內(nèi)燃機(jī)車用輕柴油蒸餾測定法中檢測誤差的發(fā)現(xiàn)與解決(精)

1、1內(nèi)燃機(jī)車用輕柴油蒸餾測定法中檢測誤差的發(fā)現(xiàn)與解決新鄉(xiāng)機(jī)務(wù)段趙東捷，安靜茹，孫立偉摘 要：通過試驗發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車用輕柴油蒸餾測定法中存在著餾岀液體積檢測誤差，作者采用新型光電檢測方 法使其誤差大大減小，并完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，有效地提高了輕柴油化驗的工作效率和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：輕柴油；蒸餾；檢測；誤差；解決1前言內(nèi)燃機(jī)車用輕柴油質(zhì)量的檢驗是機(jī)務(wù)段化 驗室的日常工作，也是內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)安全正常 運行的保證。十六烷值是輕柴油的一項重要技術(shù) 指標(biāo)，可是全路各機(jī)務(wù)段化驗室均沒有測定輕柴 油十六烷值的可連續(xù)改變壓縮比的專用單缸柴 油發(fā)動機(jī)裝置，目前機(jī)務(wù)段化驗室是按照 GB/T65361997石油

2、產(chǎn)品蒸餾測定法 的規(guī)定 來進(jìn)行輕柴油的蒸餾試驗，測定輕柴油餾出 40% 50%和 60%體積時的蒸餾溫度，用來計算十 六烷指數(shù)作為近似的十六烷值1，以判斷輕柴油的是否合格，從而確保內(nèi)燃機(jī)車使用性能優(yōu)良的 輕柴油。2檢測誤差的發(fā)現(xiàn)我們按照國家標(biāo)準(zhǔn)2規(guī)定的方法取一定 體積的輕柴油試樣按適合于輕柴油性質(zhì)規(guī)定的條件進(jìn)行蒸餾。在試驗過程中需要兩名化驗人員 進(jìn)行操作，其中一人要認(rèn)真地觀察溫度計讀數(shù)， 而另外一名化驗員需要實時觀察餾出液在玻璃 量筒中的體積，目前的方法是靠肉眼觀測，但是肉眼觀測精度低，很難實現(xiàn)實時檢測并讀出準(zhǔn)確 結(jié)果，而且負(fù)責(zé)讀餾出液體積的人員還要同時觀 看秒表，控制流速。所以，餾出液體的體

3、積很難 讀準(zhǔn)確。為深入了解肉眼觀測餾出液的體積誤差究 竟有多大，其結(jié)果否能符合國家標(biāo)準(zhǔn)3的要求。 我們對不同產(chǎn)地的 0 號、一 10 號輕柴油分別進(jìn) 行了 40% 50%和 60%收溫度時的人工讀數(shù)體積 與實際體積的測量，并計算出誤差及相對誤差。其具體試驗數(shù)據(jù)（注：每一數(shù)據(jù)均為10 次測量的平均結(jié)果，下同）見表 1。表 1 ：輕柴油蒸餾餾岀量測定原始記錄觀測量桶量筒+樣品樣品實測實際人工體積相對項目溫度質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量密度體積讀數(shù)誤差誤差C)(g)(g)(g)(Kg/m3)(ml)(ml)(ml)(%)0 號輕柴油40%回收溫度260.575.6910108.856133.1651833.539.

4、6340.000.370.9350%回收溫度275.575.7577117.164741.4070838.249.4050.000.601.2160%回收溫度290.575.5910125.450249.8592842.559.2360.000.771.30-10 號輕柴油40%回收溫度259.075.7089109.447133.7909833.739.5840.000.421.0650%回收溫度270.575.6719117.006541.4087838.649.3850.000.621.2660%回收溫度282.075.7432125.682549.9492843.059.2560.00

5、0.751.26樣品名稱： 0 號柴油 樣品密度：857.0產(chǎn)地：長嶺路口鋪檢驗時間：2007 年 12 月 15 日樣品名稱：一 10 號柴油 樣品密度：852.5 產(chǎn)地：荊門東檢驗時間：2008 年 01 月 22 日由表 1 可以看出：0 號輕柴油在 40% 50% 為：833.7、838.6、843.0。無論是 0 號還是-1060%回收溫度時的實測密度（Kg/m3）依次為：833.5、838.2、842.5 ；而-10 號輕柴油在 40%50% 60%回收溫度時的實測密度（Kg/m3）依次號輕柴油其實測密度的數(shù)據(jù)均是由小到大，并逐步增加，但是，無論怎樣又都小于輕柴油原來的 密度。這充

6、分說明隨著蒸餾溫度的升高，輕柴油中的輕質(zhì)餾分先餾出并逐步減少，而重質(zhì)餾分后餾出并逐步增加，由此說明我們的蒸餾試驗無論 從理論上還是從實測試驗數(shù)據(jù)看，都完全符合實 際情況，是成功并且可信度較高的試驗。2從收集的餾出液體積數(shù)據(jù)分析，由表1 可以看出：0 號輕柴油在 40% 50% 60 嘲收溫度 時的人工體積讀數(shù)平均誤差依次為：0.37、0.60、0.77 ;而-10 號輕柴油在 40% 50% 60% 回收溫度時的人工體積讀數(shù)平均誤差依次為： 0.42、0.62、0.75。而國家標(biāo)準(zhǔn)3規(guī)定，量筒 容量為 100 毫升時，僅允許誤差為土 0.5 毫升。 在 0 號輕柴油中超出誤差的有0.60、0.

7、77、在-10 號輕柴油中超出誤差的有0.62、0.75。由此可以說明在平時我們試驗中50% 60%回收溫度時的人工體積讀數(shù)全部超出國家標(biāo)準(zhǔn)3，只有40%回收溫度時的人工體積讀數(shù)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 這一較大的誤差現(xiàn)象長期存在而且一直未被發(fā) 現(xiàn)，更沒有解決。3檢測誤差的解決為了提高輕柴油蒸餾檢驗的可靠性和油品 測試的自動化程度，我們研制了具有自主知識產(chǎn) 權(quán)的新型輕柴油蒸餾儀。核心技術(shù)是利用接觸式 圖象傳感器，采用新型光電方法來檢測蒸餾餾出 液，從而提高輕柴油蒸餾餾出液檢測的準(zhǔn)確性， 消除了人工讀數(shù)誤差的存在。3.1 方法簡介接觸式圖象傳感器（Con tact Image Se nsor, 簡稱 CI

8、S ）檢測流量原理是，讓蒸餾出來的油液 流入量筒，CIS 測出量筒內(nèi)液位的實時變化dH,得到量筒內(nèi)液體體積（V=SxH）的實時變化 dV, 除以檢測所用的微分時段dt,就可獲得液體流量Q （Q=dV/dt ）。因為 CIS 掃描速度很快，掃描一 輪僅需時 2ms,所以實際應(yīng)用中完全可用差分算 式Q=V：t來計算實時流量。由檢測原理可 見，使用本方法時，應(yīng)保證量筒截面積均勻一致。 如圖 1 所示，線狀光源和線陣 CIS 器件對稱地安 裝在量筒的兩側(cè)。圖 1 CIS 檢測流量原理CIS 檢測流量的工作過程為，線狀光源發(fā)出 的光射向量筒，透射光被 CIS 模塊內(nèi)的感光元件 檢測，并轉(zhuǎn)化為電壓信號。根

9、據(jù)量筒內(nèi)液體和空 氣不同的折射率，可計算和確定光源和 CIS 的位 置，使經(jīng)過液面上下方透射到CIS 上的光強(qiáng)不同，那么 CIS 相應(yīng)位置上的感光元件就會產(chǎn)生反 映不同光強(qiáng)的電信號。 這樣，液面位置便可由光 強(qiáng)信號的分界點獲得，通過實時檢測液面在單位 時間內(nèi)的升高量，就可得到輕柴油蒸餾儀中回收 液的體積流量。3.2 兩種檢測方法的對比將研制的新型光電測量方法， 應(yīng)用于輕柴油 蒸餾餾出液的檢測效果很好， 可有效地提高油品 化驗分析的效率和檢測的準(zhǔn)確性。具體對比試驗 數(shù)據(jù)見表 2。從表 2 可以看出，輕柴油蒸餾儀餾出液的新 型光電檢測方法得到的體積誤差分別為：0.15（40%回收溫度時） 、 0.

10、13（ 50%回收溫度時） 、0.10（60%回收溫度時），比 GB/T65361997石 油產(chǎn)品蒸餾測定法中的體積誤差要小2.472.80 倍（40 咖收溫度時）、4.624.77 倍（50% 回收溫度時）、7.507.70 倍（60 伽收溫度時） 其體積讀數(shù)誤差完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)3的要求。同時，相對誤差要降低 2.452.72 倍（40%收 溫度時）、4.654.85 倍（50%回收溫度時）、7.007.65倍（60%回收溫度時）。3表 2 :輕柴油蒸餾餾岀液測定新型光電檢測方法與人工讀數(shù)方法的對比項目實際 體積(ml)GB/T6536 1997石油產(chǎn)品蒸餾測定法輕柴油蒸餾儀餾岀液的新型光電

11、檢測方法人工 讀數(shù)(ml)體積 誤差(ml)相對 誤差(%計算機(jī)讀數(shù)(ml)體積誤差(ml)相對誤差(%0 號輕柴油40%回收溫度39.6340.000.370.9339.7833 39.780.1533 0.150.3869 0.3850%回收溫度49.4050.000.601.2149.5289 49.530.1289 0.130.2609 0.2660%回收溫度59.2360.000.771.3059.3343 59.330.1043 0.100.17610.1710 號輕柴油40%回收溫度39.5840.000.421.0639.7335 39.730.1535 0.150.3877

12、0.3950%回收溫度49.3850.000.621.2649.5090 49.510.1290 0.130.2611 0.2660%回收溫度59.2560.000.751.2659.3543 59.350.1043 0.100.1760 0.183.3 擬合公式的建立在表 2 的基礎(chǔ)上我們進(jìn)行了大量的試驗，將 所得數(shù)據(jù)用最小二乘法作線性擬合，發(fā)現(xiàn)總體上 線性關(guān)系挺好。得出蒸餾餾出液的實際體積(V)、與光電方法計算機(jī)讀數(shù)(D)、光電方法計算機(jī)體積讀數(shù)誤差(D)以及光電方法計算機(jī)體積讀 數(shù)相對誤差(RD 的擬合公式：V= 1.0025 D - 0.2530D=- 0.0025V + 0.2524

13、RD= 0.2524 - V - 0.0025將此關(guān)系式編程輸入單片機(jī)后，可直接精確 讀得輕柴油餾出液體積檢測值。在整個試驗過程中，光電方法計算機(jī)讀數(shù)的 平均誤差為 0.1267ml，最小誤差為 0.1043ml, 最大誤差僅為0.1535ml，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12804 1991實驗室玻璃儀器量筒中規(guī)定的誤差上限(0.5ml、。由此可以說明，光 電檢測方法及擬合公式是可行并成功的。4結(jié)論目前機(jī)務(wù)段化驗室在進(jìn)行輕柴油蒸餾試驗 過程中，只有 40%回收溫度時的人工體積讀數(shù)符 合國家標(biāo)準(zhǔn)，而 50% 60%回收溫度時的人工體 積讀數(shù)全部超出國家標(biāo)準(zhǔn)， 這一現(xiàn)象長期存在而 且一直未被發(fā)現(xiàn)，可見靠人工肉眼觀察體積讀數(shù) 已不適合于檢測餾出液的體積。作者研制的輕柴油蒸餾儀餾出液的新型光 電檢測方法目前已分別應(yīng)用于武漢鐵路局武昌 南機(jī)務(wù)段化驗室以及鄭州鐵路局洛陽機(jī)務(wù)段化 驗室的輕柴油檢測中，得出的餾出液檢測誤差遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于人工讀數(shù)誤差，并且完全符合國