Технология и устройство для оперативного контроля качества дизельных топлив на предприятиях АПК тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Ванцов, Андрей Викторович

• Ванцов, Андрей Викторович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ванцов, Андрей Викторович

Реферат.

Перечень условных обозначений и терминов.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Актуальность проблемы.

1.2 Анализ методов контроля качества топлива.

1.2.1. Рабочий процесс дизельных двигателей.

1.2.2 Определение цетанового числа дизельного топлива.

1.2.3. Моторный метод определения цетанового числа.

1.2.4. Эксплуатационные свойства дизельного топлива.

1.2.5. Эффективность сгорания в дизельном двигателе.

1.2.6. Требования к качеству дизельного топлива.

1.3. Цель работы и задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Цетановое число дизельного топлива как результат. прямых и не прямых измерений.

2.2 Электромагнитный способ определения цетанового числа дизельных топлив.

2.3. Ультразвуковой способ определения цетанового числа дизельных топлив.

2.4. Сравнительный анализ разработанных способов. определения цетанового числа дизельного топлива.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА.

3.1 Программа и методика исследования.

3.2 Обоснование принципиальной схемы устройства.

3.3 Обоснование конструкции и параметров ультразвукового датчика.

3.4 Обоснование параметров рабочей камеры.

3.5 Способ определения содержания серы в дизельных топливах.

3.7 Лабораторные испытания опытного образца устройства.

3.7.1 Методика математической обработки результатов предварительного эксперимента.

3.7.2 Планирование и проведение полнофакторного эксперимента.

3.7.3 Методика лабораторных испытаний.

Глава 4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА.

4.1 Производственные испытания.

4.2 Экономическая оценка предлагаемого способа и устройства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология и устройство для оперативного контроля качества дизельных топлив на предприятиях АПК»

Надежность и долговечность техники очень сильно зависит от качества применяемого топлива. Низкокачественное дизельное топливо может стать причиной преждевременного износа и выхода из строя топливного насоса и форсунок, снижения подачи топлива, изменения момента начала подачи в сторону запаздывания, ухудшения качества распыления топлива. Помимо этого, при небрежной транспортировке и доставке дизтоплива в его состав может попасть вода. Ее присутствие понижает теплотворную способность топлива, а значит - понижает мощность двигателя.

Основная проблема для потребителей дизтоплива состоит в том, что существенная часть продаваемого дизельного топлива - различные суррогаты, самый распространенный из которых - смесь летнего дизельного топлива с керосином. В принципе, она не является столь опасной, как другие фракции (за дизтопливо могут выдавать судовое маловязкое топливо, печное топливо и даже газовый конденсат),- хотя и она тоже негативно сказывается на работе двигателя.

Главный вопрос для потребителя состоит в том, как определить качество и состав продаваемого дизтоплива. К сожалению, это можно сделать только при наличии специального оборудования и после проведения сложной экспертизы. Единственное, что можно сделать самостоятельно - налить топливо в какую-нибудь прозрачную тару и дать ему немного постоять. Фальсификат зачастую имеет более темный оттенок в сравнении с нормальным дизтопливом. Кроме того наличие осадка, которого там вообще быть не должно.

Впрочем, даже если визуально топливо соответствует принятым требованиям, это вовсе не говорит об его хорошем качестве. Стоит еще раз отметить, что только при помощи специального оборудования можно определить (разумеется, с долей погрешности) истинное качество дизтоплива и сравнить его показатели с требованиями по ГОСТу.

Качество дизельного топлива определяется не только основными параметрами, но и примесями, а точнее - их низким содержанием. Как правило, у потребителя нет особого желания (нередко и просто возможности) проверять качество покупаемого дизтоплива, а тем более - тратить деньги на покупку дорогостоящего оборудования для его проверки. По этой причине лучшей гарантией качества дизельного топлива остается его покупка у проверенных поставщиков и на проверенных заправочных станциях.

Вместе с тем не все выпускаемые нефтепродукты отвечают требованиям современной техники. Некоторые из них содержат малоэффективные и недостаточно стабильные присадки и оцениваются методами, которые не полностью характеризуют эксплуатационные свойства продуктов. Применению высококачественных топлив должны предшествовать работы по обеспечению сохранности качества и правильного хранения нефтепродуктов на нефтескладах, а также организации контроля качества поставляемых нефтепродуктов.

Важным этапом в химмотологическом обеспечении является проверка качества и рационального применения горюче-смазочных материалов при эксплуатации техники. Однако примерно 90% нефтебаз и все автозаправочные станции не имеют лабораторий, не проверяют качество принимаемых и отпускаемых нефтепродуктов на соответствие их требованиям стандартов и технических условий. Следовательно, в систему нефтебаза - нефтесклад хозяйства агропромышленного комплекса могут поступать нефтепродукты с отступлением от показателей качества стандартов. Предприятия АПК, а также владельцы автомобилей, не располагая достаточным числом контрольных лабораторий, могут допускать применение нефтепродуктов некондиционных и не рекомендованных к употреблению. Это, как правило, ведет к снижению надежности и долговечности работы техники и повышению потерь нефтепродуктов при ее эксплуатации. Ущерб при этом достигает значительных размеров.

По данным Минавтотранса РФ (НИИАТ) и при обследовании машиноиспытательных станций Госагропрома РФ, при замене некондиционных топлив на топлива более высокого качества мощность двигателей повышается на 1315 %, а расход топлива снижается на 10-12%.[101]

При этом в расчетах не учтены потери от вынужденного простоя машин при дополнительном техническом обслуживании и ремонте в случае применения некачественного дизельного топлива.

Как правило, факты использования некондиционных нефтепродуктов в хозяйствах не фиксируются и меры по их устранению применяются недостаточные. В отдельных случаях применение некондиционных нефтепродуктов приводило, если не к выходу двигателей из строя, то существенно сокращало их моторесурс.

Существующие методики и комплекты оборудования для нефтебаз и хозяйств АПК предусматривают контроль качества отдельных показателей дизельного топлива: плотность; содержание механических примесей; содержание воды; вязкость.

Контроль основного эксплуатационного показателя дизельного топлива -цетанового числа не предусмотрен из-за отсутствия мобильных, компактных устройств для его определения.

Оптимальную работу стандартных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом 40—55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка воспламенения (время между началом впрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 40—45, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 45—50. Согласно российским стандартам, цетановое число летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 45 единиц. Кроме того, технические условия для зимних сортов с депрессорными присадками разрешают выпуск арктического топлива с цетановым числом не менее 40.

Премиальное дизельное топливо более лёгкое, содержит больше легковоспламеняющихся лёгких фракций и поэтому более пригодно для запуска двигателя в холодную погоду, кроме того, отношение водорода к углероду в лёгких фракциях выше, поэтому при сгорании такого дизельного топлива образуется меньше дыма.

При цетановом числе больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает дымность выхлопных газов, повышается расход топлива.

В некоторой степени цетановое число зависит от группового состава топлива (доли парафинов, олефинов, нафтенов, ароматики/ Парафины, способные к самовоспламенению при низких температурах, являются полезным компонентом дизельного топлива.

Цетановое число, определяется на опытном двигателе (ASTM D 613, EN 5165, ISO 5165) являлось единственным надёжным методом определения качества дизельного топлива. В России разрешалось также использовать ГОСТ 3122, в котором добавлялась отечественная установка ИДТ-90, не прошедшая международных испытаний на воспроизводимость результатов. На основе результатов истинных определений цетанового числа топлива производилась калибровка так называемых неарбитражных приборов для экспресс- определения цетанового числа. В основном это различного рода инфракрасные спектрометры. С 2009 года в EN590 и соответствующий российский ГОСТ вводится ещё один моторный метод ASTM D6890, EN 15195, который показывает хорошую сходимость со старым методом при улучшении точности, воспроизводимости и сокращении теста до 20 мин. Основной проблемой измерения цетанового числа немоторными методами является сильное влияние состава дизельного топлива. То есть моторный метод одинаково правильно определяет цетановое число любых видов топлив, а все экспресс анализаторы необходимо пере-калибровывать при переходе, допустим, от классического топлива к биодизельному топливу.

Для успешного решения проблемы повышения качества и эффективного использования дизельного топлива, первостепенное значение имеет оценка эксплуатационных свойств. и

В России проблемой создания оперативных средств определения цетано-вого числа дизельного топлива усиленно занимаются последние 4-5 лет, что уже привело к созданию нескольких способов и устройств определения цетано-вого числа.[92,93,94,95,96] Но известные устройства не нашли применения у потребителей из-за низкой точности измерений.

Таким образом, на сегодняшний день, потребители не имеют возможности контролировать данный показатель качества топлива на любом этапе его эксплуатации самостоятельно из-за отсутствия доступных мобильных установок для точного экспресс-анализа автомобильных топлив.

Цетановое число - традиционная общепринятая оценка воспламеняемости дизельного топлива. Так как оценка воспламеняемости дизельного топлива цетановыми числами является традиционной, то все безмоторные методы анализа топлив, измеряя их физико-химические параметры, итоговый результат выражают в цетановых числах, т.е. физические методы определения ЦЧ топлива включают предварительное построение зависимости (графика, таблицы и др.) информационного параметра от ЦЧ эталонных топлив, определенных на моторной установке, и последующую идентификацию ЦЧ анализируемой пробы по этой зависимости.

Из вышеописанного следует, что все известные методы определения ЦЧ имеют существенные недостатки, а цетановое число - достаточно условный показатель качества дизельного топлива.

Поэтому, на сегодняшний день, актуальна проблема разработки новых методов оценки качеств топлив, обеспечивающих оперативность и высокую точность анализа топлива и имеющих возможность массового применения. Интерес к таким методам в последние годы возрос еще и в связи с тем, что подобные компактные лабораторные установки легко можно разместить на всех этапах технологического потока и оценивать качество топлива непосредственно в процессе производства, а также контролировать качество топлива при транспортировке, хранении и реализации во всех областях народного хозяйства.

Цель работы - повышение эффективности определения качественных показателей и снижение экономических потерь от применения некачественного топлива за счет создания способа и устройства определения качества дизельного топлива, обеспечивающих: оперативность измерения; мобильность использования; высокую точность определения качества дизельного топлива; экономическую доступность для широкого круга потребителей.

Научная новизна работы состоит в том, что:

Впервые описан способ и опробовано устройство для экспресс-анализа цетанового числа дизельного топлива, как качественной составляющей, содержания серы и ее соединений, как экологической составляющей дизельного топлива:

1. Разработаны лабораторные установки и определены физические параметры дизельного топлива с различными цетановыми числами:

8' ¡Л - произведение диэлектрической и магнитной проницаемости дизельного топлива;

V - скорость ультразвука в дизельном топливе;

2. Установлены зависимости выявленных физических параметров с це-тановым числом дизельного топлива;

3. На основе выявленных зависимостей цетанового числа от скорости прохождения ультразвуковой волны предложен способ определения цетанового числа дизельного топлива.

4. Разработан способ определения содержания серы и ее соединений в дизельном топливе.

5. Спроектирован, изготовлен и испытан в лабораторных и производственных условиях опытный образец компактного и мобильного устройства для определения качественных показателей дизельного топлива.

Практическая ценность работы: разработаны методики и проведены измерения физических параметров дизельного топлива, таких как произведение диэлектрической и магнитной проницаемости дизельного топлива, скорость ультразвука в дизельном топливе; разработан ультразвуковой способ определения качественных показателей дизельного топлива.

Результаты исследований представлены в виде докладов на расширенном заседании технического совета инженерно-технического центра АООТ «Тепло-прибор», 2007-2009, Рязань; расширенном заседании технического совета конструкторского бюро ООО «Рамед», 2007, Рязань; расширенных семинарах лаборатории качества продукции отдела технического контроля ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», 2005-2008, Рязань; научных конференциях профессорско-преподавательского состава: Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А.Костычева, 2004-2011,Рязань, Брянской сельскохозяйственной академии,2006, Всероссийской международной конференции Мордовского ГУ имени Н.П.Огарева (2007г.), научно-практических конференциях ГНУ ВИЭСХ 2008, Москва, ГНУ ГОСНИТИ 2009, Москва.

По результатам исследований получены 2 патента на полезную модель, патент на способ определения содержания серы, который находится на заключительном этапе экспертизы по существу. Опубликовано 9 статей.

Разработанное устройство определения качественных показателей дизельного топлива прошло производственные испытания в лаборатории Рязанской нефтеперерабатывающей компании, на основе которых получено положительное заключение о высоких эксплуатационных показателях устройства.

В настоящей работе представлены оригинальные лабораторные установки по определению физических параметров дизельного топлива, методики проведения экспериментальных исследований, результаты экспериментальных исследований физических свойств, разработанные способы определения цетанового числа и содержания серы, разработанная конструкция устройства для определения цетанового числа и содержания серы.

На защиту выносятся: результаты исследования физических параметров дизельного топлива; способы определения цетанового числа; сравнительный анализ различных способов определения цетанового числа; способ определения содержания серы в дизельном топливе; конструкция и технологическая схема работы устройства для определения цетанового числа и содержание серы; результаты испытаний устройства для определения качественных показателей дизельного топлива.

Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, включает 15 таблиц, 32 рисунка, состоит из введения, 4 глав, заключения, общих выводов, рекомендаций и приложений. Список используемой литературы включает 112 источников, из них 36 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Ванцов, Андрей Викторович

4.3. Выводы и рекомендации.

1. Разработанное устройство с достаточно высокой точностью позволяет определять цетановое число дизельного топлива. Расхождение результатов определения с моторной установкой не более 0,4 цетановых единицы.

2. Срок окупаемости устройства рассчитан на примере Рязанского МУП «Автоколонна 1310». Устройство окупится в течение первого года работы.

3. Рекомендовать внедрение разработанного способа и устройства для применения в практике, как перспективное направление средств контроля качества топлива.

4. Рекомендовать предприятиям, эксплуатирующим автотранспортные средства, внедрить систему контроля качества дизельного топлива с использованием предложенного устройства.

5. Рекомендовать разработанный ультразвуковой способ для внедрения в практику, как перспективное направление разработки средств оперативного контроля качества топлива.

6. Рекомендовать производство приборов определения цетанового числа дизельного топлива на основе разработанного опытного образца устройства.

7. Рекомендовать оптимизацию конструкции разработанного опытного образца устройства проводить с учетом изложенных в настоящей работе замечаний и обоснований.

8. Рекомендовать разработку на основе предложенного ультразвукового способа и устройства для применения в технологических линиях при производстве дизельного топлива.

9. Рекомендовать использовать полученные результаты для учебного процесса в инженерных ВУЗах по специальностям, связанным с производством, изготовлением и эксплуатацией топливосмазочных материалов.

10. Оказывая решающее влияние на процесс сгорания топлива, цетановое число определяет жесткость и экономичность работы дизельных двигателей. При уменьшении цетанового числа в значительной степени ухудшаются динамические показатели цикла. По этой причине цетановое число топлива оказывает заметное влияние на износ деталей двигателя. Цетановое число определяет не только характер протекания процесса сгорания при установившейся работе, но и пусковые качества топлива. Если оно ниже 40 единиц, то запустить холодный двигатель не только в зимнее, но и в летнее время трудно. Нормальный пуск и мягкая работа в летнее время обеспечивается топливом с цетановым числом около 45 ед., а в зимнее - 50 ед. Более высокие значения цетановых чисел для двигателей существующих конструкций не нужны, так как это повышение не сказывается заметно на улучшении процесса сгорания. Как правило, дизельное топливо с необходимой температурой самовоспламенения (цетановым числом) удается получить без добавления присадок. Однако в ряде случаев приходится прибегать к введению соединений, повышающих цетановое число, среди которых особенно эффективны алкилнитраты и перекиси:

Присадка (1% по массе) Повышение цетанового числа, ед.

Изопропилнитрат.17

Бутилнитрат.19

Амилнитрат.23

Перекись бутила.20

Перекись гептила.16

Наиболее часто при производстве сортов дизельного топлива, применяемых в зимних и арктических условиях, в качестве присадки используют изопропилнитрат. Находит эта присадка применение и в низкоцетановом топливе, полученном каталитическим крекингом. Кроме повышения цетанового числа ее применение позволяет улучшить пусковые качества топлива при низких температурах и уменьшить газообразование в двигателе.

12. Основные мероприятия, связанные с выявлением некондиционных нефтепродуктов. Восстановление качества нефтепродуктов:

12.1. В случае поступления в организацию некондиционного нефтепродукта составляется акт с указанием проверенного количества продукта и характера выявленных нарушений его качества. Получатель в течение суток (24 часа) обязан письменно уведомить поставщика о поступлении некондиционного продукта и вызвать его представителя для участия в проведении оценки качества продукта.

12.2. При обнаружении отклонения от качества реализуемого нефтепродукта от требований нормативного документа хотя бы по одному показателю об этом немедленно сообщают руководству организации. Реализация некондиционного нефтепродукта прекращается, и принимаются меры по восстановлению его качества.

12.3. В случае обнаружения некондиционного нефтепродукта при хранении составляется акт, в котором должны содержаться следующие данные: наименование нефтепродукта (марка, стандарт, технические условия);

• поставщик нефтепродукта;

• дата и место отбора проб нефтепродуктов;

• наименование лаборатории, проводившей анализ проб нефтепродукта, и дата проведения анализа;

• номер и дата выдачи паспорта качества на нефтепродукт;

• показатели качества, по которым нефтепродукт признан некондиционным, и причины выхода его за пределы кондиции;

• условия, сроки хранения и количество нефтепродукта, признанного некондиционным;

• заключение паспорта качества;

• предложение о наиболее целесообразном использовании нефтепродукта.

12.4. Решение на восстановление качества некондиционного нефтепродукта, с учетом рекомендации лаборатории по результатам анализа в объеме требований нормативного документа, принимает руководство организации.

Качество восстановленного нефтепродукта подвергают анализу в объеме требований нормативного документа.

12.5. Некондиционные нефтепродукты, качество которых не может быть восстановлено, направляются на переработку.

12.6. Восстановление качества нефтепродукта должно проводиться путем смешения его с той же маркой нефтепродукта, имеющего запас качества по требуемому показателю.

Перечень показателей, по которым может быть восстановлено качество нефтепродуктов, и основные способы доведения этих показателей до требуемого уровня приведены.

12.6.1. Восстановление качества нефтепродуктов путем смешения производят в следующей последовательности:

• определяют значение показателей качества у исходных продуктов - некондиционного и с запасом качества;

• рассчитывают соотношение нефтепродуктов, подлежащих смешению;

• лабораторным испытанием образца смеси проверяют правильность выполнения расчетов;

• необходимые для смешения резервуары, тару, средства перекачки и другое оборудование готовят в соответствии с требованиями государственных стандартов;

• производят смешение;

• проверяют однородность и качество полученной смеси.

12.6.2. При смешении нефтепродуктов сначала подают в резервуар нефтепродукт с большей плотностью, а затем в нижнюю часть резервуара подают нефтепродукт с меньшей плотностью. После заполнения резервуара смесь перекачивают "на кольцо": резервуар - насос - резервуар. Перекачку "на кольцо" проводят до получения однородной смеси по всей высоте резервуара. Однородность смеси определяют после четырехчасового отстаивания. Смесь считают однородной, когда ее плотность в разных слоях будет одинаковой и лабораторный анализ подтвердит соответствие исправляемого показателя требованиям нормативного документа.

12.6.3. С помощью смешения нефтепродуктов п. 12.6.1 [111]в порядке, отраженном в п. п. 12.6.2 [111], можно восстановить качество нефтепродуктов по показателям, указанным в ГОСТе.

Значение полученных показателей смеси будет равно средней арифметической величине соответствующих показателей, взятых для смешения нефтепродуктов.

12.6.5. Количественное соотношение нефтепродуктов, необходимых для смешения, определяют по формуле:

X - Хв Ра = - х Рв

Ха - X

4.9)

Для получения соотношения в процентах по массе используют формулу: X - Хв

А = - х 100

Ха - Хв (4.10) где Ра - масса нефтепродукта, имеющего запас качества по восстанавливаемому показателю, кг;

Рв - масса некондиционного нефтепродукта, кг;

А - массовая доля нефтепродукта (в смеси), имеющего запас качества по восстанавливаемому показателю, %;

X - значение показателя, которое нужно получить после смешения; Ха - значение показателя нефтепродукта, имеющего запас качества; Хв - значение показателя некондиционного нефтепродукта. Соотношение компонентов при исправлении фракционного состава топлива с достаточной для практических целей точностью определяется по формуле (4.10). Пример:

Имеется 200л топлива с цетановым числом 45. Требуется топливо с цетано-вым числом 49. По формуле 4.9. смешиваем имеющееся топливо (ц.ч. - 45) с топливом, цетановое число которого 51 единица. По результату получается, что для смешения 200л топлива с цетановым число 45 для получения топлива с цетановым числом 49 требуется 400л топлива с цетановым числом 51 единица (т.е. 1 к 2). Аналогичный расчет и для восстановления серосодержащих показателей дизельного топлива.

12.6.6. Вязкость и температуру вспышки в закрытом тигле смеси нефтепродуктов можно определить по формуле:

Ха Ра + ХбРв - К х (Ха - Хв)

X =

100 (4.11) где X - вязкость (температура вспышки в закрытом тигле) смеси, мм2/с, град.

С;

Ха, Хв - вязкость (температура вспышки) компонентов, вовлекаемых в смесь, мм2/с, град. С. При этом за Ха принимают большую из величин; Ра, Рв - массовая доля компонентов в смеси, %;

К - эмпирический коэффициент, определяемый по кривой 1 при расчете вязкости и по кривой 2 при расчете температуры вспышки (рис.4. 1).

32 А JO 20 3 0 4 0 50 60 70 80 90 100 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0% В

Массовая доля компонентой, поплскаемых в смссь, %

Рис.4.1.Определение коэффициентов К

Коэффициенты для определения расчетным путем вязкости (кривая 1) и температуры вспышки в закрытом тигле (кривая 2) смесей нефтепродуктов (А - массовая доля продукта (в смеси) с большим значением восстанавливаемого показателя, %; В - массовая доля продукта с меньшим значением восстанавливаемого показателя, %).

Перед началом смешения необходимо изучить по паспортам численные значения показателей качества смешиваемых нефтепродуктов, чтобы при смешении не ухудшить другие показатели. Значения показателей качества X, за исключением вязкости и температуры вспышки, определяют по формуле:

РаХа + РвХв

X =

Ра + Рв (4.12) где Ра, Рв - соответственно масса кондиционного и некондиционного нефтепродукта, кг;

Ха, Хв - соответственно значения показателей кондиционного и некондиционного нефтепродуктов;

X - значение показателя, которое нужно получить после смешения.

12.6.7. При обезвоживании нефтепродуктов и удалении из них механических примесей отстаиванием минимальное время, необходимое для этой операции, определяют из расчета скорости осаждения частиц воды и механических примесей - 0,3 м/ч.

Отсутствие воды и механических примесей в нефтепродуктах устанавливаетI ся анализом донной пробы.

13. Организация контроля качества отработанных нефтепродуктов:

13.1. Контроль качества отработанных нефтепродуктов проводят в соответствии с установленными требованиями.

13.2. Сбор отработанных нефтепродуктов осуществляют в соответствии с требованиями нормативной документации. На местах сбора необходим тщательный контроль за разделением отработанных нефтепродуктов на группы согласно стандарту.

13.3. На местах складирования при приеме отработанных нефтепродуктов контролируют показатели:

• массовая доля воды;

• массовая доля механических примесей.

13.4. При отпуске отработанные нефтепродукты контролируют в объеме показателей, указанных в контракте (договоре) на поставку.

Глава 5. Общие выводы

1. Проведён анализ современного состояния контроля качества дизельных топлив на всех этапах его продвижения от завода-изготовителя до потребителя. Показано, что в настоящее время отсутствуют мобильные, оперативные и доступные для любого заинтересованного потребителя технологии определения цетано-вого числа дизельного топлива и содержания в нем серы.

2. На основании проведенных лабораторных исследований, определены коррелирующие с цетановым числом параметры: в электромагнитном способе -электромагнитный индекс (произведение диэлектрической и магнитной проницае-мостей), в ультразвуковом способе - скорость прохождения ультразвуковой волны При увеличении цетанового числа дизельного топлива с 45 до 51 резонансная частота уменьшается с 5,13 до 4,38 МГц (на 25%), а величина электромагнитного индекса увеличивается с 2,2 до 3,02 (на 35%), в ультразвуковом способе - скорость прохождения ультразвуковой волны При изменении цетанового числа от 46 до 51 по моторному методу скорость ультразвука уменьшается на 0,17 км/с.

3. .На основании проведенных лабораторных исследований, определен коррелирующий с содержанием серы параметр: коэффициент поглощения мощности ультразвуковой волны на выявленной резонансной частоте (5 ± 0,5) МГц при прохождении ее через дизельное топливо зависит от содержания серы в интервале от 0,010% до 0,105%.

4. Обоснованы параметры и рассчитана конструкция электромагнитного устройства для определения ЦЧ в дизельных топливах с колебательным контуром, в котором пробы топлива помещались в объёмы катушки индуктивности и конденсатора, а резонансная частота контура с пробами топлива составляла от 4 МГц до 5 МГц.

5. Обоснованы параметры и рассчитана конструкция ультразвукового устройства для определения ЦЧ в дизельных топливах с диаметром рабочей камеры 20 мм, длиной 300 мм, с частотой ультразвука 120 КГц. Обоснованы параметры и рассчитана конструкция ультразвукового устройства для определения содержания серы в дизельных топливах с диаметром рабочей камеры 20 мм, длиной 100 мм, с частотой ультразвука (5 ± 0,5) МГц.

6. На основе результатов многочисленных лабораторных и производственных испытаний, были отобраны и рекомендованы для дальнейшей сертификации и внедрения в практику ультразвуковые устройства для определения ЦЧ и содержания серы в дизельных топливах, как показавшие более высокую надежность, простоту конструкции, независимость от внешних метеорологических факторов и более низкой себестоимостью. Проведённая экономическая оценка данных устройств показывает, что их стоимость не превышает 8000 рублей, окупаемость составит от 3 до 6 месяцев. Приборы просты в эксплуатации и их применение не требует от персонала высокой квалификации.

7. Сделаны рекомендации по внедрению защищаемых ультразвуковых технологий в процесс контроля качества дизельного топлива на всех этапах - при изготовлении, транспортировке, хранении и потреблении. Результаты проведенных исследований и их анализ вполне могут быть использованы в учебных целях в ВУЗах при изучении дисциплин, связанных с топливными материалами и технологиями их контроля и использования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ванцов, Андрей Викторович, 2011 год

1. Рыбак Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов. 5 изд., М.: Гостоптехиздат, 1962.

2. Суханов В.П. Переработка нефти. М.: «Высшая школа», 1974, 334с.

3. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977, 277с.

4. Гаврилов Б.Г. Химизм предпламенных процессов в двигателях. Л.: Изд-во ЛГУ, 1970, 182с.

5. Остриков В.В. Контроль качества топлив и смазочных материалов, используемых в узлах и агрегатах сельскохозяйственной техники / В. В. Остриков, А. П. Ликсутина, С. А. Нагорнов, О. А. Клейменов, Н. Н. Тупотилов. М.: Россельхоза-кадемия, 2007. -115с.

6. Остриков В.В., Нагорнов С.А., Клейменов О.А. и др. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости: учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. - 304 с.

7. Серегин Е.П. Современное состояние развития теории химмотологии. Вестник НАУ №1 2009.

8. Покровский Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. М.: «Машиностроение», 1985, 190с.

9. Емельянов В.Е., Гребенщиков В.П. Эксплуатация установок для оценки моторных свойств топлив. М.: «Недра», 1991, 171с.

10. Авторское свидетельство СССР №1245975, кл. G01N 25/20, 1983

11. Гуреев А.А., Серегин Е.П. и др. Квалификационные испытания нефтяных топлив. М.: «Химия», 1984, 197с.

12. Данилов И.Н., Евстрифеев Л.Ф., Кравчук Н.И., Вахонин Л.С. // Химия и технология топлив и масел, 1965, №11, стр.36

13. Journal of the Institute of Petroleum. 1962, vol.48, №466

14. Erdöl und Kohle. 1965,N T-6, s.s.445-451. Von Herbert Brockhaus und Norbert Fischer. Die Vorherbestimmung von Strassenoctanzahlen aus Laboroctanzahlen.

15. Патент США, кл.73-65, №3198002, 3.08.1955

16. Hydrocarbon Processing and Petrol Refiner. 1963, vol.42, №3, p.p.177-178

17. Petrol si Gaze, 1962, vol.13, №11, p.p.509-510

18. Frazier D., Myers G., Hydrocarbon Processing and Petroleum Refiner, 1962, VI, vol.41, №6, p.p.183-184

19. Pope A.W., SAE, 1958, №4, p. 11

20. Oil and Gas J., 1952, vol.60, №9, p.III

21. Petroleum Refiner, 1960, vol. 39, №3, p.p.153-158

22. Chemical Engineering, 1961, vol.68, №3, p.p.50-52. New fuel test may cut blending cost.

23. Oil and Gas., J.,1961., vol.59, №3, p.p.50-51. New attacks on knock-testing problem show promise.

24. Oil and Gas., J., 1955, vol.54, №7, p.p.89-90

25. Авторское свидетельство СССР №41738, 1951

26. Авторское свидетельство СССР №1245975, кл. G01N 25/20, 1983.

27. Kogler Н. Gas chromatographic, 1961, adhandl der Deutschen Akad. der wiss. Zu Berlin, KI Chem. Geol., Biol, №1, Berlin, Akademie Verlag, 1962, s.291

28. Jenkins G.J., Taggart M.S., Watkin N.G. BLH Gas chromatog.ed, CLA Har-broun Inst. of. Petroleum, London, 1968

29. Walsh R.P., Martimer J.V. New way to test product quality. // Hydrocarb. Process, 1971, v.50, №9, p.153-158

30. Anderson P.C., Sharkey J.M., Walsh R.P. Calculation of the research octan number of motor gasolines from gas chromatographic data and new approach to motor gasoline control. // J. Inst. Petrol. 1972, №58, p.83-93.

31. Knocking characteristics of Pure hydrocarbons // API Research Project 45 American Society for Testing materials, 1958.

32. Paluszkiewicz В., Magicra В., Brudzynski A. Mozliwose zastosowania chro-matografii gazowej do okzeslania wlasnosci benzyn silnikowjch. // Nafta, 1975, 31, №9, p.369-375

33. Chachulski J., Czarnik L., Dettloff W. Chromatograficzny model benzyn silni-rowych. // Nafta, 1979, v.25, №4, p.131-138

34. Chachulski J., Pyzik A. Chromatograficzhi model liczby octanowey benzyn sihnikowych. //Nafta, 1980, v.35, №8-9, p.315-320

35. Petrol si Gase, 1962, vol.13, №11, p.509-510

36. Costa D.R. Gasoline octane number determination. // Combustion., 1968, vol.39, №9, p. 18

37. Бочавер H.3., Дейнеко П.С., Шокина Л.И., Левченко Г.Д. Расчетные методы оценки качественных показателей нефтей и нефтепродуктов. М.:ЦНИИТЭНефтехим, 1982, 49с.

38. Myers М.Е., Stollmeister J., Wims A.H. Determination of gasoline octane number from chemical composition. // Analyt. Chem., 1975, vol.47, №13, p.2301-2304

39. Разработка,производство,применение горюче-смазочных материалов и технических средств нефтепродуктообеспечения:тезисы доклодов 25-й научн.-техн. Конф. ГОСНИТИ МО РФ.-М Изд. Центр «Новый век» 1998-272 с.

40. Kundt V.W. Einge bemerkungen uber ein registriergerat. // Erdol und Kohle -Erdgas Petrochemie. 1963, №11, p. 1115-1116

41. Патент РФ №2100803 Cl 6 G01N 27/22,33/22, 1997.

42. Патент США №4963745, кл. G01N 21/59, 1990

43. Патент США №5225679, кл. G01N 21/35, G01N 33/22,1993

44. Патент США №5349188, G01N 21/35, 1995.

45. Краткий справочник по свойствам смазочных материалов и топлив. М.: Корпорация Лубризол, 1993,167с.

46. Conway J.M., Norris К.Н., Bodwell С.Е. «A New Approach for the Estimation of Body Composition: Infrared Interactance». The American Journal of Clinical Nutrition, 1984:40: 1123-1130

47. Conway J.M., Norris K.H. «Non-invasive Body Composition in Humans by Near-Infrared Interactance». In: Elis К.Y., Yasumura S., Morgan W.D., Ed. In Vivo Body Composition Studies. London: Institute of Physical Sciences in Medicine, 1987: 163-170

48. Norris K.H. «Instrumental Techniques for Measuring Quality of Agricultural Crops». In: Liebermann M. Ed. Post-Harvest Physiology and Crop Preservation. New York, NY: Plenum Publishing Corp., 1983 : 471-484

49. Norris K.H. «Reflectance Spectroscopy». In: Whitaker J.R., Steward K., Modern Methods of Food Analysis. New Haven, CT: Avi Publishing Inc., 1985 : 167-186

50. Lanza E. «Determination of Moisture, Protein, Fat and Calories in Raw Pork and Beef by Near-Infared Spectroscopy». Journal of Food Science, 1983 : 48 : 471-474

51. Rosenthal R.D. «An Introduction of Near-Infrared Quantitative Analysis». Annual Meeting of the American Association of Cereal Chemists, 1977 : 1-15

52. Эме Ф. Диэлектрические измерения. M.: Химия, 1967, с.223

53. Авторское свидетельство СССР №1673945, кл. G 01 N 27/02, 1989.

54. Мякишев Г.Я. и др. Физика. М.: Просвещение, 1991, 254с.

55. Электроразрядные процессы: теория, эксперимент, практика. Сборник статей. Киев: «Наукова думка», 1984

56. Физические величины. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232с.

57. Яворский В.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, Гл.ред.физ-мат.лит., 1990, 624с.

58. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. М.: «Советская энциклопедия», 1979, 400с.

59. Ноздрев В.Ф. и др. Молекулярная акустика. М.: Высшая школа, 1987, 352с.

60. Основы физики и техники ультразвука. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1987, 352с.

61. Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. М.: наука, 1977

62. Электрический разряд в жидкости и его применение. Сборник статей. Киев: Наукова думка, 1977

63. Поздеев В.А. Прикладная гидродинамика электрического разряда в жидкости. Киев: Наукова думка, 1980

64. Физический энциклопедический словарь. М.: Большая Российская энциклопедия, 1995, с. 176-177, с.366-367

65. Веневцев Ю.Н., Политова Е.Д., Иванов С.А. Сегнето- и антисегнетоэлек-трики семейства титаната бария. М.: Химия, 1985, 256с.

66. Лайнс М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, 1981, 736с.

67. Барфут Дж., Тейлор Дж. Полярные диэлектрики и их применение. М.: Мир, 1981,526с.

68. Физика и техника мощного ультразвука. Источники мощного ультразвука. Под. ред. Л.Д.Розенберга. М.: Наука, 1967

69. Жакин А.И. Ионная электропроводность и комплексообразование в жидких диэлектриках. // Успехи физических наук, 2003, № 1, с.51.

70. Сканави Г.И. Физика диэлектриков: область слабых полей. М.: Физма-тгиз, 1949

71. Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. М.: Наука, 1979

72. Чуклов B.C., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Исследование бензинов физическими способами. // Сборник научных трудов: «Актуальные агроинженерные проблемы АПК», Самара, 2001

73. Чуклов B.C., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Определение электрофизических параметров бензина. // Сборник научных трудов: «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе», Ставрополь, 2001

74. Синицин Д.В., Чуклов B.C., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Электромагнитный способ определения октанового числа бензинов. // Сборник научных трудов: «Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в сельском хозяйстве». Рязань, 2000

75. Способ определения октанового числа автомобильных бензинов. Патент РФ на изобретение №2196321 7 G 01 N 27/22 от 10.01.2003.

76. Чуклов B.C., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Экологически чистые методы определения октанового числа бензинов. // Сборник научных докладов международной научно-практической конференции: «Земледельческая механика в растениеводстве», Москва, 2001

77. Чуклов B.C., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Исследование бензинов термодинамическим способом. // Сборник научных статей: «Перспективные разработки в области механизации сельского хозяйства». Рязань, 2001

78. Чуклов B.C., Колосов A.A., Синицын Д.В, Пащенко В.М. Исследование бензинов физическими способами. // Сборник тезисов Седьмой Всероссийской Научной Конференции Студентов-Физиков и молодых ученых. Екатеринбург -Санкт-Петербург, 2001

79. Чуклов B.C., Синицын Д.В., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Исследование бензинов методами ультразвуковой технологии. // Сборник научных трудов: «Совершенствование средств механизации и мобильной энергетики в сельском хозяйстве». Рязань, 2000

80. Чуклов B.C., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Особенности распространения ультразвуковых волн в бензинах. // Материалы XXXXVI научно-технической конференции молодых ученых и студентов инженерного факультета. Пенза, 2001

81. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ГП Минсельхозпрод, 1998,220 с.

82. Правила проверки качества нефтепродуктов. М.: ГОСНИТИ, 1988, 16с.

83. Нефтепродукты для сельскохозяйственной техники. М.: Химия, 1988, 288с.

84. Автомобильные топлива, НПИКЦ, СПб, 2002г

85. Автозаправочные станции. НПИКЦ, С.-П., 2001г.

86. Ванцов A.B. Устройства экспресс-анализа дизельного топлива. // Ванцов А. В., Пащенко В.М., Ванцов В.И. Сборник научных работ ВНКСФ-11. Екатеринбург, 2005г., стр. 147.

87. Топливо для двигателей внутреннего сгорания, топливо дизельное. Требование и мотоды испытания. Опубликованные 01.03.2004.

88. Ванцов A.B. Устройство для определения цетанового числа дизельного топлива с помощью ультразвука. // Сборник научных трудов: «Конструирование, использование, надежность машин сельскохозяйственного назначения». Брянск, 2006г., стр. 44-47.

89. Ванцов A.B. Устройство электромагнитного исследования дизельного топлива. // Сборник научных трудов РГСХА, 2006г., стр. 383-385.

90. Ванцов A.B. Исследование качественных показателей дизельного топлива с помощью ультразвукового устройства. // Сборник научных трудов «Актуальные вопросы эксплуатации автомобильной техники». РВАИ, 2008г., стр. 65.

91. Ванцов A.B. Прибор для электромагнитного исследования дизельного топлива. // Сборник научных трудов, Брянск. 2006г.

92. Ванцов A.B. Применение ультразвука в устройстве для определения це-танового числа дизельного топлива. // Сборник научных трудов, Мордовский МГУ, 2007г.

93. Ванцов A.B. Применение электромагнитного устройства для исследования качественных показателей дизельного топлива. // Сборник научных трудов, ГНУ ВИЭСХ, 2008г.

94. Патент РФ на полезную модель №57013 G 01 N 29/00, 19 декабря 2005г. Устройство для ультразвукового исследования дизельного топлива. // Пащенко В.М., Ванцов В.И., Ванцов A.B.

95. Патент РФ на полезную модель №65651 G 01 N 27/22, G 01 N 27/27, 17 июля 2006г. Устройство для электромагнитного исследования дизельного топлива. // Пащенко В.М., Ванцов В.И., Ванцов A.B.

96. ASTM D 129-00(2005) «Стандартный метод определения серы в нефтепродуктах (Общий бомбовый метод)», ГОСТ 3877-88 «Нефтепродукты. Метод определения серы сжиганием в калориметрической бомбе».

97. Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 9-10 2009.102 .Разработка ультразвукового метода и средств автоматизированного контроля плотности нефтепродуктов: Автореферат диссертации / Н. В. Шаверин. -Томск,2003.

98. Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учебное пособие для вузов /. Г. И. Изъюрова, Г. В. Королев; Под ред. Г. И. Изъюрова. М.: Высшая школа, 1987.

99. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов / И. П. Степаненко;Под ред. И. П. Степаненко. М.: Советское радио, 1980.

100. Скворцов Б. В. Электрофизические устройства контроля качества углеводородных топлив / Б. В. Скворцов. Самара: Самарски й государственный аэрокосмический университет имени академика С.П.Королева, 2000.

101. Скворцов Б. В. Приборы и системы контроля качества углеводородных топлив / Б. В. Скворцов, Н. Е. Конюхов, В. Н. Астапов. М.:Энергоатомиздат,2000.

102. Ю7.ГОСТ 27768-88. Топливо дизельное. Определение цетанового индекса расчётным методом.

103. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Т 581 Справочник / И.Г. Анисимов, K.M. Бадыштова и др.; Под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Издательский центр "Техин-форм", 1999.-596 с.

104. Т.Н. Митусова, Е.В. Полина, М.В. Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним. — М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2002. — 64 с. '

105. Ю.П.Ревель, Ч. Ревель. Среда нашего обитания. Энергетические проблемы человечества. М.: «Мир», 1995, кн.З

106. ГОСТ 305-82. Топливо дизельное. Технические условия. 31.03.82.

107. Инструкция по контролю и обеспечению сохранности качества нефтепродуктов в организациях нефтепродуктообеспечения. Утв. Приказом Минэнерго России от 19.06 2003 №331.