數(shù)器法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料用油中的固體顆粒污染物分布測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)方法還是空白。經(jīng)國(guó)外內(nèi)燃機(jī)行業(yè)大量試驗(yàn)結(jié)果得出，5～50微米的雜質(zhì)顆粒，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能會(huì)產(chǎn)生危害，而其中20～30微米的顆粒危害性最大，顆體粒物的大小直接影響飛機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵-調(diào)節(jié)器的工作性能，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油過(guò)濾系統(tǒng)有直接的影響[4]，可見(jiàn)在油品中固體顆粒物大小分布情況的測(cè)定意義非常巨大，需要建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加以規(guī)范是迫在眉睫。

2 應(yīng)對(duì)此新增檢驗(yàn)項(xiàng)目所要注意的事項(xiàng)

2.1 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的收集和整理

中國(guó)航油有限責(zé)任公司安全技術(shù)監(jiān)督部關(guān)于噴氣燃料潔凈性的要求將從固體顆粒物的重量統(tǒng)計(jì)，變化為顆粒累積記數(shù)法，擬采用的標(biāo)準(zhǔn)是英國(guó)石油協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)IP564航空渦輪潔凈性測(cè)定方法-實(shí)驗(yàn)室顆粒記數(shù)器方法或IP565航空渦輪潔凈性測(cè)定方法-移動(dòng)顆粒記數(shù)器方法；兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是英國(guó)石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)較少使用，因此要及時(shí)的和有該儀器銷(xiāo)售的儀器商索要此標(biāo)準(zhǔn)或其他途徑購(gòu)買(mǎi)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，并將標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的各項(xiàng)引用的標(biāo)準(zhǔn)和一些對(duì)應(yīng)的國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)收集齊全，并進(jìn)行解析和對(duì)比。

2.2 選購(gòu)儀器注意事項(xiàng)

IP564和IP565兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是采用的是激光粒度散射法測(cè)定固體顆粒污染物的分布，原理是當(dāng)光線(xiàn)通過(guò)不均勻介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生偏離其直線(xiàn)傳播方向的散射現(xiàn)象，它是由吸收、反射、折射、透射和衍射的共同作用引起的。散射光形式中包含有散射體大小、形狀、結(jié)構(gòu)以及成分、組成和濃度等信息。因此，利用光散射技術(shù)可以測(cè)量顆粒群的濃度分布與折射率大小，還可以測(cè)量顆粒群的尺寸分布[5]。但評(píng)價(jià)和使用某種激光粒度儀時(shí)，要綜合考慮使用該儀器的對(duì)象和檢測(cè)的顆粒大小。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求和自己的實(shí)際情況，在實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置儀器時(shí)科學(xué)并客觀(guān)地評(píng)價(jià)某種激光粒度儀的性能，主要需要了解以下方面的內(nèi)容[5]：

2.2.1 采用的光學(xué)理論模式。目前激光粒度法測(cè)定的理論有Fraunhofer衍射和Mie散射理，F(xiàn)raunhofer衍射適用的條件為：儀器測(cè)量的下限大于3微米，或被測(cè)顆粒是吸收型且粒徑大于1微米的，Mie散射理是當(dāng)儀器測(cè)量下限大于1微米或用測(cè)量下限小于3微米的儀器去測(cè)量遠(yuǎn)大于1微米的顆粒時(shí)。Mie散射理論復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理量大，有些廠(chǎng)家就采用近似的Mie理論，造成適用范圍受限制，漏檢幾率增大甚至結(jié)果出現(xiàn)很大偏差等問(wèn)題，但Mie散射原理也有其應(yīng)用的局限性，選擇儀器時(shí)應(yīng)先考慮其光學(xué)原理。

2.2.2 粒度測(cè)量范圍。首先要求我們熟悉檢驗(yàn)的對(duì)象和標(biāo)準(zhǔn)要求，不能僅限于標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍，更要看超出主探測(cè)器面積的小顆粒散射如何檢測(cè)。另外，儀器量程的中段精度最高，越靠近測(cè)量范圍的邊緣，精度越低，因此選擇儀器時(shí)粒度測(cè)量范圍應(yīng)該留有余量，以保證儀器的適用性更廣。在判斷儀器性能時(shí)，建議用量程的最細(xì)和最粗顆粒樣品去測(cè)試一下或和其他實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比對(duì)，而并不是單單用隨機(jī)的標(biāo)樣測(cè)試一下，這樣就有可能忽略系統(tǒng)誤差。

2.2.3 探測(cè)器。因?yàn)榧す庋苌涔猸h(huán)半徑越大，光強(qiáng)越弱，容易造成小顆粒信噪比降低而漏檢，所以對(duì)小顆粒分布的檢測(cè)能體現(xiàn)儀器的好壞。增加探測(cè)器數(shù)目，減少顆粒信號(hào)的漏檢，可提高測(cè)量結(jié)果的滿(mǎn)意程度。

2.2.4 準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)。準(zhǔn)確性和重復(fù)性指標(biāo)越高越好，一般采用美國(guó)的NIST標(biāo)準(zhǔn)顆粒樣品檢測(cè)，在購(gòu)置時(shí)先考慮標(biāo)樣的購(gòu)置。

2.2.5 掃描速度。掃描速度快可提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、重復(fù)性和穩(wěn)定性。不同廠(chǎng)家的儀器掃描速度不同，通常從1次/秒到2000次/秒。一般來(lái)講，循環(huán)掃描測(cè)試次數(shù)越多，平均結(jié)果的準(zhǔn)確性越好，故速度越快越好。

2.2.6 通道數(shù)。在激光粒度儀中通道數(shù)實(shí)際為檢測(cè)器受光面積數(shù)，它有一個(gè)理論與實(shí)際的最優(yōu)值：偏少，接受的散射光不充分，準(zhǔn)確度差；偏多，靈敏度太高，導(dǎo)致重復(fù)性差。可以通過(guò)采樣速度、測(cè)量時(shí)間、準(zhǔn)確度和通道數(shù)等指標(biāo)全面衡量，更重要的要要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.7 儀器和標(biāo)準(zhǔn)的符合性。標(biāo)準(zhǔn)是檢驗(yàn)工作的規(guī)范和準(zhǔn)則，在油品的檢驗(yàn)工作中多是條件性試驗(yàn)，不同的條件設(shè)定得到的結(jié)果差異可能很大，因此要注意儀器適用的標(biāo)準(zhǔn)。不同的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)的原理，方法。儀器、范圍、精密度等都有差異，因此在選者儀器時(shí)非常重要的一點(diǎn)是儀器的標(biāo)準(zhǔn)符合性。這一點(diǎn)非常重要。

2.2.8 儀器的檢驗(yàn)鑒定。就是通過(guò)什么手段來(lái)了解儀器是否處在良好的工作狀態(tài)，如何計(jì)量等。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的航空渦輪燃料污染物的控制和潔凈度的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，為了提高渦輪燃料潔凈度的等級(jí)，需加快建立關(guān)于航空渦輪燃料潔凈度的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)燃料顆粒污染物分布的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并在應(yīng)對(duì)增加的航空渦輪燃料潔凈度檢驗(yàn)項(xiàng)目所涉及的標(biāo)準(zhǔn)和儀器應(yīng)多注意的一些事項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)

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