RU2413222C1 - Automated system for evaluation of tendency to form high temperature deposits in ship diesel and residual fuel - Google Patents
Automated system for evaluation of tendency to form high temperature deposits in ship diesel and residual fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413222C1 RU2413222C1 RU2009135283/05A RU2009135283A RU2413222C1 RU 2413222 C1 RU2413222 C1 RU 2413222C1 RU 2009135283/05 A RU2009135283/05 A RU 2009135283/05A RU 2009135283 A RU2009135283 A RU 2009135283A RU 2413222 C1 RU2413222 C1 RU 2413222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- temperature
- fuel
- deposits
- formation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам исследования топлив, преимущественно к средствам оценки склонности дизельных и остаточных топлив для судовых энергетических установок (СЭУ), к образованию высокотемпературных отложений (ВТО), и может быть использовано в научно-исследовательских организациях, в лабораториях нефтеперерабатывающих заводов и в организациях, занимающихся разработкой и применением моторных топлив.The invention relates to devices for the study of fuels, mainly to means for assessing the propensity of diesel and residual fuels for marine power plants (SEU), to the formation of high-temperature deposits (WTO), and can be used in research organizations, in laboratories of oil refineries and in organizations engaged in the development and use of motor fuels.
Одним из основных требований к судовым дизельным и остаточным топливам является минимальное образование нагара и отложений [Покровский Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. - М.: Машиностроение, 1985. - С.52].One of the main requirements for marine diesel and residual fuels is the minimum formation of soot and deposits [Pokrovsky G.P. Fuel, lubricants and coolants. - M .: Mechanical Engineering, 1985. - P.52].
Топливо в процессе эксплуатации двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и котельной установки (КУ) образует различные отложения (лаки, нагары) на форсунках, впускных и выпускных клапанах, поверхности поршня, стенках камеры сгорания, поршневых кольцах, поверхностях нагрева топочного пространства котельного агрегата.The fuel during operation of the internal combustion engine (ICE) and boiler plant (KU) forms various deposits (varnishes, soot) on nozzles, inlet and exhaust valves, piston surfaces, walls of the combustion chamber, piston rings, and heating surfaces of the boiler unit furnace space.
Образующиеся на стенках камеры сгорания и поршне отложения приводят к увеличению степени сжатия, ухудшению отвода тепла, повышению тепловой напряженности, способствуют преждевременному воспламенению рабочей смеси. Отложения на поршневых кольцах приводят к их пригоранию и потере компрессии, что отрицательно влияет на работу двигателя: снижает его мощность, ресурс и топливную экономичность. При загрязнении поверхностей нагрева КУ увеличивается расход топлива, снижается ее ресурс. Требование к судовым дизельным и остаточным топливам иметь минимальное количество отложений требует особенно тщательного контроля при их применении в судовых двигателях, которые должны обеспечивать длительную автономную работу.Deposits formed on the walls of the combustion chamber and the piston lead to an increase in the degree of compression, a deterioration in heat dissipation, an increase in thermal tension, and contribute to premature ignition of the working mixture. Deposits on piston rings lead to their burning and loss of compression, which negatively affects the operation of the engine: it reduces its power, resource and fuel efficiency. When contaminated heating surfaces KU increases fuel consumption, decreases its resource. The requirement for marine diesel and residual fuels to have a minimum amount of deposits requires particularly careful monitoring when they are used in marine engines, which should provide long autonomous operation.
Количество и характер отложений в двигателе зависят от состава и свойств моторного топлива, конструкции дизеля и КУ, а также условий эксплуатации [Лосиков Б.В., Фатьянов А.Д., Микулин Ю.В., Александрова Л.А. Топлива для стационарных и судовых газовых турбин. - М.: Химия, 1970. - С.232-233].The amount and nature of deposits in the engine depend on the composition and properties of motor fuel, the design of the diesel engine and KU, as well as the operating conditions [Losikov B.V., Fatyanov A.D., Mikulin Yu.V., Aleksandrova L.A. Fuels for stationary and marine gas turbines. - M .: Chemistry, 1970. - S.232-233].
Перед авторами стояла задача разработать такую установку, которая позволяла бы моделировать процесс образования ВТО, происходящий непосредственно в условиях эксплуатации, и дифференцировать судовые дизельные и остаточные топлива по возможности их применения в среднеоборотных, малооборотных дизелях и котельных установках в зависимости от склонности топлив к образованию ВТО.The authors were faced with the task of developing such a facility that would allow simulating the WTO formation process that occurs directly under operating conditions and differentiate ship diesel and residual fuels, if possible, in medium-speed, low-speed diesel engines and boiler plants, depending on the propensity of fuels to form WTOs.
При просмотре научно-технической литературы и источников патентной информации было выявлено следующее.When viewing the scientific and technical literature and sources of patent information, the following was revealed.
Склонность топлив к высокотемпературным отложениям оценивают лабораторными методами, на модельных установках и в условиях работы двигателей [Гуреев А.А., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. - М.: Химия, 1984. - C.110].The propensity of fuels for high-temperature deposits is evaluated by laboratory methods, on model plants and under engine conditions [Gureev AA, Seregin EP, Azev B.C. Qualification test methods for petroleum fuels. - M .: Chemistry, 1984. - C.110].
В области оценки склонности топлив к нагарообразованию известны приборы и стенды.In the field of assessing the propensity of fuels for carbon formation, devices and stands are known.
Так, известна установка, включающая муфельную печь и фарфоровые тигли, в которых сжигают испытуемое топливо, после чего прокаливают твердый остаток в муфельной печи до постоянной массы [ГОСТ 1461-75. Нефть и нефтепродукты. Метод определения зольности]. Склонность топлива к образованию высокотемпературных отложений оценивают по изменению массы исходного тигля и тигля после сжигания в нем топлива и прокаливания до постоянной массы.So, the installation is known, including a muffle furnace and porcelain crucibles in which the test fuel is burned, after which the solid residue is calcined in a muffle furnace to a constant weight [GOST 1461-75. Oil and oil products. Ash determination method]. The propensity of the fuel to form high-temperature deposits is estimated by the change in the mass of the initial crucible and crucible after burning fuel in it and calcining to a constant mass.
Известна также установка, содержащая аппарат для определения коксуемости, который состоит из фарфорового тигля, устанавливаемого в стальной тигель Скидмора, снабженный крышкой с двумя горизонтальными отверстиями. Тигель Скидмора устанавливают в наружный тигель с крышкой, помещаемый на металлическую подставку треугольной формы. Наружный тигель покрывают кожухом, снабженным верхней вытяжной трубой. Под подставку устанавливают горелку. Оценку склонности анализируемого топлива к образованию высокотемпературных отложений осуществляют после нагрева без доступа воздуха углеродистого остатка (кокса) на тигле (по разности массы тигля с углеродистым остатком после испытания и исходного тигля). [ГОСТ 19932-74. Нефтепродукты. Метод определения коксуемости.]Also known installation containing apparatus for determining coking ability, which consists of a porcelain crucible installed in a steel crucible Skidmore, equipped with a lid with two horizontal holes. The Skidmore crucible is installed in an external crucible with a lid placed on a triangular-shaped metal stand. The outer crucible is covered with a casing provided with an upper exhaust pipe. A burner is installed under the stand. The propensity of the analyzed fuel to form high-temperature deposits is evaluated after heating the carbon residue (coke) on the crucible without air access (by the difference in the mass of the crucible with the carbon residue after the test and the initial crucible). [GOST 19932-74. Petroleum products. Method for determining cokeability.]
В качестве общих недостатков известных установок является то, что эти установки не позволяют оценивать склонность топлив к отложениям с учетом условий работы двигателей и не учитывают тот факт, что образование отложений в технике происходит на поверхностях каталитически активных металлов, в то время как в указанных установках используются фарфоровые тигли. Способы обеспечивают только косвенную оценку свойства по количеству несгоревшего остатка.As a common disadvantage of the known installations, these installations do not allow estimating the propensity of fuels for deposits, taking into account the operating conditions of the engines and do not take into account the fact that the formation of deposits in technology occurs on the surfaces of catalytically active metals, while in these installations they are used porcelain crucibles. The methods provide only an indirect assessment of the property by the amount of unburned residue.
Известна установка, состоящая из реакционного сосуда (стеклянная пробирка), в которую помещают 70 мл топлива и медную пластинку. С наружной стороны пробирки устанавливается змеевик для ее подогрева до температуры 150°С. Внутри пробирки устанавливают трубку с сеткой на конце, через которую подают и барботируют воздух через испытуемое топливо в течение 5 ч с продувкой воздуха (6 л/ч).A known installation consisting of a reaction vessel (glass tube) in which 70 ml of fuel and a copper plate are placed. A coil is installed on the outside of the tube to heat it to a temperature of 150 ° C. Inside the test tube, a tube is installed with a mesh at the end, through which air is supplied and sparged through the test fuel for 5 hours with air purging (6 l / h).
На установке реализуется способ оценки термической стабильности при повышенной температуре с образованием твердой фазы [Гуреев А.А., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. - М.: Химия, 1984, C.114]. Склонность моторных топлив к образованию высокотемпературных отложений оценивают по массе образующегося осадка (измеряется по изменению массы фильтра, через который пропускают топливо после испытания) и изменению кислотности эталонного (товарного) и анализируемого топлив.The installation implements a method for assessing thermal stability at elevated temperature with the formation of a solid phase [Gureev AA, Seregin EP, Azev B.C. Qualification test methods for petroleum fuels. - M .: Chemistry, 1984, C.114]. The propensity of motor fuels to form high-temperature deposits is estimated by the mass of the precipitate formed (measured by the change in mass of the filter through which fuel is passed after the test) and the change in the acidity of the reference (commodity) and analyzed fuels.
К недостаткам способа относятся:The disadvantages of the method include:
длительность проведения испытаний с большим избытком кислорода в присутствии меди;the duration of testing with a large excess of oxygen in the presence of copper;
низкая корреляция результатов испытаний с интенсивностью образования смолисто-лаковых отложений в топливной системе двигателя.low correlation of test results with the intensity of the formation of resinous varnish deposits in the fuel system of the engine.
Для оценки склонности моторных топлив к образованию отложений на нагретых поверхностях двигателя известна установка ИТ9-3 с установленным нагарником в камере сгорания, на которой реализуется метод ПЗИ [Гуреев А.А., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. - М.: Химия, 1984. - C.112].To assess the propensity of motor fuels to form deposits on heated surfaces of the engine, the IT9-3 installation with an installed carbon deposit in the combustion chamber is known, which implements the FIR method [Gureev AA, Seregin EP, Azev B.C. Qualification test methods for petroleum fuels. - M .: Chemistry, 1984. - C.112].
Склонность к образованию высокотемпературных отложений на установке ИТ9-3 определяется по количеству отложений на специальном нагарнике, помещенном в камеру сгорания, при работе установки в течение 10 минут.The tendency to form high-temperature deposits at the IT9-3 installation is determined by the amount of deposits on a special carbon deposit placed in the combustion chamber, during operation of the installation for 10 minutes.
В качестве недостатков модельных установок отмечается их сложная конструкция, большой расход электроэнергии и испытуемого топлива. Подготовка и проведение испытания требуют длительного периода времени, больших трудозатрат и не позволяет соотносить получаемые результаты с конструкционными особенностями и условиями работы дизеля и КУ.The disadvantages of the model plants are their complex construction, high energy consumption and test fuel. The preparation and conduct of the test require a long period of time, large labor costs and does not allow to correlate the results obtained with the design features and operating conditions of the diesel engine and KU.
Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является система, реализующая способ оценки склонности моторных топлив к лако- и нагарообразованию [RU №2280253: G01N 33/22, 2005 г.]. Система содержит высокотемпературную камеру (реактор), соединенную в верхней части с дозатором пробы анализируемого топлива. В нижней части высокотемпературная камера соединена с камерой образования отложений, в днище которой установлен нагреватель. Внутри камеры образования отложений размещена металлическая пластина, установленная с возможностью регулирования угла наклона относительно оси падения несгоревшей капли. Воздух в высокотемпературную камеру и камеру образования отложений поступает от блока подачи подогретого воздуха. Контроль за работой установки ведут по показаниям датчиков температуры подаваемого воздуха, в высокотемпературной камере и в камере образования отложений. Окисление топлив (газофазное и жидкофазное) аналогично процессам, протекающим в зоне цилиндра двигателя внутреннего сгорания, происходит как в высокотемпературной камере, так и в камере образования отложений. Оценку склонности моторных топлив к образованию высокотемпературных отложений ведут по массе отложений, образующихся на пластинке при попадании на нее несгоревших капель топлива. Попадание на пластинку всех капель топлива обеспечивается размещением пластинки по оси падения капель топлива. Топливо подается в систему из емкости через медицинский шприц. Подача регулируется краном, установленным после емкости с топливом. Капли топлива пролетают через высокотемпературную камеру, внутри которой поддерживается температура 500°С, и попадают на пластинку, установленную в камере образования отложений, температура в которой достигает 300°С. Система работает при атмосферном давлении. Масса анализируемого топлива составляет 5·10-3 кг, время определения 20 мин, температура наддувочного воздуха 70°С, скорость подачи воздуха 25 л/мин.The closest in technical essence and taken as a prototype is a system that implements a method for assessing the propensity of motor fuels to varnish and carbon formation [RU No. 2280253: G01N 33/22, 2005]. The system contains a high-temperature chamber (reactor) connected in the upper part to the sample dispenser of the analyzed fuel. In the lower part, the high-temperature chamber is connected to the scale formation chamber, in the bottom of which a heater is installed. Inside the deposition chamber there is a metal plate mounted with the possibility of adjusting the angle of inclination relative to the axis of incidence of the unburned drop. Air enters the high-temperature chamber and the scale formation chamber from the heated air supply unit. Monitoring the operation of the installation is carried out according to the readings of the temperature sensors of the supplied air in the high-temperature chamber and in the deposit formation chamber. The oxidation of fuels (gas-phase and liquid-phase), similar to processes occurring in the area of the cylinder of an internal combustion engine, occurs both in the high-temperature chamber and in the deposition chamber. The propensity of motor fuels to form high-temperature deposits is assessed by the mass of deposits formed on the plate when unburned drops of fuel get on it. All drops of fuel falling onto the plate are ensured by placing the plate along the axis of incidence of the fuel droplets. Fuel is supplied to the system from the tank through a medical syringe. The feed is regulated by a tap installed after the fuel tank. Drops of fuel fly through a high-temperature chamber, inside which a temperature of 500 ° C is maintained, and fall on a plate mounted in a deposit chamber, the temperature of which reaches 300 ° C. The system operates at atmospheric pressure. The mass of the analyzed fuel is 5 · 10 -3 kg, the determination time is 20 min, the temperature of the charge air is 70 ° C, the air flow rate is 25 l / min.
Угол наклона пластины перед подачей топлива выбирают в интервале 15…45° в зависимости от группового углеводородного состава применяемых топлив.The angle of inclination of the plate before fuel is selected in the range of 15 ... 45 ° depending on the group hydrocarbon composition of the fuels used.
Недостатком известной системы-прототипа при оценке склонности к образованию ВТО судовых дизельных и остаточных топлив для СЭУ является несоответствие режима испытаний условиям образования ВТО в СЭУ, обусловленное соприкосновением одного торца металлической пластины с днищем камеры образования отложений, что приводит к ее прилипанию к днищу камеры. Кроме того, погрешность результатов обусловлена и неточностью дозирования заданного объема топлива, которая зависит от опыта лаборанта, его практических навыков.The disadvantage of the known prototype system in assessing the propensity to form WTOs of marine diesel and residual fuels for SECs is the mismatch of the test regime with the conditions for the formation of WTOs in SECs, due to the contact of one end of the metal plate with the bottom of the deposition chamber, which leads to its adhesion to the bottom of the chamber. In addition, the error in the results is due to the inaccuracy of the dosing of a given volume of fuel, which depends on the experience of the laboratory assistant, his practical skills.
Технический результат - повышение точности и достоверности оценки склонности к образованию высокотемпературных отложений топлив для СЭУ за счет приближения условий испытаний условиям применения топлив в условиях эксплуатации среднеоборотных, малооборотных дизелей и КУ.The technical result is an increase in the accuracy and reliability of assessing the tendency to form high-temperature deposits of fuels for SEC due to the approximation of test conditions for the use of fuels in operating conditions of medium-speed, low-speed diesel engines and KU.
Указанный технический результат достигается тем, что известная автоматизированная система для определения склонности моторных топлив к образованию высокотемпературных отложений, содержащая высокотемпературную камеру, соединенную в верхней части с дозатором пробы анализируемого топлива и связанную нижним торцом с камерой образования отложений, в днище которой установлен нагреватель, а внутри размещена металлическая пластина, установленная с возможностью регулирования угла наклона относительно оси падения несгоревшей капли, блок подачи подогретого воздуха в высокотемпературную камеру и камеру образования отложений и датчики температуры подаваемого воздуха, газов в высокотемпературной камере и в камере образования отложений, согласно изобретению, автоматизированная система дополнительно содержит блок управления работой системы, в качестве дозатора пробы анализируемого топлива применен лабораторный титратор, обеспечивающий подачу топлива каплями объемом от 0,01 см3 с интервалом времени между каплями не менее 1 с, высокотемпературная камера выполнена в виде цилиндра из нержавеющей стали, на наружной поверхности которого закреплена двухслойная теплоизоляция, цилиндр непосредственно соединен с источником электроэнергии с мощностью, достаточной для создания в камере температуры до 700°С, а металлическая пластина внутри камеры образования отложений размещена на металлической подставке и удалена от днища камеры, при этом входы блока управления системы соединены со всеми датчиками температуры, а соответствующие выходы - с управляющими входами дозатора пробы, нагревателем воздуха и нагревателем камеры образования отложений.The specified technical result is achieved by the fact that the known automated system for determining the propensity of motor fuels to form high-temperature deposits, containing a high-temperature chamber connected in the upper part to the sample analyzer of the analyzed fuel and connected with the lower end to the sedimentation chamber, in the bottom of which a heater is installed, and inside a metal plate is installed, installed with the ability to adjust the angle of inclination relative to the axis of incidence of unburned droplets, block supplying heated air to the high-temperature chamber and the scale formation chamber and the temperature sensors of the supplied air, gases in the high-temperature chamber and the scale formation chamber, according to the invention, the automated system further comprises a system operation control unit, a laboratory titrator is used as a sampler of the analyzed fuel sample to provide fuel droplets of volume 0.01 cm 3 with a time interval between the drops for at least 1 s, the high-temperature chamber is in the form of qi stainless steel indra, on the outer surface of which a two-layer thermal insulation is fixed, the cylinder is directly connected to an electric power source with a power sufficient to create a temperature of up to 700 ° C in the chamber, and a metal plate inside the deposition chamber is placed on a metal stand and removed from the bottom of the chamber, the inputs of the system control unit are connected to all temperature sensors, and the corresponding outputs to the control inputs of the sample dispenser, air heater and heater amers deposits.
На чертеже представлена блок-схема автоматизированной системы для определения склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию высокотемпературных отложений.The drawing shows a block diagram of an automated system for determining the propensity of marine diesel and residual fuels to the formation of high-temperature deposits.
Автоматизированная система для определения склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию высокотемпературных отложений содержит высокотемпературную камеру 1 (ВТК), камеру 2 образования отложений (КОО), блок 3 подогрева и подачи воздуха и блок 4 управления работой системы.An automated system for determining the propensity of marine diesel and residual fuels to form high-temperature deposits contains a high-temperature chamber 1 (VTK), a deposition chamber (COO) 2, an air heating and supply unit 3, and a system operation control unit 4.
Емкость 5 для топлива соединена с дозатором 6 подачи топлива, в качестве которого применен титратор (как вариант, титратор автоматический DL-55) [http://www.mtrus.com/lab/titrators/old_titrators/dl5x], способный обеспечить подачу топлива каплями объемом (V1) 0,01 см3 с интервалом времени между каплями (t) не менее 1 с.Fuel tank 5 is connected to a fuel dispenser 6, which is used as a titrator (as an option, a titrator automatic DL-55) [http://www.mtrus.com/lab/titrators/old_titrators/dl5x], capable of providing fuel drops with a volume (V 1 ) of 0.01 cm 3 with a time interval between drops (t) of at least 1 s.
Камеры ВТК 1 и КОО 2 являются основными узлами системы для создания условий, моделирующих процесс образования высокотемпературных отложений в дизеле и КУ, требуемую глубину превращения топлива с образованием отложений лака и нагара. Температурный режим камеры 1 и камеры 2 обеспечивается нагревательными элементами.The VTK 1 and KOO 2 chambers are the main units of the system for creating conditions simulating the process of formation of high-temperature deposits in diesel and KU, the required depth of fuel conversion with the formation of varnish and carbon deposits. The temperature regime of chamber 1 and chamber 2 is provided by heating elements.
Камера ВТК 1 представляет собой стальную трубу 7. Снаружи труба 7 покрыта асбестовым полотном 8 (например, полотном марки AT-16) [ГОСТ 6102-94] и стеклотканью 9 (например, тканью марки Т-11) [ГОСТ 19170-2001].The VTK 1 chamber is a steel pipe 7. Outside, the pipe 7 is covered with asbestos cloth 8 (for example, AT-16 cloth) [GOST 6102-94] and fiberglass 9 (for example, T-11 cloth) [GOST 19170-2001].
Температура газов внутри камеры 1 (T1) измеряется датчиком 10, установленным внутри.The temperature of the gases inside the chamber 1 (T 1 ) is measured by a sensor 10 installed inside.
В верхней части ВТК 1 закрыта крышкой 11, соединенной с трубой 7 резьбовым соединением и имеющей центральное отверстие, в котором установлен металлический стакан 12, посредством резьбового соединения. В днище стакана 12 герметично вставлена трубка 13 внутренним диаметром 0,1…0,3 мм для подачи испытуемого топлива дозатором 6 в ВТК 1.In the upper part of the VTK 1 is closed by a lid 11 connected to the pipe 7 by a threaded connection and having a central hole in which a metal cup 12 is mounted by means of a threaded connection. In the bottom of the glass 12, a tube 13 is tightly inserted with an inner diameter of 0.1 ... 0.3 mm for supplying the test fuel with dispenser 6 to VTK 1.
В нижней части ВТК 1 соединена с КОО 2. Соединение обеспечивается металлическим кольцом 14, под которым размещен теплоэлектроизолятор 15 (например, изготовленный из минеральной ваты) [ГОСТ 4640-93] и кольцевая прокладка 16 (например, изготовленная из фторопласта 4) [ГОСТ 1007-80]. Данное соединение обеспечивает электроизоляцию ВТК и КОО.In the lower part of the VTK 1 it is connected to KOO 2. The connection is provided by a metal ring 14, under which a heat insulator 15 (for example, made of mineral wool) [GOST 4640-93] and an annular gasket 16 (for example, made of fluoroplastic 4) [GOST 1007 -80]. This connection provides electrical insulation VTK and KOO.
Камера образования отложений 2 представляет собой полую герметичную емкость, соединенную с камерой 1.The deposition chamber 2 is a hollow sealed container connected to the chamber 1.
Температурный режим камеры 2 (Т2) контролируют датчиком 17, установленным на минимальном расстоянии от пластины 18. В металлическом стакане 7 и в камере 2 имеются штуцеры 19 подвода воздуха. В камере 2 имеется штуцер 20 выпуска отработавших газов. В днище КОО 2 установлен нагревательный элемент 21 плоской формы (изготовленный, например, из нихромовой проволоки Х20Н80) [ГОСТ 8803-89].The temperature regime of the chamber 2 (T 2 ) is controlled by a sensor 17 installed at a minimum distance from the plate 18. In the metal can 7 and in the chamber 2 there are air supply fittings 19. In the chamber 2 there is a nozzle 20 exhaust gas. A heating element 21 of a flat shape (made, for example, of nichrome wire X20H80) is installed in the bottom of KOO 2 [GOST 8803-89].
Пластина 18 для образования отложений установлена на металлической подставке 22, которую размещают через специальную дверцу (не показана) по центру КОО 2. Подставка 22 представляет собой трехзвенную опору, состоящую из нижнего, верхнего и вертикального участков. Нижний участок жестко скреплен с вертикальным, который в свою очередь шарнирно соединен с верхним с возможностью фиксации последнего с заданным углом наклона относительно оси падения несгоревшей капли в пределах 0…45° в зависимости от кинематической вязкости топлива. Пластина не соприкасается с нижним основанием внутри КОО 2. Температурные режимы ВТК 1 и КОО 2 обеспечиваются блоками нагрева 23, 24 и блоком 4 управления работой системы. В качестве блоков нагрева 23 и 24 могут быть использованы источники электроэнергии постоянного тока, подключаемые соответственно к трубе 7 и нагревателю 21 через терморегуляторы (например ТРМ-10 по ТУ 2411-016-46526536-2005) [http://www.owen.ru/documents/catalog/files/trm10.pdf].The plate 18 for the formation of deposits is mounted on a metal stand 22, which is placed through a special door (not shown) in the center of the CCW 2. The stand 22 is a three-link support, consisting of lower, upper and vertical sections. The lower section is rigidly bonded to the vertical, which in turn is pivotally connected to the upper with the possibility of fixing the latter with a given angle of inclination relative to the axis of incidence of the unburned droplet within 0 ... 45 ° depending on the kinematic viscosity of the fuel. The plate does not come into contact with the lower base inside the CCW 2. The temperature conditions of the VTK 1 and CCW 2 are provided by the heating units 23, 24 and the system control unit 4. As heating blocks 23 and 24, direct current power sources can be used, connected to the pipe 7 and heater 21, respectively, through thermostats (for example, TPM-10 according to TU 2411-016-46526536-2005) [http://www.owen.ru /documents/catalog/files/trm10.pdf].
В качестве датчиков 10 и 17 температуры использованы, например, термоэлектрические преобразователи ДТПL(ХК)-ЕХ и ДТПК(ХА)-ЕХ во взрывозащищенном исполнении по ТУ 2411-016-46526536-2005 [http://www.owen.ru/documents/catalog/files/termobreobr_ex.pdf]. Этими датчиками измеряют текущее значение температуры, которое поступает в блок 4 управления системы.As temperature sensors 10 and 17, for example, DTPL (ХК) -ЕХ and ДТПК (ХА) -ЕХ thermoelectric converters in explosion-proof execution are used in accordance with TU 2411-016-46526536-2005 [http://www.owen.ru/documents /catalog/files/termobreobr_ex.pdf]. These sensors measure the current temperature value, which enters the system control unit 4.
Воздух, подаваемый в камеры 1 и 2 с подачей (V2), подогревается в блоке 3 до температуры (Т3), в котором установлен воздушный нагреватель 25 (например, Аппарат горячего воздуха ГИБЛИ) [http://www.leister-rus.ru/component/page,shop.product_details/flypage,shop.flypage/product_id,23/category_id,4/manufacturer_id,0/option,com_virtuemart/Itemid,34/].The air supplied to chambers 1 and 2 with a supply (V 2 ) is heated in block 3 to a temperature (T 3 ), in which an air heater 25 is installed (for example, GIBLI Hot Air Apparatus) [http: //www.leister-rus .ru / component / page, shop.product_details / flypage, shop.flypage / product_id, 23 / category_id, 4 / manufacturer_id, 0 / option, com_virtuemart / Itemid, 34 /].
На выходе из блока 3 замеряется температура воздуха (Т3) датчиком 26, в качестве которого использован, например, термоэлектрический преобразователь ДТПL(ХК)-ЕХ или ДТПК(ХА)-ЕХ во взрывозащищенном исполнении по ТУ 2411-016-46526536-2005.At the outlet of block 3, the air temperature (T 3 ) is measured by a sensor 26, for which, for example, the DTPL (ХК) -ЕХ or DTPK (ХА) -ЕХ thermoelectric converter in explosion-proof design according to TU 2411-016-46526536-2005 is used.
В качестве блока 4 управления работой системы может быть использован персональный компьютер, как вариант, «Pentium 4» с памятью 100 Гб на жестком диске, оперативной памятью 1 Гб, частотой процессора - 2 ГГц, DVD-ROM. Для управления работой системы разработана программа проведения испытаний топлив.As a unit 4 for controlling the operation of the system, a personal computer can be used, as an option, “Pentium 4” with 100 GB of memory on the hard disk, 1 GB of RAM, processor frequency - 2 GHz, DVD-ROM. To control the operation of the system, a fuel testing program has been developed.
Выходы блока 4 связаны с управляющими входами блока подогрева и подачи воздуха 3, дозатора 6 подачи топлива, блоков 23 и 24 нагрева.The outputs of block 4 are connected to the control inputs of the heating and air supply unit 3, fuel dispenser 6, heating blocks 23 and 24.
В базу данных блока 4 внесены следующие режимные параметры системы: объем капли топлива (V1), интервал времени между каплями (t), температуры газов в ВТК (T1), KOO (Т2), температуры подаваемого воздуха (Т3), подача воздуха (V2), которые задают с учетом значения вязкости анализируемого топлива в соответствии с требованиями к качеству судовых дизельных и остаточных топлив (ISO 8217) (таблица 1).The following operational parameters of the system are included in the database of block 4: the volume of the fuel drop (V 1 ), the time interval between the drops (t), the temperature of the gases in the VTK (T 1 ), KOO (T 2 ), the temperature of the supplied air (T 3 ), air supply (V 2 ), which are set taking into account the viscosity of the analyzed fuel in accordance with the quality requirements of marine diesel and residual fuels (ISO 8217) (table 1).
В процессе испытаний значения от датчиков 10, 17, 26 поступают в блок управления 4, который по заданной программе сравнивает текущие значения с заданными и выводит автоматизированную систему на требуемый режим испытаний.During the test, the values from the sensors 10, 17, 26 enter the control unit 4, which, according to a given program, compares the current values with the set values and displays the automated system for the required test mode.
Автоматизированная система для определения склонности моторных топлив к образованию высокотемпературных отложений работает следующим образом. Работа включает два этапа: подготовительный и непосредственно испытания.An automated system for determining the propensity of motor fuels to form high-temperature deposits works as follows. The work includes two stages: preparatory and direct testing.
Этап 1. Подготовка к испытанию. Например, для топочного мазута 100 ГОСТ 10585, имеющего условную вязкость при 100°С 41 мм2/с.Stage 1. Preparation for the test. For example, for heating oil 100 GOST 10585, having a conditional viscosity at 100 ° C of 41 mm 2 / s.
Выставляют угол наклона пластины 45°.Set the inclination angle of the plate 45 °.
Включают блок 4 управления системы и установление значений параметров испытаний.The control unit 4 of the system and the establishment of the values of the test parameters are included.
Смешивают образец с толуолом в соотношении 4 к 1 по массе и помещают в емкость 5.The sample is mixed with toluene in a ratio of 4 to 1 by weight and placed in a container 5.
Устанавливают параметры подачи топлива (1 капля объемом 0,01 см3 в 5 с) и заполняют титратор 6 из емкости 5.Set the fuel supply parameters (1 drop with a volume of 0.01 cm 3 in 5 s) and fill the titrator 6 from the tank 5.
Готовят металлическую пластину 21 (промывают в спирто-толуольной смеси) и взвешивают. Массу пластины m1 заносят в блок 4.A metal plate 21 is prepared (washed in an alcohol-toluene mixture) and weighed. The mass of the plate m 1 is entered in block 4.
Помещают пластину 21 в КОО 2.Place plate 21 in CCW 2.
Включают нагрев ВТК 1, КОО 2, блока подогрева и подачи воздуха 3 и устанавливают требуемую подачу воздуха.Turn on the heating of VTK 1, KOO 2, heating and air supply unit 3, and set the required air supply.
Этап 2. Проведение испытанияStage 2. Testing
При достижении системой требуемых параметров испытаний: температуры газов в ВТК 1 - 700°С, КОО 2 - 400°С, подачи воздуха 25 л/мин, температуры подаваемого воздуха 150°С включают подачу топлива титратором.When the system reaches the required test parameters: gas temperatures in VTK 1 - 700 ° С, КОО 2 - 400 ° С, air supply 25 l / min, air supply temperature 150 ° С include fuel feed with a titrator.
Подача топлива осуществляется дозировкой 0,01 см3 1 раз в 5 секунд.Fuel is supplied in a dosage of 0.01 cm 3 once every 5 seconds.
С топливом, испытуемым в автоматизированной системе для определения склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию высокотемпературных отложений, происходят следующие превращения.The following transformations occur with the fuel tested in an automated system to determine the propensity of marine diesel and residual fuels to form high-temperature deposits.
Испытуемое топливо в капельно-жидком состоянии через трубку 13 подается в ВТК 1, где оно смешивается с воздухом, подогретым в блоке 3, и отдельными, свободно-падающими каплями, с заданным интервалом времени и дозировкой падает на пластину 18, установленную в КОО 2.The test fuel in the droplet-liquid state through the tube 13 is supplied to the VTK 1, where it is mixed with air heated in block 3, and individual, freely falling drops, with a given time interval and dosage falls onto the plate 18 installed in CCW 2.
Температуры ВТК 1 и КОО 2, а также температура подаваемого воздуха обеспечивает создание критических условий превращения подаваемого топлива, которые соответствуют условиям работы среднеоборотных, малооборотных дизелей и КУ и обеспечивают максимальное количество отложений на пластине 18.The temperatures of VTK 1 and KOO 2, as well as the temperature of the supplied air, provide the creation of critical conditions for the conversion of the supplied fuel, which correspond to the operating conditions of medium-speed, low-speed diesel engines and KU and provide the maximum amount of deposits on the plate 18.
При этом объем подаваемого воздуха задается таким образом, чтобы обеспечить соответствие значений коэффициента избытка воздуха в системе его диапазону в среднеоборотных, малооборотных дизелях и КУ (1,03…4,00). Длина трубы 7 позволяет топливу частично испаряться и в жидком состоянии попадать на наклонную металлическую пластину, устанавливаемую в КОО.In this case, the volume of supplied air is set in such a way as to ensure that the values of the coefficient of excess air in the system correspond to its range in medium-speed, low-speed diesels and KU (1.03 ... 4.00). The length of the pipe 7 allows the fuel to partially evaporate and in a liquid state to fall on an inclined metal plate installed in the CCW.
За период полета капли углеводороды топлива под действием высоких температур нагреваются, с ними происходят термодеструктивные превращения, окисляются, частично испаряются. Газовая фаза топлива интенсивно окисляется и в виде дыма выводится из КОО 2 через отводной патрубок 20. Неиспарившаяся часть топлива попадает на металлическую пластину 18, нагретую до температуры поверхностей деталей камеры сгорания и цилиндра среднеоборотного и малооборотного дизеля или деталей топочного пространства КУ. На металлической пластине происходит жидкофазное окисление углеводородов топлива, образование лака и нагара.During the flight period of the droplet, the hydrocarbons of the fuel heat up under the action of high temperatures, they undergo thermo-destructive transformations, oxidize, and partially evaporate. The gas phase of the fuel is intensively oxidized and is discharged in the form of smoke from KOO 2 through the exhaust pipe 20. The unevaporated part of the fuel enters the metal plate 18, which is heated to the temperature of the surfaces of the parts of the combustion chamber and cylinder of a medium-speed and low-speed diesel engine or parts of a KU furnace space. On a metal plate, liquid-phase oxidation of hydrocarbon fuels, the formation of varnish and soot occurs.
Таким образом, конструкция автоматизированной системы и задаваемые режимы обеспечивают протекание процесса образования ВТО судовых дизельных и остаточных топлив, аналогичного процессам в условиях применения.Thus, the design of the automated system and the preset modes ensure the flow of the WTO formation of marine diesel and residual fuels, similar to the processes in the application.
После 6 минут испытаний, что соответствует 0,7 см3 объема топлива, разбавленного толуолом, дозатором 6 прекращают подачу топлива, открывают дверцу КОО 2, достают пластину 18 и помещают в эксикатор для охлаждения на 40 мин, после чего проводят взвешивание для определения массы пластины m2. Значение массы m2 вводят в блок 4, который проводит расчет склонности топлив к образованию ВТО по следующей зависимости по разности масс пластинки после испытания и до испытания.After 6 minutes of testing, which corresponds to 0.7 cm 3 of the volume of fuel diluted with toluene, dispenser 6 cuts off the fuel supply, opens the door of KOO 2, removes plate 18 and places it in a desiccator for cooling for 40 minutes, after which weighing is carried out to determine the mass of the plate m 2 . The value of mass m 2 is introduced into block 4, which calculates the propensity of fuels to form a WTO according to the following dependence on the mass difference of the plate after the test and before the test.
где Мотл - масса отложений на пластине, г;where M exl is the mass of deposits on the plate, g;
m1 - масса пластины до испытания, г;m 1 is the mass of the plate before the test, g;
m2 - масса пластины после испытания, г.m 2 is the mass of the plate after the test,
Проводят необходимое количество параллельных определений.Conduct the required number of parallel determinations.
По окончании испытаний выключают питание системы.At the end of the test, turn off the power to the system.
При значениях показателя Мотл≤0,10 г топливо относят по предназначению для использования в среднеоборотных дизелях. При значении Мотл>0,10 г топливо относят по предназначению для применения в малооборотных дизелях и КУ.When the exponent M ≤0,10 g exc include fuel as intended for use in medium-speed diesels. With a value of M ex > 0.10 g, the fuel is assigned as intended for use in low-speed diesel engines and KU.
Для оценки точности метода проводилась его аттестация по первому этапу [Рекомендация. Организация и порядок проведения аттестации методов квалификационной оценки топлив, масел, смазок и специальных жидкостей. Общие требования: МИ 2833-2003: утв. ФГУП «ВНИИР» Госстандарта России 04.11.2003. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 15 с.].To assess the accuracy of the method, its certification was carried out in the first stage [Recommendation. Organization and procedure for certification of qualification methods for fuels, oils, lubricants and special fluids. General requirements: MI 2833-2003: approved. FSUE VNIIR of the State Standard of Russia 04.11.2003. - M .: Publishing house of standards, 2004. - 15 p.].
Проведенные испытания различных топлив позволили установить, что расхождения между результатами двух параллельных испытаний (Мотл) не превышают значений, указанных в таблице 2.The tests of various fuels made it possible to establish that the differences between the results of two parallel tests (M exc ) do not exceed the values indicated in table 2.
Из данных таблицы 2 следует, что значение сходимости не превышает 10% от среднего результата измерения при определении склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию ВТО в автоматизированной системе.From the data in table 2 it follows that the convergence value does not exceed 10% of the average measurement result when determining the propensity of marine diesel and residual fuels to form a WTO in an automated system.
Для проверки дифференцирующей способности разработанного метода оценены образцы товарных судовых топлив: мазут Ф5, СВТ, СВС, СВЛ, ИФО-180.To test the differentiating ability of the developed method, commodity marine fuels were evaluated: fuel oil F5, SVT, SVS, SVL, IFO-180.
Результаты оценки склонности топлив к образованию ВТО приведены в таблице 3.The results of evaluating the propensity of fuels for the formation of WTO are shown in table 3.
Отличие испытанных образцов по их склонности к образованию ВТО подтверждает чувствительность разработанного метода к составу топлива.The difference between the tested samples in their propensity for the formation of WTO confirms the sensitivity of the developed method to the composition of the fuel.
Достоверность получаемых результатов обеспечивается воспроизведением соответствия процесса образования ВТО в автоматизированной системе и СЭУ, высокой сходимостью результатов испытаний, не превышающей 2·10-5 кг, чувствительностью метода к изменению условий испытаний и возможностью их дифференциации по склонности к образованию ВТО.The reliability of the obtained results is ensured by reproducing the correspondence of the WTO formation process in the automated system and the SEC, the high convergence of the test results not exceeding 2 · 10 -5 kg, the sensitivity of the method to changing test conditions and the possibility of their differentiation with respect to the tendency to form the WTO.
Таким образом, за счет совокупности следующих существенных признаков: выполнение высокотемпературной камеры из стальной трубы 7, утепленной снаружи асбестовым полотном 8 и стеклотканью 9, установление пластины 18 на подставке 22, использование блока 4 управления работой автоматизированной системы, обеспечивающего подачу топлива в автоматическом режиме в систему, а также поддержание температурного режима в ВТК 1 и КОО 2 условия испытания топлива максимально приближаются к условиям применения судовых дизельных и остаточных топлив в среднеоборотных, малооборотных дизелях и КУ.Thus, due to the combination of the following essential features: the implementation of the high-temperature chamber from a steel pipe 7, insulated externally with an asbestos cloth 8 and fiberglass 9, installing a plate 18 on a stand 22, using an automated system control unit 4 for automatically supplying fuel to the system as well as maintaining the temperature regime in VTK 1 and KOO 2, the fuel test conditions are as close as possible to the conditions of application of marine diesel and residual fuels in medium borotny, low-speed diesels and KU.
Применение изобретения позволит повысить точность и достоверность оценки склонности судовых дизельных и остаточных топлив к образованию ВТО.The use of the invention will improve the accuracy and reliability of assessing the propensity of ship diesel and residual fuels to the formation of the WTO.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135283/05A RU2413222C1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Automated system for evaluation of tendency to form high temperature deposits in ship diesel and residual fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009135283/05A RU2413222C1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Automated system for evaluation of tendency to form high temperature deposits in ship diesel and residual fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2413222C1 true RU2413222C1 (en) | 2011-02-27 |
| RU2009135283A RU2009135283A (en) | 2011-03-27 |
Family
ID=44052575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135283/05A RU2413222C1 (en) | 2009-09-23 | 2009-09-23 | Automated system for evaluation of tendency to form high temperature deposits in ship diesel and residual fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2413222C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576764C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-03-10 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method for evaluation of tendency of motor petrol to formation of deposits in injectors of injection systems |
| RU2774646C1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-06-21 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Installation for assessing the tendency of jet engine fuels to form coke deposits |
-
2009
- 2009-09-23 RU RU2009135283/05A patent/RU2413222C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576764C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-03-10 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method for evaluation of tendency of motor petrol to formation of deposits in injectors of injection systems |
| RU2774646C1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-06-21 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Installation for assessing the tendency of jet engine fuels to form coke deposits |
| RU2784043C1 (en) * | 2022-08-30 | 2022-11-23 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method for assessing the tendency of diesel fuels to carbon formation |
| RU2792540C1 (en) * | 2022-09-19 | 2023-03-22 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method for determining weight of marine diesel, water and residue released during the settling of off-spec fuel oil with a deemulsifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009135283A (en) | 2011-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Smith et al. | Advanced distillation curve measurement with a model predictive temperature controller | |
| RU90567U1 (en) | INSTALLATION FOR DETERMINING THE INCLINATION OF SHIP DIESEL AND RESIDUAL FUELS TO FORMATION OF HIGH-TEMPERATURE DEPOSITS | |
| CN201803968U (en) | Device for assessing thermal coking and scale deposition of hydrocarbon oil | |
| RU2413222C1 (en) | Automated system for evaluation of tendency to form high temperature deposits in ship diesel and residual fuel | |
| Aminane et al. | Experimental study of the kinetics of degradation of n-dodecane under thermo-oxidative stress at low temperature and mechanism inferred | |
| CN102967618A (en) | Strong lubricant oil oxidation test device and test method | |
| JP3268600B2 (en) | Method and apparatus for determining knock resistance of automotive fuel | |
| US4209490A (en) | Reactor coking simulator | |
| RU90908U1 (en) | LIQUID ROCKET FUEL RESEARCH DEVICE | |
| RU2713001C1 (en) | Variable-temperature bomb calorimeter for determining specific volumetric combustion heat of combustible gas | |
| RU2280253C1 (en) | Method of estimating tendency of motor fuels for lacquer and carbon deposition | |
| CN209707461U (en) | Horizontal dual chamber coke activation energy analyzer | |
| RU2274851C2 (en) | Device for determining parameters of ignition and burning of solid materials | |
| CN105136853A (en) | Closed-cup flash point tester having disposable coaster and special-use press-compacting apparatus thereof | |
| RU223010U1 (en) | INSTALLATION FOR ASSESSING THE TENDENCY OF COMPRESSOR OILS TO FORM HIGH TEMPERATURE DEPOSITS | |
| Chaudhary et al. | Experimental Study on Burning Behavior of Crude Karanja Oil Pool Fire | |
| Ezeldin et al. | Physicochemical Properties of Blended Gasoline Samples Produced from Khartoum Refinery in Sudan | |
| US10996209B2 (en) | Device for analysing the sensitivity to the formation of deposit in a fuel, in particular a fuel used in aircraft | |
| RU2421697C2 (en) | Chamber for combustion of solid fuel in calorimetre under standard conditions | |
| RU2624848C1 (en) | Method of estimation of motor fuel tendency to high temperature deposits generation | |
| JP2648375B2 (en) | Method and apparatus for measuring the self-ignition ability of heavy oil under diesel conditions | |
| CN203949891U (en) | Gas/liquid self-ignition temperature test macro | |
| RU2267128C1 (en) | Method of and device for determining motor oil service group | |
| RU2817611C1 (en) | Test bench for investigating combustion processes of composite fuels | |
| SU1315874A1 (en) | System for investigating deposition and corrosion processes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150924 |