应对航空涡轮燃料洁净度检验现状的措施

2014-12-24李正章王军华麦明荣王佰华

科技创新与应用 2014年36期

李正章　王军华　麦明荣　王佰华

摘要：文章从航空涡轮燃料增加了洁净性关于喷气燃料洁净性的要求将从固体颗粒物的重量统计变化为颗粒累积记数法的指标出发，简单的介绍了目前国内外航空涡轮燃料洁净度检测的现状及相关标准的内容。并从实际出发，阐述了应对措施所需注意的一些事项。

关键词：航空涡轮燃料；洁净度；固体颗粒污染物；颗粒分布

引言

中国航油有限责任公司安全技术监督部于2008年6月17日发布了关于对JetA-1型喷气燃料产品标准DEFSTAN91-91（第6版）的技术通告中说明该期发布的DEFSTAN91-91（第6版）替代DEFSTAN91-91（第5.2版），其中增加了洁净性的指标变化关于喷气燃料洁净性的要求将从固体颗粒物的重量统计，变化为颗粒累积记数法，拟采用的标准是英国石油协会的标准IP564航空涡轮洁净性测定方法-实验室颗粒记数器方法或IP565航空涡轮洁净性测定方法-移动颗粒记数器方法，颗粒记数法的执行日期为2009年6月30日。目前，自动颗粒记数方法评定航空涡轮燃料洁净性的检测技术在国内航空涡轮燃料的检测中还是空白，没有对应的标准。

1 航空燃料油洁净度标准的现状

航空燃料油洁净度是以航空燃料油中杂质和有害物质含量的大小来衡量，其中主要是水分，固体颗粒物的含量.就目前而言国内外对航空煤油中水分还没有纳入到质量指标之中，主要是因为在控制航空煤油的在外观和色度上的有较大的要求，当色度大于或等于30色号且清澈透明，就有数据显示航空煤油含水量小于30ppm[1]，达到质量指标的要求，因此就不需要再对水分大小进行重复规定。而固体颗粒污染物的测定方法有三种，微孔过滤重量法、比色法（目测）、颗粒计数器法[2]。

目前国内外航空燃料油固体颗粒污染物多采用的是微孔过滤重量法和比色法（目测），如我国国家标准GB438《1号喷气燃料》，GB1788《2号喷气燃料》分别规定燃油中应无机械杂质和水（用玻璃量筒目视检查），而俄罗斯国家标准10227和我们国家标准基本类似，但也明确规定当目视检查有争议的时候，要求用微孔过滤重量法的方法来检测，其固体颗粒污染物和机械杂质重量小于3ppm。美国军标MIL-T-5624J，MIL-T-83133C《航空涡轮发动机燃料》对JP-4，JP-5，JP-6，JP-8规定重量法固体颗粒物不超过1mg/L。我国国家标准GB6537《3号喷气燃料》也规定用重量法来测定燃料中的固体颗粒污染物，固体颗粒物重量不超过1mg/L。美国材料协会ASTMD1655《喷气3号航空涡轮发动机燃料》中固体颗粒物也是通过重量法来测定重量要求不超过1mg/l[1]。而重量法只能初略的估计固体颗粒污染物的总量，其自身存在局限性，重量法不能准确的反应固体颗粒物的大小、形状和分布情况，只是反应特定的大于微孔滤膜孔径的固体颗粒物总量，其准确度还受过滤元件的孔径精度，过滤时的压力和液体流速，过滤时环境的洁净度，以及液体转移中接触容器的洁净度、清洗样品用的试剂中颗粒物的大小、形状、容量有很大的关系。随着科学技术的展，颗粒计数法孕育而生，但就目前而言，颗粒计数器测定固体颗粒污染物的分布还主要用于机械制造、润滑油、液压传动系统等。测定方法有ISO11500避光原理计数器法，ISO4407显微镜计数法，我国的军标GJB380中的计数器法和显微镜法，IP564和IP565自动颗粒计数器法，其污染物等级分级划分一般采用如国际标准ISO4406或美国国家宇宙航行标准NAS1638，美国军工标准MILSTD1246A等少数先进的工业化国家制定的有关润滑油、液压油系统洁净度的标准，而我国在1993年修改采用ISO4406-1987，起草了自己的油液清洁度等级划分标准GB/T14039-1993《液压传动油液固体颗粒污染等级代号》，2002年修改采用ISO4406-1999，将GB/T14039-1993修订为GB/T14039-2002[3]。

随着航空器的高度集成，航空器对其燃料油质量要求也逐渐提高，颗粒计数技术的发展，为更为准确的定性、定量描述和评定油液的清洁度，实施对油液的污染控制和防治提供了技术上的保证，因此有必要重新制定油液清洁度的检测标准。而国内目前用颗粒计数器法对发动机燃料用油中的固体颗粒污染物分布测试的标准方法还是空白。经国外内燃机行业大量试验结果得出，5～50微米的杂质颗粒，对发动机性能会产生危害，而其中20～30微米的颗粒危害性最大，颗体粒物的大小直接影响飞机燃气涡轮发动机燃油泵-调节器的工作性能，对发动机的供油过滤系统有直接的影响[4]，可见在油品中固体颗粒物大小分布情况的测定意义非常巨大，需要建立相应的标准加以规范是迫在眉睫。

2 应对此新增检验项目所要注意的事项

2.1 检验标准的收集和整理

中国航油有限责任公司安全技术监督部关于喷气燃料洁净性的要求将从固体颗粒物的重量统计，变化为颗粒累积记数法，拟采用的标准是英国石油协会的标准IP564航空涡轮洁净性测定方法-实验室颗粒记数器方法或IP565航空涡轮洁净性测定方法-移动颗粒记数器方法；两个标准都是英国石油协会标准，目前国内较少使用，因此要及时的和有该仪器销售的仪器商索要此标准或其他途径购买，熟悉标准内容，并将标准内的各项引用的标准和一些对应的国际和国家标准收集齐全，并进行解析和对比。

2.2 选购仪器注意事项

IP564和IP565两个标准都是采用的是激光粒度散射法测定固体颗粒污染物的分布，原理是当光线通过不均匀介质时，会发生偏离其直线传播方向的散射现象，它是由吸收、反射、折射、透射和衍射的共同作用引起的。散射光形式中包含有散射体大小、形状、结构以及成分、组成和浓度等信息。因此，利用光散射技术可以测量颗粒群的浓度分布与折射率大小，还可以测量颗粒群的尺寸分布[5]。但评价和使用某种激光粒度仪时，要综合考虑使用该仪器的对象和检测的颗粒大小。依据标准要求和自己的实际情况，在实验室购置仪器时科学并客观地评价某种激光粒度仪的性能，主要需要了解以下方面的内容[5]：

2.2.1 采用的光学理论模式。目前激光粒度法测定的理论有Fraunhofer衍射和Mie散射理，Fraunhofer衍射适用的条件为：仪器测量的下限大于3微米，或被测颗粒是吸收型且粒径大于1微米的，Mie散射理是当仪器测量下限大于1微米或用测量下限小于3微米的仪器去测量远大于1微米的颗粒时。Mie散射理论复杂，数据处理量大，有些厂家就采用近似的Mie理论，造成适用范围受限制，漏检几率增大甚至结果出现很大偏差等问题，但Mie散射原理也有其应用的局限性，选择仪器时应先考虑其光学原理。

2.2.2 粒度测量范围。首先要求我们熟悉检验的对象和标准要求，不能仅限于标准要求的范围，更要看超出主探测器面积的小颗粒散射如何检测。另外，仪器量程的中段精度最高，越靠近测量范围的边缘，精度越低，因此选择仪器时粒度测量范围应该留有余量，以保证仪器的适用性更广。在判断仪器性能时，建议用量程的最细和最粗颗粒样品去测试一下或和其他实验室进行比对，而并不是单单用随机的标样测试一下，这样就有可能忽略系统误差。

2.2.3 探测器。因为激光衍射光环半径越大，光强越弱，容易造成小颗粒信噪比降低而漏检，所以对小颗粒分布的检测能体现仪器的好坏。增加探测器数目，减少颗粒信号的漏检，可提高测量结果的满意程度。

2.2.4 准确性和重复性指标。准确性和重复性指标越高越好，一般采用美国的NIST标准颗粒样品检测，在购置时先考虑标样的购置。

2.2.5 扫描速度。扫描速度快可提高数据准确性、重复性和稳定性。不同厂家的仪器扫描速度不同，通常从1次/秒到2000次/秒。一般来讲，循环扫描测试次数越多，平均结果的准确性越好，故速度越快越好。

2.2.6 通道数。在激光粒度仪中通道数实际为检测器受光面积数，它有一个理论与实际的最优值：偏少，接受的散射光不充分，准确度差；偏多，灵敏度太高，导致重复性差。可以通过采样速度、测量时间、准确度和通道数等指标全面衡量，更重要的要要符合标准要求。

2.2.7 仪器和标准的符合性。标准是检验工作的规范和准则，在油品的检验工作中多是条件性试验，不同的条件设定得到的结果差异可能很大，因此要注意仪器适用的标准。不同的标准检验的原理，方法。仪器、范围、精密度等都有差异，因此在选者仪器时非常重要的一点是仪器的标准符合性。这一点非常重要。

2.2.8 仪器的检验鉴定。就是通过什么手段来了解仪器是否处在良好的工作状态，如何计量等。

3 结束语

我国的航空涡轮燃料污染物的控制和洁净度的检验标准还不够完善，为了提高涡轮燃料洁净度的等级，需加快建立关于航空涡轮燃料洁净度的检验标准方法以及其他发动机燃料颗粒污染物分布的检验标准和质量标准，并在应对增加的航空涡轮燃料洁净度检验项目所涉及的标准和仪器应多注意的一些事项。

参考文献

[1]欧阳军.航空燃料油清洁度标准现状与污染控制[J].航空标准化和质量，1996：19-21.

[2]张永轩.机械制造中洁净度值的控制和测定[J].航空工业技术，1989：26-29.

[3]周亚斌.油液洁净度标准及检测方法[J].润滑油，2008（2）：64-66.