用显微镜对水乳化装置进行离线校准的方法研究

2018-11-09孙羽

汽车零部件 2018年10期

孙羽

(航空工业(新乡)计测科技有限公司，河南新乡 453019)

0 引言

随着现代工业的发展与科技的进步，液压系统与燃油系统中的污染物受到大家的广泛关注。在燃油系统中，固体颗粒、游离水、气泡是造成系统故障的主要污染物成分。随着燃油滤清器的使用，国际上制订并通过了许多试验标准，例如ISO 760-2007《水-卡尔费休法测定(一般方法)》、ISO 4020-1-1992《道路车辆燃油滤清器汽车压燃式发动机试验方法》、ISO/TR 13353-1994《内燃机用柴油和汽油滤清器——原始效率(粒子计数)、储尘能力和重量效率》、ISO 19438-2003《内燃机用柴油和汽油滤清器——用粒子计数法测定滤清效率和杂质储存能力》、SAE J 1488-1997《乳化的油水分离试验规程》、SAE J 1839-2010《粗糙微滴水/燃料分离试验规程》、ISO/TS 16332-2017《柴油机燃料水分离效果评定方法》。这些标准的制订为滤清器制造行业提供了统一的技术规范，广泛地用于评价燃油滤清器的固体颗粒滤清效率、容尘量以及水分离效率。

在油水分离实验中，油水混合物DSD的平均滴径与节流孔(孔板)的压差有关，不同品质的燃油混合得到的DSD也不相同。在没有在线滴径测量装置的情况下，无法确定水乳化装置下游产生的滴径大小，因此无法对水乳化装置进行在线校准。通过对下游混合液体进行取样，并用显微镜进行观测，发现显微镜可以成功观测到混合液体中的水滴并测得滴径尺寸，运用DT2000图像分析软件能够快速分析出滴径尺寸分布情况，所得到的数据可以用于校准分析水乳化装置，并得到平均滴径与孔板压差的相互关系曲线。

1 已知的平均滴径与孔板压差的关系

标准ISO/TS 16332-2006中已经给出了平均滴径与孔板压差在一系列条件下的相互关系公式。当孔板两侧的压差Δp0(102Pa)确定时，根据公式(1)可计算出小水珠的平均尺寸D50(μm)：

(1)

当小水珠的平均尺寸D50(μm)确定时，可根据公式(2)计算出孔板两侧的压差Δp0(102Pa)：

(2)

其中：r2是一个线性回归系数，是通过实验测得的92个点的实际数据所得。根据上述公式绘成曲线如图1所示。

根据上述公式计算得出的曲线数据如表1所示[1-2]。

图1 水珠平均滴径与孔板压差的关系

表1 经验公式得出的平均滴径对应的孔板压差

2 不同品质燃油所得平均滴径与孔板压差的关系

标准ISO/TS 16332-2017中给出了已经证明的不同品质燃油所对应的平均滴径与孔板压差的关系，如图2所示[3]。

图2 不同品质燃油所对应的平均滴径与孔板压差的关系

图2为两种不同试验燃油的平均滴径与孔板压差的典型关系曲线。可知：当平均滴径小于50 μm时，两种燃油的孔板压差相差5×104Pa以上；当平均滴径为50～150 μm时，孔板压差之差逐渐缩小至1.5×104Pa。随着孔板压差的减小，平均滴径的变化是巨大的。试验台中的燃油经过多次实验，油品品质必然发生变化。当试验燃油的品质发生由A到B(或由B到A)的变化时，如果仍然沿用原品质燃油测得的关系曲线或根据经验公式进行孔板的选择，必然造成试验结果的错误。例如A燃油的孔板压差为5×104Pa时对应的平均滴径为65 μm，B燃油的平均滴径为25 μm。

3 水乳化装置的校准

标准ISO/TS 16332-2017中给出了水乳化装置的校准方法，主要是使用在线滴径监测装置进行水乳化装置的校准。而在线滴径监测装置是通过与显微镜测试结果相比较进行校准，在没有在线滴径监测装置的情况下，直接运用显微镜对水乳化装置下游的混合液进行滴径监测不失为一个切实可行的办法。显微镜能够直观地显示滴径的尺寸与分布，配合DT2000图像分析软件能够快速分析出滴径尺寸分布情况，所得到的数据可以用于校准分析水乳化装置，并得到平均滴径与孔板压差的相互关系曲线，确保实验所选的孔板的准确性[3]。