ГОСТ Р 52709-2007 Топлива дизельные. Определение цетанового числа.
ГОСТ Р 52709-2007
Группа Б19
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОПЛИВА ДИЗЕЛЬНЫЕ
Определение цетанового числа
Diesel fuels. Determination of cetane number
ОКС 75.160
ОКСТУ 0209
Дата введения 2007-07-01
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым Акционерным Обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИНП") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 февраля 2007 г. N 9-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к стандарту АСТМ Д 613-05 "Стандартный метод определения цетанового числа дизельных топлив" (ASTM D 613-05 "Standard test method for cetane number of diesel fuel oil"). При этом в него не включены приложения и сноски, которые нецелесообразно применять в национальном стандарте. Наименования этих приложений приведены в приложении Е.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет
Введение
В настоящий стандарт включены дополнительные по отношению к стандарту АСТМ Д 613-05 требования, отражающие потребности национальной экономики и особенности изложения национальных стандартов (в соответствии с ГОСТ Р 1.5), а именно:
- в разделе "Нормативные ссылки" приведен перечень национальных стандартов;
- в приложении Е приведен перечень приложений стандарта АСТМ Д, не включенных в настоящий стандарт.
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения характеристики воспламеняемости дизельного топлива в единицах условной шкалы цетановых чисел с использованием стандартного одноцилиндрового четырехтактного форкамерного дизельного двигателя с переменной степенью сжатия. В качестве такого стандартного одноцилиндрового двигателя в настоящее время в Российской Федерации применяют двигатели зарубежного производства моделей CFR F-5 и отечественного производства ИДТ-90, ИДТ-69. Далее установки на базе указанных моделей обозначены соответственно как CFR и ИДТ. Особенности определения цетановых чисел для двигателя модели ИДТ-69 с использованием метода "совпадения вспышек" приведены в приложении А.
1.2 Шкала цетановых чисел охватывает диапазон от 0 до 100, но практическое определение цетановых чисел проводят в диапазоне от 30 до 65.
1.3 Значения параметров рабочих режимов устанавливают в единицах СИ. Значения в скобках являются значениями в системе единиц "дюйм-фунт", измерения в этой системе допускаются в связи с наличием широкого набора созданной с ее использованием дорогостоящей инструментальной оснастки.
1.4 Настоящий стандарт не содержит рассмотрение всех вопросов безопасности, сопутствующих его использованию. Ответственность за установление соответствующих мер по технике безопасности и охране здоровья и за применение регламентирующих ограничений перед использованием возлагается на пользователя стандарта. Предосторожности, характерные для настоящего стандарта, изложены в приложении В и в соответствующих пунктах.
1.5 Дополнения, отражающие потребности экономики страны, выделены курсивом.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на нормативные документы, перечень которых приведен в приложении Г, а также:
ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб
ГОСТ 12026-76 Бумага фильтровальная лабораторная. Технические условия
ГОСТ 21743-76 Масла авиационные. Технические условия
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями
3.1 принятое эталонное значение ARV: Значение, служащее в качестве эталона, и которое может быть установлено:
- теоретически или на основе научных положений,
- определено или сертифицировано на основе экспериментальных работ какой-либо национальной или международной организацией.
- согласовано или сертифицировано на основе экспериментальных работ по сотрудничеству в рамках научных или инженерных групп.
Пояснение
В контексте настоящего метода испытания предполагают, что принятое эталонное значение применяют к цетановому числу конкретных эталонных материалов, определенному эмпирически в воспроизводимых условиях национальной группой или другой признанной испытательной организацией.
3.2 цетановое число: Показатель воспламеняемости дизельного топлива, полученный сравнением данного топлива с эталонными топливами при испытаниях с применением стандартизованного двигателя [4].
Пояснение
В контексте настоящего метода испытания предполагают, что воспламеняемость характеризуется задержкой воспламенения топлива в стандартизованном двигателе в контролируемых условиях степени сжатия, расхода и времени впрыска топлива.
3.3 степень сжатия: Отношение общего объема камеры сгорания, включающего форкамеру, при нахождении поршня в нижней мертвой точке к общему объему камеры сгорания при нахождении поршня в верхней мертвой точке.
3.4 задержка воспламенения: Период времени в градусах угла поворота коленчатого вала между началом впрыска топлива и началом его горения.
3.5 установка угла опережения впрыска (опережение впрыска): Установка момента времени в градусах угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки, при котором происходит впрыск топлива в камеру сгорания в цикле сжатия [5].
3.6 условия повторяемости: Условия получения за короткий промежуток времени независимых результатов одним и тем же методом для одних и тех же образцов в одной лаборатории одним оператором при применении одного и того же оборудования [5].
Пояснение
В контексте настоящего метода под коротким промежутком времени между двумя определениями понимают интервал времени, который должен быть не менее времени, необходимого для проведения испытания одной пробы, но не более времени, в течение которого сохраняются характеристики пробы топлива, испытательного оборудования, окружающей среды.
3.7 условия воспроизводимости: Условия получения независимых результатов одним и тем же методом для одних и тех же образцов в различных лабораториях различными операторами при применении различного оборудования [5].
3.8 измеритель цетанового числа (измеритель задержки воспламенения): Измерительный прибор, который отображает опережение впрыска и задержку воспламенения, получаемые на основании сигналов многоканальных первичных измерительных преобразователей (датчиков).
3.9 контрольное топливо: Топливо для дизельных двигателей с выбранными характеристиками, которое имеет номинальное цетановое число, полученное при проведении испытаний по методу круговых испытаний в условиях воспроизводимости - для проверки пригодности установки для определения цетановых чисел.
3.10 датчик воспламенения для указания начала воспламенения: Первичный измерительный преобразователь давления, на который воздействует давление в цилиндре двигателя.
3.11 показания микрометра маховичка: Условное числовое значение степени сжатия, полученное по микрометрической шкале, указывающей положение поршня, обеспечивающего переменную степень сжатия в форкамере двигателя.
3.12 давление открытия форсунки: Давление топлива, преодолевающее сопротивление пружины, которая удерживает иглу (штифт) распылителя форсунки в закрытом положении и, вследствие этого, вынуждает ее подняться и осуществить впрыск топлива распылением из сопла форсунки.
3.13 датчик впрыска: Первичный измерительный прибор, предназначенный для регистрации момента начала перемещения иглы (штифта) форсунки - начала впрыска топлива.
3.14 первичные эталонные топлива: Цетан, гептаметилнонан (ГМН) или альфаметилнафталин (АМН) и смеси данных материалов с подобранным по объему составом, определяющие в настоящее время шкалу цетановых чисел. При использовании в качестве первичного эталона ГМН цетановое число эталонной смеси определяют согласно зависимости:
Цетановое число =% цетана + 0,15 (% ГМН). (1)
Пояснение
Применительно к настоящему методу условная шкала цетановых чисел первоначально была определена как процентное содержание по объему н-цетана (нормального цетана) в смеси с альфаметилнафталином (АМН), где н-цетану было присвоено значение 100, а АМН было присвоено нулевое значение (0). Замена АМН на ГМН в качестве низкоцетанового компонента была проведена в 1962 году в целях использования материала, характеризующегося лучшей устойчивостью при хранении и доступностью. Для ГМП было определено цетановое число 15 на основании определения его цетанового числа с использованием смесей цетана и АМН в качестве первичных эталонных топлив.
3.15 опорные датчики: Первичный измерительный прибор (приборы), установленный над маховиком двигателя, срабатывающий при прохождении индикатора, расположенного на маховике, и предназначенный для регистрации момента прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и калибровки измерителя задержки воспламенения.
3.16 вторичные эталонные топлива: Смеси, составленные в объемном соотношении из двух отобранных партий смесей углеводородных топлив, обозначаемые:
- Т-топливо (высокоцетановое) и U-топливо (низкоцетановое), где каждая партия Т-топлива и U-топлива калибруется Национальной группой взаимодействия по дизелям АСТМ в разнообразных сочетаниях путем сопоставления со смесями первичных эталонных топлив или
- В-топпиво (высокоцетановое) и Н-топливо (низкоцетановое), где каждая партия В-топлива и Н-топлива калибруется лабораторией ОАО "ВНИИНП" на основе экспериментальной работы в сотрудничестве с нефтеперерабатывающими заводами Российской Федерации в разнообразных сочетаниях путем сопоставления со смесями первичных эталонных топлив.
4 Сущность метода
Цетановое число дизельного топлива определяется путем сравнения характеристик его сгорания в двигателе с характеристиками сгорания смесей эталонных топлив с известными цетановыми числами в стандартных рабочих условиях испытания. Это сравнение проводится по отсчетам, полученным на маховичке, для образца и двух используемых эталонных топлив с цетановыми числами большим и меньшим, чем у образца (процедура "взятия в вилку"), путем изменения степени сжатия для получения требуемого угла задержки воспламенения, что позволяет провести интерполяцию цетанового числа в единицах отсчета по маховичку устройства изменения степени сжатия.
5 Значение и использование
5.1 Цетановое число представляет собой показатель, характеризующий зависимость самовоспламеняемости топлива от сжатия в дизельных двигателях.
5.2 Настоящий метод испытания предназначен для использования изготовителями двигателей, специалистами в области нефтепереработки и поставщиками, а также в оптовой торговле в качестве одной из основных характеристик топлив для дизельных двигателей.
5.3 Цетановое число определяется на испытательном двигателе форкамерного типа, работающем при постоянной частоте вращения и постоянной нагрузке. Взаимосвязь результатов, полученных на испытательном двигателе и двигателях других моделей, работающих с переменной частотой вращения и переменной нагрузкой, до конца еще не определена.
5.4 Настоящий метод может быть использован для таких нетрадиционных топлив, как синтетические продукты, растительные масла и тому подобное. Однако зависимости между их оценками по настоящему методу и эксплуатационными характеристиками таких материалов применительно ко всему диапазону двигателей до конца еще не определены.
6 Помехи
6.1 Предупреждение - Избегать попадания солнечного света и света ламп дневного освещения на образцы топлива и эталонные образцы.
6.1.1 Ультрафиолетовые волны длиной менее 550 нм даже за короткий период времени могут вызвать химические реакции в образцах и значительно повлиять на конечные результаты определения цетанового числа.
6.2 Газы и испарения, присутствующие в зоне работы установки для определения цетанового числа топлива, могут оказывать значительное влияние на результат определения цетанового числа.
6.3 Настоящий метод определения непригоден для оценки цетановых чисел дизельных топлив с жидкостными свойствами, которые препятствуют перетеканию топлива под действием силы тяжести в топливный насос или подаче через распылитель форсунками.
7 Аппаратура
7.1 Установка
В настоящем методе определения используется одноцилиндровый четырехконтактный двигатель внутреннего сгорания, который состоит из стандартного картера, цилиндра со съемной головкой форкамерного типа, термосифонной рециркуляционной системы охлаждения водяной рубашки, топливной системы, включающей несколько топливных баков с распределительным устройством, топливного насоса, узла форсунки со специальным распылителем топлива, пульта электрического управления и регулирования, системы выпуска отработанных газов. Двигатель соединен через ременную передачу с электромотором, который предназначен для пуска двигателя, а также (в качестве тормоза) - для поддержания постоянной частоты вращения при работе двигателя на топливе (см. рисунки 1 и 2).
Рисунок 1 - Установка ИДТ-90 для определения цетанового числа
Рисунок 2 - Установка CFR F-5 для определения цетанового числа
7.1.1 Подробное описание основного, вспомогательного и сопутствующего двигателю оборудования изложено в инструкции по его эксплуатации.
7.2 Приборы
Для настоящего метода определения используют измерительные приборы для регистрации установки угла опережения впрыска и задержки воспламенения, а также термометры, манометры, амперметры и другие приборы общего назначения.
7.2.1 Измеритель цетанового числа (измеритель задержки воспламенения) является основным прибором, который используется для настоящего метода определения.
7.2.2 Подробное описание основных, вспомогательных и сопутствующих средств измерений изложено в инструкциях по эксплуатации.
7.3 Оборудование для составления эталонных топлив
7.3.1 Необходимо использовать калиброванные бюретки или другую мерную посуду с максимальным допустимым отклонением по объему ±2%. Калибровка должна проверяться в соответствии с Руководством [6].
7.3.2 Для настоящего метода применяется смешивание эталонных топлив по объему в требуемом соотношении. Температуры смешиваемых топлив не должны отличаться более чем на 3 °С. Ошибка в оценке цетанового числа топлива пропорциональна ошибке при приготовлении смеси. Для смешивания необходимо использовать набор из двух бюреток или из двух мерных цилиндров. Отмеренное количество смеси следует сливать в стеклянную, металлическую или пластиковую емкость и тщательно перемешивать перед тем, как ввести его в топливную систему двигателя.
7.3.3 Информация об аппаратуре и методика смешивания эталонных топлив для установок CFR приведена в приложении Б.
7.4 Вспомогательная аппаратура
7.4.1 Стенд для проверки распылителя форсунки
Проверка распылителя форсунки должна всякий раз, когда распылитель форсунки снимают и устанавливают на место для того, чтобы убедиться в том, что начальное давление, при котором происходит впрыск топлива, отрегулировано правильно. Также важно проверить форму распыла топлива из форсунки. Выпускаемые стенды для проверки распылителя форсунки, в состав которых входит ручной поршневой насос с манометром и резервуаром для топлива, можно приобрести как стандартное оборудование, предназначенное для технического обслуживания и текущего ремонта дизельных двигателей.
7.4.2 Специальные инструменты для технического обслуживания и текущего ремонта
Для простого, удобного и эффективного технического обслуживания и текущего ремонта двигателя установки следует использовать ряд специализированных инструментов и измерительных приборов. Перечни описания инструментов и приборов можно получить у изготовителей установок и в организациях, предлагающих инженерно-техническое и сервисное обеспечение настоящего метода испытания.
8 Реактивы и материалы
8.1 Хладагент рубашки охлаждения цилиндра
Воду в качестве хладагента в рубашке охлаждения цилиндра двигателя следует использовать в лабораториях, которые расположены на такой высоте над уровнем моря, при которой температура кипения воды составляет (100±2) °С. В лабораториях, расположенных на большей высоте над уровнем моря, в качестве хладагента следует использовать воду с добавкой технического антифриза на основе этиленгликоля в количестве, достаточном для того, чтобы удовлетворить требованию по температуре кипения. Также хладагент должен содержать многофункциональную присадку для воды, чтобы свести к минимуму коррозию и образование накипи, что может повлиять на отвод тепла от цилиндра и, следовательно, на результаты оценки воспламеняемости топлива.
8.1.1 Вода реактивная типа IV, соответствующая [2].
8.2 Моторное смазочное масло
Необходимо использовать масло, по вязкости и марке соответствующее инструкции по эксплуатации установок:
- для двигателя установки ИДТ - масло авиационное марки МС-20 по ГОСТ 21743.
8.3 Первичные эталонные топлива
Предупреждение - Первичное эталонное топливо - горючее вещество. Пары вредны (приложение В).
8.3.1 Цетан (н-гексадекан) чистотой не менее 99,0%, определяемой путем хроматографического анализа, следует использовать в качестве компонента с цетановым числом, равным 100.
8.3.2 Гептаметилнонан (2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан) чистотой не менее 98%, определяемой путем хроматографического анализа, следует использовать в качестве компонента с цетановым числом, равным 15.
8.3.3 Альфаметилнафталин (АМН) чистотой не менее 98%, определяемой путем хроматографического анализа, следует использовать в качестве компонента с цетановым числом, равным 0.
8.4 Вторичные эталонные топлива*, как правило, использовать для проведения ходовых испытаний топлив. Полученные при калибровке данные используют для построения таблицы, в которой представляют цетановые числа смесей вторичных эталонов с различными объемными процентными концентрациями.
_________________
* Вторичные эталонные топлива должны быть калиброваны Национальной группой взаимодействия по дизелям АСТМ (топлива Т и U) или лабораторией ВНИИНП (топлива В и Н).
Предупреждение - Вторичное эталонное топливо - горючее вещество. Пары вредны (приложение В).
8.4.1 Т-топливо - дизельное топливо с цетановым числом, как правило, в диапазоне от 73 до 75.
8.4.2 U-топливо - дизельное топливо с цетановым числом, как правило, в диапазоне от 20 до 22.
8.4.3 В-топливо - дизельное топливо с цетановым числом, как правило, в диапазоне от 75 до 77.
8.4.4 Н-топливо - дизельное топливо с цетановым числом, как правило, в диапазоне от 17 до 19.
8.4.5 Хранить и использовать Т-топлива, U-топлива, В-топлива и Н-топлива следует при температуре выше 0 °С (32 °F) во избежание возможного образования осадка из твердых частиц, что в особенности касается Т-топлива. Перед использованием топлива, хранящегося в емкости при низкой температуре, его следует подогреть до температуры, как минимум, на 15 °С (27 °F) превышающей температуру его помутнения. Топливо следует выдержать при данной температуре в течение не менее 30 мин, а затем тщательно перемешать.
Предупреждение - Контрольное топливо - горючее вещество. Пары вредны (приложение В).
8.5 Контрольные топлива
В качестве контрольных топлив могут быть использованы:
А - дизельные топлива, соответствующие классу N 2D для дистиллятных топлив согласно спецификации [1].
Б - контрольное топливо "Д" - смесь, состоящая из 80% объемных декалина с 20% объемных цетана.
Декалин, используемый в качестве компонента контрольного топлива Д, должен иметь чистоту, определяемую путем хроматографического анализа, не менее 85.
8.5.1 Контрольное топливо с низким цетановым числом, соответствующее топливу А (8.5) с цетановым числом, как правило, в диапазоне от 38 до 42.
8.5.2 Контрольное топливо с высоким цетановым числом, соответствующее топливу А (8.5) с цетановым числом, как правило, в диапазоне от 50 до 55.
8.5.3 Контрольное топливо Д, соответствующее топливу Б (8.5) с номинальным цетановым числом 47,0.
9 Отбор проб
9.1 Отбор проб следует проводить в соответствии с Руководством [3], [10] или в соответствии с ГОСТ 2517.
9.2 Перед проведением испытания двигателя температура проб должна быть доведена до температуры, составляющей, как правило, от 18 °С до 32 °С.
9.3 Фильтрация
При необходимости перед проведением испытания двигателя пробы могут быть профильтрованы через фильтровальную бумагу Типа 1 Класса А [7] или по ГОСТ 12026 при комнатной температуре и атмосферном давлении.
10 Основные монтажные наладочные параметры установки двигателя, приборов и стандартные рабочие условия
10.1 Монтаж установки и ее приборного оснащения
Установка, включающая двигатель и контрольно-измерительную аппаратуру, размещается на соответствующем фундаменте с подводкой к нему соответствующих коммуникаций. Для выполнения этого требуется инженерно-техническая поддержка и пользователь установки обязан обеспечить соблюдение всех государственных, местных законов и требований, относящихся к устанавливаемому оборудованию.
10.1.1 Для правильной работы испытательной установки ее необходимо собрать и отрегулировать в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Некоторые из регулировочных параметров устанавливаются техническими условиями на составные элементы, другие - во время сборки двигателя, прочие же являются режимами работы двигателя, которые должен контролировать и регулировать оператор в ходе проведения испытаний.
10.2 Условия проведения испытаний
10.2.2 Синхронизация работы клапанов
Двигатель работает в четырехтактном цикле при двух оборотах распределительного вала на каждый рабочий такт (сгорание топлива). Критическими являются моменты, которые возникают при приближении поршня к верхней мертвой точке (ВМТ): открытие впускного клапана и закрытие выпускного клапана. Требования к процедуре измерения и регулировки этих моментов указаны в инструкции по эксплуатации установок.
10.2.3 Регулировка момента подачи топлива из топливного насоса
10.3 Наладочные параметры и рабочие режимы двигателя
10.3.1 Направление вращения двигателя
Вращение коленчатого вала - по часовой стрелке, если смотреть на двигатель спереди.
10.3.2 Угол опережения впрыска топлива составляет 13,0° до прохождения поршнем мертвой точки (ВМТ) как для образца, так и для эталонных топлив.
10.3.3 Давление открытия распылителя форсунки составляет (10,3±0,34) МПа (1500±50) фунт/кв. дюйм).
10.3.5 Температура в канале охлаждения форсунки составляет (38±3) °С.
10.3.6 Зазоры в клапанах
10.3.6.1 Двигатель заглушен и находится в холодном состоянии.
Зазор между штоком клапана и полусферой коромысла клапана, установленный в соответствии со следующими приблизительными размерами при монтаже перед началом работы двигателя, как правило, будет служить гарантией регулирования зазора при работающем и разогретом двигателе:
|
|
для двигателя установки CFR: | впускной клапан 0,075 мм (0,004 дюйма), |
| выпускной клапан 0,330 мм (0,014 дюйма); |
для двигателя установки ИДТ: | впускной клапан 0,20 мм, |
| выпускной клапан 0,25 мм. |
Установленные зазоры служат гарантией того, что оба клапана будут иметь зазор, достаточный для обеспечения посадки клапана в седло во время прогрева двигателя. Штанги толкателя клапана, имеющие регулируемую длину, должны устанавливаться таким образом, чтобы регулировочные винты коромысла клапана имели достаточное значение величины рабочего хода, позволяющее провести окончательную регулировку зазора.
10.3.6.2 Двигатель работает и находится в разогретом состоянии
Зазоры как для впускного, так и для выпускного клапана должны быть отрегулированы на размер [(0,20±0,025) мм (0,008±0,001) дюйма], измеряемый при стандартных режимах, когда двигатель работает в установившихся условиях равновесия на товарном дизельном топливе.
Полная версия документа доступна с 20.00 до 24.00 по московскому времени.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.