浅析影响喷气燃料热氧化安定性测定准确性的因素

浅析影响喷气燃料热氧化安定性测定准确性的因素

张蕊

中国石油化工股份有限公司济南分公司检验计量中心 山东 济南 250101

摘要 喷气燃料的热氧化安定性不好，易造成发动机滤网和喷油嘴压力降升高，甚至堵塞油路，造成供油中断。因此准确测量喷气燃料的热氧化安定性具有重要的意义，本文主要介绍了喷气燃料热氧化安定性测定方法、影响测定准确性的因素及遇到的常见问题和解决办法。

关键词 喷气燃料；热氧化安定性；测定方法；

1 前言

油品在较高温度下保持其化学性质不变的特性称为油品的热氧化安定性。喷气燃料的热氧化安定性是指油品在喷气式发动机燃料系统中，受到温度、溶解氧、金属催化剂的作用时抵抗氧化沉渣生成的能力，喷气燃料的热氧化安定性不好，易造成发动机滤网和喷油嘴压力降升高，甚至堵塞油路，造成供油中断。这种燃料在高空使用时产生的危害极大，易造成严重的飞行事故。当飞行超过一定速度后，由于空气摩擦加热作用，使飞机邮箱内燃料温度上升，飞行速度愈大，温度上升也愈高。在这种高温使用条件下，喷气燃料中各组分会发生不同程度的氧化火车，那些最不安定的烃类以及含有硫、氮、氧的非烃化合物，生成可溶及不可溶性胶质，这些胶质沉积在热交换器表面上，导致冷却效率降低，沉淀在燃料支管、过滤器和喷嘴上，导致过滤器和喷嘴堵塞，并使喷射的燃料分配不均，引起燃烧不完全，发动机导向叶片产生斑点。因此，热氧化安定性的测定具有重要的意义。

2.测定方法

喷气燃料热氧化安定性是根据方法定义的，GB/T 9169-2010 是按照美国试验与材料协会标准ASTM D3241-2008a《航空涡轮燃料热氧化安定性标准试验方法（JFTOT）》起草制定的，技术内容与ASTM D3241-2008a基本没有差异。

3.影响热氧化安定性测定准确性的因素

3.1样品的准备

采取的样品要有代表性，用单层普通吸水定性滤纸过滤约700mL试样,然后通过一个12mm的粗孔硼硅玻璃扩散管给试样充空气6min，以得到空气饱和试样。样品过滤完毕其温度应该在15℃-32℃之间。温度达不到要求时，应将盛有过滤好的试验燃料的储罐放在冷的或热的水浴中，使燃料的温度达到所要求的范围。样品低于15℃仪器将不允许运转，样品温度过高，试样量会相应偏少，在试验时间内过滤的试样量将达不到规定要求的数量，易使测定结果偏小。

3.2样品容器、试验器具

取样的容器应为清洁、干燥的玻璃瓶、不锈钢桶或涂有环氧树脂衬里的容器，否则易使样品带入污染物。即使痕量的污染物存在也易加速样品的氧化，使得测定结果偏大，准确性降低。

加热器试验段内表面的清洁与否，直接影响测定结果的准确性。试验前，要用蘸满三合剂（丙酮、甲苯及异丙醇的等体积混合物）的尼龙刷清洗加热器测定部分的内表面，以除去所有沉积物。极微量的沉积物存在也会使得氧化程度增加，造成测定结果偏大。

3.3 加热器管的安装

安装加热器管前应对加热器管的表面缺损及平直情况进行检查。检查时试管肩部也需小心，以避免划伤，因为试管肩部的平滑可以确保在流动条件下测试的密封性。检查其他安装部件时，对损坏或怀疑有损坏的密封圈都要进行更换，特别是活塞上的唇形密封圈和燃料储罐盖、管线和预过滤器盖上的“O”型圈。

在安装加热器管时，小心不要碰到试管的中间部分，如果接触到加热器管的中间部位，应放弃此管，因为管表面被污染后可能影响沉积物的形成特性。如果污染物是易加速氧化的物质，则将使测定结果偏大，如果污染物是化学惰性物质，则将使测定结果偏小。所以每次试验必须使用一个新的加热管，测试过滤器及3只高温“O”型圈。

安装组件要保证各类密封圈完好，各配件应拧紧，确保不漏气、不漏油，否则影响试验的进行。注意安装试验过滤器时应将红色的一面朝外。

有研究表明，正常试验条件下使用过的加热器管，其中的镁会转移到加热器管表面，而表面的镁可能会减少沉积物在加热器的黏附，使结果偏小。因此加热器管不能重复使用，每次试验都使用新的加热器管。

3.4 仪器温度、压力、流速的校准

加热管热电偶的校准，用已知熔点的物质例如纯锡和纯铅、冰水混合物两个温度点来校准。

压差传感器的校准，比较复杂，要求使用已知密度的油液。然后计算出该油在指定高度下（以0高度点为参照）的压力值，这样就可以与仪器屏幕显示出来的压力值进行比较了。

样品流量表的校准,启动泵，用带刻度的量筒代替废液罐收集废液接头出口流出的样品，仪器可以以恒定的速度（3.0mL/min）泵送样品5min，泵送停止后读出量筒内收集到的样品体积数，点击“Volume”输入框，输入体积进行校准。

3.5结果的评定

试验结束后，将加热器管下端管肩以上5mm-55mm间的最黑沉积物颜色与管沉积物评级颜色标准相比较。只对面积大于2.5mm²，宽度大于0.8mm的沉积物带或点进行评定。

当最黑的沉积物颜色与管沉积物评级颜色标准相一致时，记录此值。如果被评定的最黑的加热器管沉积物颜色在两个相邻颜色标准之间呈明显的过渡状态，按小于较深标准级别记录评定结果。

当加热器管上有不符合正常颜色标准的沉积物时，如果沉积物呈孔雀蓝色，评为P。但同时对任何显示正常沉积物颜色的沉积物评级。如果沉积物含有异常颜色，评为A，但同时对任何显示正常沉积物颜色的沉积物评级。

4.常见问题及解决方法

4.1样品温度超限

试样温度不在15℃-32℃之间，试验开始几分钟内会停止，这种情况一般出现在冬季或者夏季，试样温度偏低或偏高，导致仪器不运转，这时我们可将试样放在冷的或者热的水浴中，使温度达到上述要求。

4.2.仪器安装密封性不好漏油

这时我们要观察下具体哪个部位漏油，再将与此相关的各个部件进行密封性检查，拧紧或更换破损的密封垫、O型圈等。

4.3热电偶的位置放置不到位

在试验开始前热电偶要下降到39mm的位置处并锁定。如果试验前没有安放好，在试验开始后仪器无法通过热电偶检测到加热管的准确温度，也会停止。

4.4加热管温度超过设定温度

设定温度为260℃，但是加热管在到达260℃后还继续升温，检查热电偶位置安装正确，连接无误，可能是热电偶的高温控制不准确，这时我们需要校正下加热管热电偶，用已知熔点的物质例如纯锡和纯铅、冰水混合物两个温度点来校准。

4.5加热杆温度过高

加热杆温度过高，一般是制冷剂的问题，此时检查制冷液液位高度，当制冷液泵开启时瓶内液面高度应达到一半；其次制冷剂流速过低，调节制冷剂流速阀；再次检查散热器风扇有无故障。

4.6高压液体泵压力过大

高压液体泵压过大，检查预过滤器中是否装入了蓝色的纸，新手试验者可能会把蓝色的隔离纸装到预过滤器中，预过滤器中应该仅装入一张白色的滤膜。

4.7 测试区门未关

将所有的组件安装完成后，一定要将测试区的门完全关闭，有时测试区的门已完全关闭，但是仪器的报错信息扔显示门未关，这可能是内门传感器未连接，需要重新连接传感器。

5.结论

（1）喷气燃料热氧化安定性的测定是评价喷气燃料热氧化安定性的重要指标，影响热氧化安定性测定准确性的因素主要有样品的温度应该在15℃-32℃之间，取样的容器、试验器具应清洁、干燥，加热器管安装正确，中间部位不能污染，仪器温度、压力、流速校准正确，最后结果判定等。

（2）仪器在运行过程中可能会遇到中途停止的情况，常见问题及解决办法文中已经说明，需要注意的是试验开始后试样已经在流动，所以为了不影响试验结果的准确性，即使是仪器运行几分钟后就停止，我们也推荐在再次安装前补充部分试样到储罐中。

参考文献

[1]方虹.石油产品标准与检测实用手册（一）[M]，中国质检出版社，2016.

[2]国家标准GB/T 9169-2010 喷气燃料热氧化安定性的测定 JFTOT 法[S]