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

1、1內(nèi)燃機(jī)車(chē)用輕柴油蒸餾測(cè)定法中檢測(cè)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(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)車(chē)用輕柴油蒸餾測(cè)定法中存在著餾岀液體積檢測(cè)誤差，作者采用新型光電檢測(cè)方 法使其誤差大大減小，并完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，有效地提高了輕柴油化驗(yàn)的工作效率和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：輕柴油；蒸餾；檢測(cè)；誤差；解決1前言?xún)?nèi)燃機(jī)車(chē)用輕柴油質(zhì)量的檢驗(yàn)是機(jī)務(wù)段化 驗(yàn)室的日常工作，也是內(nèi)燃機(jī)車(chē)柴油機(jī)安全正常 運(yùn)行的保證。十六烷值是輕柴油的一項(xiàng)重要技術(shù) 指標(biāo)，可是全路各機(jī)務(wù)段化驗(yàn)室均沒(méi)有測(cè)定輕柴 油十六烷值的可連續(xù)改變壓縮比的專(zhuān)用單缸柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，目前機(jī)務(wù)段化驗(yàn)室是按照 GB/T65361997石油

2、產(chǎn)品蒸餾測(cè)定法 的規(guī)定 來(lái)進(jìn)行輕柴油的蒸餾試驗(yàn)，測(cè)定輕柴油餾出 40% 50%和 60%體積時(shí)的蒸餾溫度，用來(lái)計(jì)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(chē)使用性能優(yōu)良的 輕柴油。2檢測(cè)誤差的發(fā)現(xiàn)我們按照國(guó)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(yàn)過(guò)程中需要兩名化驗(yàn)人員 進(jìn)行操作，其中一人要認(rèn)真地觀(guān)察溫度計(jì)讀數(shù)， 而另外一名化驗(yàn)員需要實(shí)時(shí)觀(guān)察餾出液在玻璃 量筒中的體積，目前的方法是靠肉眼觀(guān)測(cè)，但是肉眼觀(guān)測(cè)精度低，很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)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(shí)觀(guān) 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(guān)測(cè)餾出液的體積誤差究 竟有多大，其結(jié)果否能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3的要求。 我們對(duì)不同產(chǎn)地的 0 號(hào)、一 10 號(hào)輕柴油分別進(jìn) 行了 40% 50%和 60%收溫度時(shí)的人工讀數(shù)體積 與實(shí)際體積的測(cè)量，并計(jì)算出誤差及相對(duì)誤差。其具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)（注：每一數(shù)據(jù)均為10 次測(cè)量的平均結(jié)果，下同）見(jiàn)表 1。表 1 ：輕柴油蒸餾餾岀量測(cè)定原始記錄觀(guān)測(cè)量桶量筒+樣品樣品實(shí)測(cè)實(shí)際人工體積相對(duì)項(xiàng)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(hào)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(hào)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(chēng)： 0 號(hào)柴油 樣品密度：857.0產(chǎn)地：長(zhǎng)嶺路口鋪檢驗(yàn)時(shí)間：2007 年 12 月 15 日樣品名稱(chēng)：一 10 號(hào)柴油 樣品密度：852.5 產(chǎn)地：荊門(mén)東檢驗(yàn)時(shí)間：2008 年 01 月 22 日由表 1 可以看出：0 號(hào)輕柴油在 40% 50% 為：833.7、838.6、843.0。無(wú)論是 0 號(hào)還是-1060%回收溫度時(shí)的實(shí)測(cè)密度（Kg/m3）依次為：833.5、838.2、842.5 ；而-10 號(hào)輕柴油在 40%50% 60%回收溫度時(shí)的實(shí)測(cè)密度（Kg/m3）依次號(hào)輕柴油其實(shí)測(cè)密度的數(shù)據(jù)均是由小到大，并逐步增加，但是，無(wú)論怎樣又都小于輕柴油原來(lái)的 密度。這充

6、分說(shuō)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(shuō)明我們的蒸餾試驗(yàn)無(wú)論 從理論上還是從實(shí)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，都完全符合實(shí) 際情況，是成功并且可信度較高的試驗(yàn)。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(hào)輕柴油在 40% 50% 60 嘲收溫度 時(shí)的人工體積讀數(shù)平均誤差依次為：0.37、0.60、0.77 ;而-10 號(hào)輕柴油在 40% 50% 60% 回收溫度時(shí)的人工體積讀數(shù)平均誤差依次為： 0.42、0.62、0.75。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3規(guī)定，量筒 容量為 100 毫升時(shí)，僅允許誤差為土 0.5 毫升。 在 0 號(hào)輕柴油中超出誤差的有0.60、0.

7、77、在-10 號(hào)輕柴油中超出誤差的有0.62、0.75。由此可以說(shuō)明在平時(shí)我們?cè)囼?yàn)中50% 60%回收溫度時(shí)的人工體積讀數(shù)全部超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3，只有40%回收溫度時(shí)的人工體積讀數(shù)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 這一較大的誤差現(xiàn)象長(zhǎng)期存在而且一直未被發(fā) 現(xiàn)，更沒(méi)有解決。3檢測(cè)誤差的解決為了提高輕柴油蒸餾檢驗(yàn)的可靠性和油品 測(cè)試的自動(dòng)化程度，我們研制了具有自主知識(shí)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(lái)檢測(cè)蒸餾餾出 液，從而提高輕柴油蒸餾餾出液檢測(cè)的準(zhǔn)確性， 消除了人工讀數(shù)誤差的存在。3.1 方法簡(jiǎn)介接觸式圖象傳感器（Con tact Image Se nsor, 簡(jiǎn)稱(chēng) CI

8、S ）檢測(cè)流量原理是，讓蒸餾出來(lái)的油液 流入量筒，CIS 測(cè)出量筒內(nèi)液位的實(shí)時(shí)變化dH,得到量筒內(nèi)液體體積（V=SxH）的實(shí)時(shí)變化 dV, 除以檢測(cè)所用的微分時(shí)段dt,就可獲得液體流量Q （Q=dV/dt ）。因?yàn)?CIS 掃描速度很快，掃描一 輪僅需時(shí) 2ms,所以實(shí)際應(yīng)用中完全可用差分算 式Q=V：t來(lái)計(jì)算實(shí)時(shí)流量。由檢測(cè)原理可 見(jiàn)，使用本方法時(shí)，應(yīng)保證量筒截面積均勻一致。 如圖 1 所示，線(xiàn)狀光源和線(xiàn)陣 CIS 器件對(duì)稱(chēng)地安 裝在量筒的兩側(cè)。圖 1 CIS 檢測(cè)流量原理CIS 檢測(cè)流量的工作過(guò)程為，線(xiàn)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(cè)，并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。根

9、據(jù)量筒內(nèi)液體和空 氣不同的折射率，可計(jì)算和確定光源和 CIS 的位 置，使經(jīng)過(guò)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(huì)產(chǎn)生反 映不同光強(qiáng)的電信號(hào)。 這樣，液面位置便可由光 強(qiáng)信號(hào)的分界點(diǎn)獲得，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)液面在單位 時(shí)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(cè)方法的對(duì)比將研制的新型光電測(cè)量方法， 應(yīng)用于輕柴油 蒸餾餾出液的檢測(cè)效果很好， 可有效地提高油品 化驗(yàn)分析的效率和檢測(cè)的準(zhǔn)確性。具體對(duì)比試驗(yàn) 數(shù)據(jù)見(jiàn)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(cè)方法得到的體積誤差分別為：0.15（40%回收溫度時(shí)） 、 0.

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

11、檢測(cè)方法人工 讀數(shù)(ml)體積 誤差(ml)相對(duì) 誤差(%計(jì)算機(jī)讀數(shù)(ml)體積誤差(ml)相對(duì)誤差(%0 號(hào)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(hào)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(yàn)，將 所得數(shù)據(jù)用最小二乘法作線(xiàn)性擬合，發(fā)現(xiàn)總體上 線(xiàn)性關(guān)系挺好。得出蒸餾餾出液的實(shí)際體積(V)、與光電方法計(jì)算機(jī)讀數(shù)(D)、光電方法計(jì)算機(jī)體積讀數(shù)誤差(D)以及光電方法計(jì)算機(jī)體積讀 數(shù)相對(duì)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(cè)值。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，光電方法計(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12804 1991實(shí)驗(yàn)室玻璃儀器量筒中規(guī)定的誤差上限(0.5ml、。由此可以說(shuō)明，光 電檢測(cè)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(yàn)室在進(jìn)行輕柴油蒸餾試驗(yàn) 過(guò)程中，只有 40%回收溫度時(shí)的人工體積讀數(shù)符 合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而 50% 60%回收溫度時(shí)的人工體 積讀數(shù)全部超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 這一現(xiàn)象長(zhǎng)期存在而 且一直未被發(fā)現(xiàn)，可見(jiàn)靠人工肉眼觀(guān)察體積讀數(shù) 已不適合于檢測(cè)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(cè)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(yàn)室以及鄭州鐵路局洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段化 驗(yàn)室的輕柴油檢測(cè)中，得出的餾出液檢測(cè)誤差遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于人工讀數(shù)誤差，并且完全符合國(guó)