汽油辛烷值快速檢測(cè)方法分析

潘東東(貴州省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，貴州貴陽(yáng)550014)

汽油辛烷值快速檢測(cè)方法分析

潘東東(貴州省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，貴州貴陽(yáng)550014)

汽油辛烷值的檢測(cè)對(duì)于保證汽車燃料的安全具有重要作用。汽油辛烷值快速檢測(cè)方法應(yīng)用的模型和算法以及儀器設(shè)備都會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)精度造成一定的影響，因此為保證快速檢測(cè)方法的實(shí)用性，應(yīng)該對(duì)模型和算法進(jìn)行進(jìn)一步的研究。本文將對(duì)汽油辛烷值的快速檢測(cè)方式做出一定的分析。這些快速檢測(cè)方法主要有拉曼光譜法、氣相色譜法以及近紅外光譜法。

汽油辛烷值；快速檢測(cè)；分析

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，由于燃料沒有經(jīng)過(guò)正常燃燒會(huì)出現(xiàn)金屬敲擊聲、排氣含黑煙的情況，通常把這種現(xiàn)象稱為爆震，爆震不僅會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，還會(huì)造成零部件的損傷。辛烷值指的就是汽車的抗爆性能，辛烷值越高，證明燃料燃燒越充分，尾氣排放中有有害氣體越少，對(duì)環(huán)境損害越小。在生產(chǎn)中，標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方式可以保證精準(zhǔn)度，但快速檢測(cè)方式在工業(yè)生產(chǎn)中依然有存在的價(jià)值。

1 拉曼光譜法

拉曼光譜法是一種重要的辛烷值快速檢測(cè)方法，具有樣品處理簡(jiǎn)單、分析速度快、效率高、重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)。并且使用這種方式進(jìn)行檢測(cè)，受到水分的干擾較小，可以保證樣品的無(wú)損性。即便針對(duì)非極性的基團(tuán)，拉曼光譜法也可以通過(guò)一定處理得到較強(qiáng)的吸收譜帶，從而進(jìn)行有效分析?？梢娎庾V法很適合含碳量高、含拉氫基團(tuán)較高的汽油樣品的辛烷值檢測(cè)。2010年，對(duì)拉曼光譜法的研究取得巨大進(jìn)展，并設(shè)計(jì)出辛烷值拉曼光譜在線檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在線監(jiān)控汽油中的組分變化，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)的情況顯示對(duì)應(yīng)的拉曼光譜曲線。通過(guò)對(duì)光柵型和傅立葉變換型光譜儀特點(diǎn)的對(duì)比，決定使用光柵型拉曼光譜儀對(duì)辛烷值進(jìn)行在線檢測(cè)。

在檢測(cè)時(shí)，需要使用化學(xué)計(jì)量的方式，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，同時(shí)建立合理的分析模型，通過(guò)模擬驗(yàn)算的方式，對(duì)辛烷值進(jìn)行快速預(yù)測(cè)，并通過(guò)最終數(shù)據(jù)實(shí)際進(jìn)行調(diào)和。實(shí)踐證明，這種方式的測(cè)試速度快、分析時(shí)間短、檢測(cè)費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)效益較好。

2 氣相色譜法

氣相色譜分析法也是一種快速的辛烷值檢測(cè)方法。具體原理是通過(guò)利用汽油中不同組分的沸點(diǎn)差異，對(duì)不同成分進(jìn)行分離，然后進(jìn)行進(jìn)一步的分析確定主要成分的含量。氣相色譜法屬于對(duì)比法，前提是需要將汽油中的成分進(jìn)行有效分離，就分離技術(shù)而言，國(guó)內(nèi)依然具備一定的難度。2003年，使用氣相色譜法檢測(cè)辛烷值時(shí)，通過(guò)對(duì)汽油成分的簡(jiǎn)單分離，將氣相色譜法得到的結(jié)果關(guān)聯(lián)建模，同時(shí)對(duì)其中的辛烷值進(jìn)行計(jì)算。汽油的成分可以使用高分辨毛細(xì)管柱完成測(cè)定，并將單體烴組分成兩組，從而構(gòu)成兩個(gè)變量，同時(shí)建立實(shí)測(cè)辛烷值與兩個(gè)變量之間的回歸模型。進(jìn)行分析時(shí)，可以利用模型與樣品的關(guān)聯(lián)情況計(jì)算樣品的辛烷值。通過(guò)對(duì)比，這種關(guān)聯(lián)計(jì)算方式的誤差較小。并且具有操作簡(jiǎn)單、樣品耗費(fèi)量小的優(yōu)點(diǎn)。

使用毛細(xì)管氣相色譜法對(duì)汽油單體烴進(jìn)行分離后，還可以用PONA汽油組成軟件對(duì)汽油單體烴進(jìn)行定性、定量、Pona組成計(jì)算。通過(guò)將汽油單體烴的具體分組，可以建立更加準(zhǔn)確的回歸模型，從而進(jìn)一步提高了精準(zhǔn)程度。通過(guò)這種方法可以反應(yīng)出汽油單體烴與辛烷值之間的關(guān)系，具有一定的研究?jī)r(jià)值。

3 近紅外光譜法

近紅外光譜法也是一種常用的辛烷值快速檢測(cè)方法，相比于氣相色譜法，近紅外光譜法屬于間接分析法。具體原理是利用一組汽油標(biāo)準(zhǔn)樣品，將汽油的近紅外光譜數(shù)據(jù)與汽油的辛烷值之間建立一定的關(guān)聯(lián)模型，通過(guò)對(duì)模型的研究分析，預(yù)測(cè)汽油樣品的辛烷值情況。通過(guò)這種方式進(jìn)行辛烷值的檢測(cè)，精確度會(huì)受到測(cè)量檢測(cè)儀器和模型精度的影響。

現(xiàn)有一種近紅外光譜在線分析儀，可以完成在線測(cè)量、光譜預(yù)處理以及實(shí)時(shí)建模等工作，可通過(guò)卷積法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)歸一化處理。目前該儀器已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)中，并取得一定的成果。間接檢測(cè)方式存在一定偏差，并且汽油辛烷值的預(yù)測(cè)具有一定的非線性特點(diǎn)，因此可以使用主成分回歸殘差神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正算法和主成分回歸算法相互結(jié)合的方式，可以提高近紅外光譜的預(yù)測(cè)能力，從而提高精確度。

通過(guò)對(duì)大量近紅外光譜數(shù)據(jù)的采集，并對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，比較了以下幾種模型和算法：最小均方二乘法(PLS)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和支持向量機(jī)(SVM)的辛烷值預(yù)測(cè)模型，發(fā)現(xiàn)支持向量法更加穩(wěn)定可靠，對(duì)于小樣本的預(yù)測(cè)更具優(yōu)勢(shì)。使用該模型進(jìn)一步對(duì)預(yù)測(cè)情況進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化，主分量的預(yù)測(cè)已經(jīng)接近原始光譜的數(shù)據(jù)情況。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽油辛烷值的在線監(jiān)測(cè)工作隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，需求量不斷提高。以上幾種快速檢測(cè)方法相比于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方式盡管存在一定偏差，但在生產(chǎn)中依然具有重要的作用。隨著模型精度的提高以及算法技術(shù)的不斷成熟，快速檢測(cè)方法一定會(huì)發(fā)揮更大的作用，為企業(yè)生產(chǎn)提供強(qiáng)大的動(dòng)力。希望通過(guò)本文論述，為同行從業(yè)者提供一定借鑒與參考。

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姓名;潘東東（1987-），性別;男，籍貫;貴州安順，民族;漢，職稱;助理工程師，學(xué)歷;本科。