（修理知识）柴油发电机燃油品质对其影响和理化评价指标

燃油的品质是影响柴油发电机使用年限和工作性能的关键要素，因此，应保证柴油的品质，不含有机械杂质或水份。由于不同国家和地区对燃油的命名和类别并不一致，为了逐步统一燃油的标准，国际标准化组织（ISO）近年来加强了柴油发电机燃料油分类及型号标准的制订作业，于2005年11月发布了第三版燃料油标准IS0 8217—2005（表1和2），取代了第二版燃料油标准IS0 8217—1996。修订后的标准，更符合柴油发电机燃料油行业的较新发展康明斯发电机调压板，为燃料油买家提供了便利，确保了燃料油的质量。

      柴油发电机的燃料是影响燃烧的重要条件之一。燃料的化学组成、物理性质和热值等都会对柴油发电机的燃烧产生影响。首先，燃料的十六烷值是危害柴油发电机燃烧的具体指标之一。十六烷值越高，燃料的自燃点越低，燃烧速度越快柴油发电机启动流程，燃烧越完全。其次，燃料中的硫含量也是影响柴油发电机燃烧的重要要素之一。硫含量越高，燃烧步骤中产生的硫化物也越多，对环境的危害越大。此外，燃料中的水分和机械杂质等也会危害柴油发电机的燃烧。因此，选型合适的燃料对于保证柴油发电机的燃烧品质和性能至关重要。

      柴油发电机工作时通过喷油咀、喷油泵发生的高喷射压力将柴油喷入汽缸。若采用含杂质和粉尘较多的劣质柴油，喷嘴容易被堵塞，使喷油咀作业压力减小，雾化效果减少而发生油滴，致使柴油与空气混合不充分，引起燃烧不充分。部分未燃烧柴油与废气一同被排出，动力性能减小，消耗增加。

      同时，在喷油器、喷油咀工作时，由于劣质柴油对喷油器的出油阀、出油阀柱塞偶件、喷油器柱塞偶件运动的腐蚀，过度研磨极易使喷油器、喷油嘴总成早期严重磨损，也使动力不佳，燃油消耗增加，排放增大。

      由于喷油器的柱塞、出油阀和喷油咀偶件的配合间隙很小，且在运行中需靠柴油进行润滑，因此，如操作灰尘和杂质较多的柴油会加快三大精密偶件的机械磨损。磨耗后的柱塞偶件会使密封性能大大减轻，使油泵的供油量迅速下降；速度愈低，节流功能降低，泄漏量愈大，供油量的减轻就愈显着，这对柴油发电机的起动和运行是很不利的。

      柴油中的杂质使磨损后的活塞环、缸套因为密封性能下降引起压缩力不足，造成动力无劲。若柴油中除了含有灰尘等不能燃烧的机械杂质外，还含有可溶解于柴油的有机酸和无机酸的盐类，将会增加积炭的坚硬性和腐蚀性，使缸套擦伤或粘着拉缸，造成缸套严重故障。

      如操作粘度过小的柴油会使柱塞和喷嘴的油膜断裂，造成润滑不佳，渗油增加，降低柴油在燃烧室中的贯穿深度，从而减轻柴油发电机的使用年限和输出容量。另一方面，粘度过度的柴油会使从喷油器射出来的柴油颗粒变大，不易很快地被加热、气化和氧化；因而将引起混合气不均匀，燃烧不完全，排气排黑烟，耗油比增大，柴油发电机的经济性下降。

      粘度的大小还会影响喷油器的供油量，粘度较小会使供油量降低；粘度大会使供油量增加，所以在实际作业中要随所用柴油粘度的变化，而相应地调节油泵供油量。

      如操作含硫量多的柴油，经燃烧后将生成过多的二氧化硫和三氧化硫气体，并在气缸和排烟管中遇到冷凝水时生成亚硫酸或硫酸，从而导致对喷油器、缸套、活塞的化学蚀损，并且含硫高的柴油燃烧后，会生成硬质积炭，擦伤缸壁，增加机械磨损。另外含硫的废气还会窜入曲轴箱，将大大增加润滑油沉淀物和促使润滑油老化变质，造成润滑状态恶化。

      如使用含水分较多的柴油，会成为喷油嘴和柱塞烧结与生锈，有些操作技术员在定期给喷油泵补充机油时，极少先将泵内的残油放尽后再更新机油，这样若输油泵或柱塞有泄漏情形，水就会随柴油流入泵体内，水比油重，所以水总是沉积在泵腔底部，而越积越多，到了一定程度，水就会随凸轮轴飞快的旋转而与机油搅成乳状。这样不仅正常的润滑被破坏，而且久而久之整个油泵内部的机件都有不一样程度的生锈状况，使柱塞偶件和油量调整系统变得不灵活，甚至被卡死。

      在温度偏低环境下，柴油中水份容易结冰或生成小颗粒的冰晶，致使柴油的混浊及堵塞滤芯，严重的话会中断供油。

      如使用残碳高或酸度过量的柴油，则会在燃烧室内形成过多积炭。喷油咀端部积碳引起喷雾效果下降，在尾气中形成黑烟。

      选型两种发火性能截然不一样的标准燃料，一种是发火性能好的正十六烷（脂肪烃），规定其十六烷值为100；另一种是发火性能很差的α-甲基萘（多环芳香烃），规定其十六烷值为0，将这两种标准燃料按不同的体积比例配成混合液，便可得到十六烷值从0到100的各种标准混合燃料（容积百分含量）。

      在规定的工作因素下，所试燃油与某一种标准混合燃料具有相同的发火性能（即有相同的滞燃期）时，该标准燃料的十六烷值即头所试燃油的十六烷值。

      十六烷值越高，燃油的自燃性能越好。但十六烷值过高，将使燃泄发生过热裂化而发生游离碳，造成冒黑烟而经济性下降，同时由于加工费用高而使得燃油的价格高；十六烷值偏低，则燃油的滞燃期长，使燃烧过程粗暴，启动和低负荷运转时难于发火和稳定

      衡量燃油自燃性能的指标，其测试仪器比较便宜。是表示燃油的着火性能与其密度和苯胺点的关系。

t——燃油的苯胺点（℃），利用相似易溶原理，将同体积燃油与苯胺混合加热成单一相溶液，然后冷却，当混合液刚开始浑浊时的温度；苯胺点越低（即溶解度越好），芳香烃含量越高，自燃性能越差；

      燃油蒸发性能指标，也即冷车起动性能指标，对滞燃期的物理准备过程有影响。其表示在某一温度下燃油所能蒸发掉的百分数。

      将100ml燃油加热蒸馏，馏出第一滴油时的温度（初馏点）到蒸馏到最后所能达到的较过热度（终馏点或干点）从初馏点到干点的温度范围称为馏程。

      在某一特定温度下的馏出物，一般用在某一温度下蒸发的百分数表示。燃油在低温下蒸发的百分数越高，说明所含的轻馏分越多。轻馏分的沸点低，蒸发速度快，能与空气较快地混合，燃烧转速也较快，柴油发电机冷车启动性能好，重馏分不容易蒸发，易不完全燃烧而生成积碳。因而高速机要使用轻馏分含量多的轻柴油，而低速机可操作含重馏分多的的燃油。但从燃烧质量来看，馏出温度也不宜偏低，否则馏分太轻，蒸发太快，压力升高速度太快，工作粗暴。因此不是轻馏分越多越好，而是各馏分构造的温度范围尽可能窄。

      轻馏分含量多的燃油，沸点低，蒸发快，易于空气混合和发火，即有利于冷车启动和燃烧，但蒸发速度过快，则燃烧易粗暴；重馏分含量多的燃油，沸点高，蒸发慢，不易于空气混合和发火，燃烧也慢，容易造成燃烧不完全而结碳。从油的质量上看，并非轻馏分越多越好，而是各馏分构造的温度范围应尽可能窄些，如柴油通常在250-350℃的中馏分居多为佳。

      1Kg燃油完全燃烧时放出的热量称为燃料的发热值（KJ/Kg或Kcal/Kg）。燃油的高温值分为高热值和低热值。高热值包含水蒸汽的汽化潜热；但在柴油发电机中燃气在发热下排出，汽化潜热不可能被利用，应扣除；扣除水蒸汽汽化潜热的热值称为低热值。在柴油发电机热力计算时要用低热值。不一样燃油的高温值不同，但差异不很大。重油的基准低热值为42000KJ/Kg（10030Kcal/Kg），轻油的基准低热值为42700KJ/Kg（10200Kcal/Kg，ISO规定为42707KJ/Kg）。

      燃油流动性能指标，反映液体分子间运动摩擦阻力的量度，对燃烧和管理都有影响（即燃油的雾化、过滤和泵送性）；粘度过大时，流动性能差，易造成供油中断，雾化不好而使燃烧不佳；粘度过小，流动性能好，但喷射装备偶件易润滑不良而磨损；粘度的大小有两种表示法，即绝对粘度和相对粘度，前者表示燃油分子间内摩擦系数的绝对值，有动力粘度和运动粘度两种；后者是在某一条件下测得的内摩擦系数的相对值，依测试仪器的不一样有恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度三种。

      燃油中所含硫的净重百分比。我国S%1%，轻油S%0.2%，重油S%《0.5-1.5%；中东、非洲S%＞3-4%。硫是燃油中的有害成分。

      指存在于油中的固体物质和溶于油中的金属盐，在规定的测定策略下无法燃烧的残余物，以重量百分数表示。灰分主要是燃烧后形成的金属氧化物和金属盐，除V?O?造成高温腐蚀外，主要是磨料磨损。

      用重量的PPM表示，是灰分的构造部分，燃烧后形成低熔点化合物。当汽缸壁和排烟阀的表面温度超过它们的熔点时这些固体粒子就熔化成液态附着在金属表面上，与金属发生氧化还原反应而腐蚀金属，即发热腐蚀。通常排气温度应控制在550℃以下，在海水漏入燃油中时将使钠含量增加。

      燃油中所含不溶于柴油和苯的固体颗粒（灰尘和沙粒）或沉淀物（溶渣）等占中重量的百分数称为机械杂质，这些杂质大多数是在运输和储存过程中混入的，它们不能燃烧，却能使喷孔堵塞，加剧喷油设备的磨损。燃油中的水分会减小燃油的过热值，易破坏正常发火，尤其是水分多时会使燃烧减慢，并破坏气缸润滑油膜。

      表示沥青占燃油的毛重百分数。是一种多环芳香烃，溶于苯而不溶于石蜡基油的黑褐色粉末状物质。它于悬浮分散形状存在于燃油中，是一种胶质分子团，沥青胶质分子团在混对中悬浮平衡状态被破坏而析出淤渣，使储存稳定性变坏，给燃油净化和燃烧造成困难，因此不同牌号的燃油该当尽量防止混装；在分油机的进油加热温度下（85-95℃）不易被分离，沥青很难燃烧，导致排烟冒黑烟，热效率下降，易于形成结碳，尤其是在喷孔外发生喇叭状的积碳，使雾化变坏，在燃油硫分含量高时形成的结碳非常牢固，不易除去，从而造成磨料损伤。

      燃油在隔绝空气的因素下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状的焦炭残余物称为残炭，残炭占试验油净重的百分数称为残炭值。残炭值表示燃油在燃烧程序中形成炭渣的倾向，并不表示形成结碳的数值。其对柴油发电机的危害是：使汽缸结碳造成热阻增加，致使发烫，磨损加剧，严重时会导致活塞环卡死和折断，喷孔堵塞，气阀咬死。

      燃油汽化后发生的蒸汽与空气混合气同火焰接触而闪火的较低温度，用来衡量燃油挥发成分发生爆炸或火灾危险性的指标。根据检测器具和策略的不一样，有开口和闭口闪点之分。闭口闪点比开口闪点低，常载闭口闪点。为保证发电机组安全要求燃油的闭口闪点应高于65℃（轻柴油除外），滑油的开口闪点在130-300℃之间；从防火防爆角度，只有在低于燃油闪点17℃的环境温度下倾倒燃油或敞开燃油容器才是安全的。注意：燃点：油闪燃后5S不熄灭的较低温度，同一种油料自燃点＞燃点＞闪点。

      燃油低温流动性和泵送性的重要指标。在规定的试验因素下燃油受冷后失去流动性时的温度称为凝点；燃油尚能流动的较低温度称为倾点（国外）；燃油滤器开始部分堵塞时的较低温度称为冷滤点；燃油开始变得混浊时的温度称为浊点。凝点等指标与燃油中的石蜡含量有关。燃油中的石蜡在温度减少时逐渐结晶析出，先析出少量细微的结晶，使原来透明的燃油变得混浊（浊点），进一步冷却石蜡结晶逐渐长大，形成网状的结晶骨架，结晶骨架把燃油包围起来，使整个燃油失去了流动性（凝点）。

      燃油的温度降低到浊点时将使滤器堵塞，供油中断，因此从使用的观点看，浊点比凝点更为重要。燃油的浊点至少应比使用温度低3-5℃（即浊点+3-5℃，是较低可泵送性温度），以防止在使用中析蜡。对于浊点较高的燃油操作中应进行预热。

      20°C时的燃油毛重与4°C时同体积水的毛重之比，目前柴油发电机行业采用密度（r15）。换算公式：

      在加装燃油计算实际加油量时应注意温度修正，可采用以上计算公式，也可通过查表计算。燃油的比重与其化学成分和馏分组成有关，烷属烃比重较小，芳香烃的比重较大；比重是燃油性能的间接指标，燃油的比重大，即间接表明其粘度大，重馏分多，芳香烃的含量多，CN低。

      按凝点不一样分为-50号、-35号、-20号、-10号、0号、10号六个等级，它们的凝点分别高于-50℃、-35℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃。于是选用轻柴油要根据当地冷天较低环境温度而定，一般较低环境温度应高出凝点温度5℃以上。

      轻柴油是质量较好、价格较贵的柴油燃料，适用于高柴油发电机保养流程、中速大容量柴油发电机。冬季操作柴油发电机一般选型-10号轻柴油，应急发电柴油发电机和高速发电柴油发电机可用0号轻柴油。

      燃油的品质问题造成的柴油发电机事故日益增加，减小了船用柴油发电机的作业安全性，对航运企业十分不利。因此有关各方都纷纷要求对船用燃油的品质加强控制，要求燃油类型标准化，并以此作为买卖方统一的质量指标。英国在1982年率先颁布了船用燃油标准（BSMA100:1982），国际柴油发电机协会（CIMAC）也在1982年提出了一个过渡性的船用燃油讲解型号标准分发各会员国，1987年国际标准化组织（ISO）颁布了“国际船用燃油标准ISO8217（现已采用8217:1996标准），这三种标准内容相近，要求各国参照执行。现在尽管已经有了统一的国际标准，但是即使是同一个石油公司生产的同一种型号的燃油，因为原油产地不一样，各种烃类的种类、比例的不一样，以及轻、重成分调合比例的不同，在性质上往往会有相当在的区别。用户应通晓这一状况，加装燃油时应注意在加油现场取有代表性油样并妥善保存，以备发生问题时有据可查。

（1）残渣油的规格从15种减为10种；与ISO 8217—1996标准相比，ISO 8217-2005标准的详细修改项为：

      下述表1和表2引荐的两种燃料油：馏分燃料油和残渣燃料油。

表1    IS0 8217—2005对馏分油的要求

表2   IS0 8217-2005对残渣燃料油的要求

      不同机型柴油发电机对燃油品质限制也不一样，英国在1982年率先颁布了燃油标准（BSMA100:1982），国际柴油发电机协会（CIMAC）也在1982年提出了一个过渡性的燃油引荐类型标准分发各会员国。1987年国际标准化组织（ISO）颁布了“国际燃油标准ISO8217”，要求各国参照执行，这三种标准内容相近。尽管已经有了统一的国际船用燃油标准，但实际供应燃油的品质乃相差很大，因此柴油发电机组加装燃油时应注意取得油样并妥善保存到所加燃油用完为止，以备有问题时有据可查和索赔。