推荐厂家
暂无
暂无
[b]安全的闪点测试需求[/b]大型商业、勘探和军用船舶通常储运多种类的燃料和发动机润滑油,尤其是船舶支持航空发动机或其他水面船只时。虽然船上的质量和污染问题的可能性不比陆上的大,但是在海上潜在的安全和经济后果要大得多。燃油污染可能来源于加油站,补给船或船上操作的人为操作失误造成的。船上的主机故障可能会对整艘船造成灾难性的后果。船只引擎在海上的故障对船上的人来说往往是致命的。燃料相关的两个可能原因,都可以通过闪点测试检测到。第一个可检测到的原因是发动机燃油被不相容的燃油污染。举个例子,柴油被更易挥发的涡轮或燃烧点火(如汽油)燃料污染,导致燃油闪点温度降低。这种类型的污染,会导致破坏性的提前点火,或者发动机气缸爆炸。如果被污染的是涡轮燃料,涡轮点火区域内火焰剖面的变化而引起重大的后果。这可能导致涡轮叶片损坏和发动机过早故障或发动机熄火。第二个可能的原因是燃油污染了发动机的润滑油。作为发动机正常使用时的磨损,少量燃油泄漏并污染发动机中的润滑油是很常见的。燃油污染降低了润滑油保护轴承和发动机内其他运动部件的能力,从而导致加速磨损。润滑油中燃料油的存在会大幅降低润滑油的闪点温度。[b]问题[/b]如今有很多闪点测试方法可以采用,最常用的方法样品量需要50-70ml。在样品准备中,技术人员需要测量的易燃液体样品并将其倒入闪点测试仪的样品杯中。这些样品杯通常有一个盖子,在测试过程中,盖子可以连续打开,也可以定期打开。如果样品溢出或溅出杯外,它很容易被测试者自己的点火源点燃,从而引起火灾。在海上,在整个样品制备和测试过程中,船舶不可预测的移动极大地增加了大量易燃液体溢出或飞溅的风险。因此,在船上实验室采用传统的测试方法有更大的火灾风险。显然,一个更好的闪点测试方法是急需的。[b]检测泄漏到机油中的柴油量的示例方法[/b]柴油发动机连续运转时,由于管路和燃油接头泄漏以及活塞环损坏或磨损,机油被燃油污染。燃油稀释的结果是发动机机油的粘度会迅速降低,导致其润滑性能下降。最初MINIFLASH应US-NAVY(美国海军)对燃油稀释测试要求而开发的,在那之后美国海军采购了数百台MINIFLASH。由于这种应用方法快速、准确、便捷,很多大型发动机维修公司(如Caterpillar)也使用MINIFLASH来测试使用过的机油。[b]稀释曲线评价[/b]使用油和燃料制备不同燃料稀释剂的样品,使用重量或体积百分比并测定闪点。使用以下测量程序:Ti = 120 °C (250 °F) Tf = 230 °C (450 °F)step = 2 °C (4 °F) rate = 5 °C/min (10 °F/min) air = 0,6 s示例:对发动机机油中的柴油评估了以下值:[img=,554,254]https://i2.antpedia.com/attachments/att/image/20200321/1584802997635292.jpg[/img][b]制定稀释曲线[/b]在燃料稀释测定程序中输入稀释曲线。[b]燃料稀释曲线测定[/b]使用测量程序评估燃油稀释曲线并编程。加入1ml未知样品至样品杯中然后进行闪点测试。从检测到的闪点开始,自动计算燃油稀释百分比,并以重量或体积百分比显示
[color=#990000]摘要:针对氢燃料电池膜电极的氢气泄露质量问题,本文详细介绍了T/CAAMTB 12-2020《质子交换膜燃料电池膜电极测试方法》中的串漏率检测方法,分析了测试方法中存在的不足,对检测方法提出了改进意见,进一步细化了加载压力精确控制和漏率自动化检测方案,使得该测试方法可不受不同时间和地点的大气压力和环境温度的影响,使该测试方法更准确可靠和具有普遍适用性。[/color][size=18px][color=#990000][/color][/size]1. 问题的提出 氢燃料电池汽车已成为新能源汽车领域的重点发展方向之一,但氢气具有易燃性,一旦发生氢气泄漏,很容易引发严重的安全事故。氢燃料电池的膜电极是燃料电池电化学反应发生的区域,是整个燃料电池系统的核心部件,由于薄膜针孔或者边框封装等缺陷的存在,可能引发内漏降低效率和形成氢氧界面等问题给电池运行带来严重风险。 通常电池厂家在膜电极装配后会进行气密性检测,但发现泄露发生时难以找出问题膜电极,因此膜电极出厂前应当对每一片膜电极进行漏率检测,找出问题膜电极,保证出厂膜电极质量。 为了保证膜电极漏率检测的准确性和规范性,我国在2020年推出了相应的行业团体标准T/CAAMTB 12-2020《质子交换膜燃料电池膜电极测试方法》。针对膜电极串漏率的检测,此标准采用了阳极侧加压方式,通过阴极侧的压力变化测量串漏情况,并通过流量计测量流量,最终得到串漏率。这种方法是一种典型的压降检漏法,其技术关键是要保证检测过程不随时间、地点和温度等因素的影响,并保证加载压力精确控制,特别是要确保加载压力值是一绝对值,不受大气压力和环境温度变化的影响,这点在T/CAAMTB 12-2020并没有给出明确规定。 针对上述膜电极漏率测试方法中存在的问题,本文在详细介绍T/CAAMTB 12-2020《质子交换膜燃料电池膜电极测试方法》中串漏率检测方法的基础上,对测试方法中存在的不足进行分析,对检测方法提出改进意见,进一步细化加载压力精确控制和漏率自动化检测方案,使该测试方法可不受不同时间和地点的大气压力和环境温度的影响,使该测试方法更准确可靠和具有普遍适用性。[size=18px][color=#990000]2. 膜电极串漏率测试方法[/color][/size] 2020年5月1日中国汽车工业协会团体标准T/CAAMTB 12-2020《质子交换膜燃料电池膜电极测试方法》正式发布执行,其中一个重要部分是膜电极串漏率测试方法,由此对膜电极的气密性进行表征评价。 标准T/CAAMTB 12-2020中规定的膜电极串漏率测试方法基于压降捡漏原理,检测一定压差下的膜电极在单位时间内气体从单位面积膜电极阳极漏向阴极的流量。标准中推荐了两种具体方法,详细介绍如下。[size=16px][color=#990000]2.1. 流量测量法[/color][/size] 膜电极串漏率可由流量测量法得到,具体步骤如下: (1)将膜电极阴极朝下阳极朝上放置在检漏夹具阴极端板上定好位,随后将阳极端板放在膜电极上与阴极端板定好位。 (2)将装好膜电极的检漏夹具居中放置在压力机上。 (3)按图2-1安装好管路与检漏夹具。[align=center][img=氢燃料电池膜电极漏率测试,690,532]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/11/202111140924225303_1476_3384_3.png!w690x532.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000]图2-1 漏率测试结构示意图[/color][/align] (4)截止阀S1保持关闭状态,打开截止阀S2和S3,使夹具内部与大气联通,启动压力机压紧夹具,即使得整个被测夹具的初始状态为常压大气环境。 (5)关闭截止阀S3,打开截止阀S2和截止阀S1,使阴阳集隔室通入压缩空气,调整压力控制器使压力表P1、P2读数为50±1kPa(表压)。关闭截止阀S3,确保压力表P1、P2读数稳定无外漏现象,即在阳极进气口和阴极出气口加载气压,使被测夹具内部完全处于等压加载状态,此为被测夹具的待测状态。 (6)关闭截止阀S2,打开截止阀S3,排气位置接气体流量计,此为被测夹具的测试状态。观察P2处的压力变化情况,待P2处压力稳定为0kPa(表压)后,打开截止阀S1(在步骤5中已经打开了截止阀S1,标准中此处再打开截止阀S1应是笔误),开始使用气体流量计测量气体从阳极串漏到阴极的流量,测量三次求取平均值,流量平均值除以膜电极有效面积即为膜电极串漏率。[size=16px][color=#990000]2.2. 压力测量法[/color][/size] 除了上述流量测量法,还可以采用压力测量法,快速测量P2处压力单位时间内的变化值换算成串漏流量。 (1)在检漏夹具阴极端板上放置一张碳纸,后将膜电极阴极朝下、阳极朝上放置在检漏夹具阴极端板上定好位,随后将阳极端板放在膜电极上与阴极端板定好位。 (2)将装好膜电极的检漏夹具在压力机上居中放置。 (3)按图2-1安装好管路与检漏夹具。 (4)截止阀S1保持关闭状态,打开截止阀S2和S3,使夹具内部与大气联通,启动压力机压紧夹具,即同样使被测夹具处于常压初始状态。 (5)关闭截止阀S3,打开截止阀S2和截止阀S1,使阴阳极隔室通入空气,调整减压阀使压力表P1、P2读数为50±1kPa(表压)。关闭截止阀S3,确保压力表P1,P2读数稳定无外漏现象,同样使被测夹具处于待测状态。 (6)关闭截至S2,打开截止阀S3,将排除阴极侧空气,观察P2处的压力变化,待P2处压力稳定为0kPa(表压)后,此时被测夹具处于测试状态。然后关闭截止阀S3,开始计时,连续记录15秒内P2处的压力增大变化值,拟合得到P2处压力的单位时间变化值(ΔP/Δt)。 (7)根据膜电极的有效面积,将测量得到的单位时间压力变化值(ΔP/Δt)换算为膜电极串漏率流量。[size=18px][color=#990000]3. 问题分析[/color][/size] 上述T/CAAMTB 12-2020膜电极漏率的具体测试方法,从理论上来说是完全正确且可行,但在实际应用中可能会存在以下问题: (1)在上述测试规范中,所测量的压力为相对大气的压力(即表压),而测试时的大气压力在不同的测试时间,测试地点都不同,是一种相对压力测量方式。同时,被测气体压力会随着环境温度升高而升高,随着环境温度的降低而减少,因此在实际漏率测量中因漏气所引起的压力降应扣除温度和大气压的波动。 (2)测试规范中规定阳极进气口处的压力恒定在50±1kPa(表压),即恒定压力的波动率不超过±2%。这个波动率的规定范围可能会偏大,有可能在实际膜电极质量控制(特别是氢气漏率)中带来严重问题:即±2%波动率会造成膜电极漏率测量结果的最小波动率至少也是±2%,这就将低于±2%的漏率完全淹没在系统误差中。这个漏率±2%的相对测量误差在实际产品质量控制中能否被接受,特别是对漏率要求非常严格的氢燃料电池膜电极而言,非常值得商榷。 (3)尽管测试规范中明确漏率测量需要被测夹具通过压力机加载外部机械压力,以模拟燃料电池膜电极的外部机械压力状态,但测试规范中少了另一项重要的外部环境参数:温度,除了外部机械压力外,环境温度的变化也会对膜电极漏率产生严重影响。另外,温度参数是考核膜电极老化性能的重要试验参数。[size=18px][color=#990000]4. 测试方法改进措施[/color][/size] 针对上述现有测试规范中存在的不足,提出以下相应改进措施: (1)将目前测试规范中的表压测量方式改进为绝对压力测量,采用绝对气压传感器,以规避测试时间地点不同和环境温度变化给压力测量带来的影响。同时采用电动针阀和高精度PID控制器对阳极进气口压力进行自动控制,提高膜电极进口压力精度和稳定性。 (2)建议提高目前测试规范中规定的50±1kPa恒压控制精度,即减小膜电极进口恒定压力的波动率,上述改进措施中的高精度绝对气压传感器、电动针阀和高精度PID控制器,完全能将此波动率降到很低水平。 (3)建议在目前的测试规范中增加温度考核参数,即对应燃料电池实际使用温度范围,进行不同温度下的膜电极漏率测量,对膜电极的产品质量进行更全面和更结合实际应用场景的评价。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]
我国船用燃料油国家标准GB/T17411-2015是按照国际标准ISO8217执行的,是强制性国家标准。根据我国国家标准规定,船用燃料油分为两类产品,一是馏分型船用燃料,二是残渣型船用燃料。馏分型燃料包括DMX(相当-10#轻柴油)、DMA(相当0#普通柴油)、DMZ、DMB等,主要在高速柴油机及中速柴油机中使用,主要是为短距离航行的中小型船舶提供动力,例如在长江、运河航行的运沙土船、渔船、干散货船等等,或用于船舶的辅机发电使用等。馏分型燃料油的称谓上还有MGO和MDO等不同的说法,都是柴油馏分,粘度不同,MGO(MarineGasOil)是轻柴油,适用于高速柴油机使用。MDO(MarineDieselOil)是重柴油,适用于中速柴油机。残渣型燃料包括船用残渣燃料油RMD80、RME180、RMG380等。主要用于低速柴油机,或者与馏分型燃料混合后用于低速柴油机。船用燃料油根据50℃时运动粘度的差异,通常分为180CST、380CST、500CST等,主要用在国际运输船舶,以及在沿海、沿江运输的较大船型上,发动机马力大的要求的粘度高,最高可达到700CST。目前180CST、380CST是市场上的主流品种。1980年,ISO设立了ISO/TC28/SC4/WG6(石油关系技术委员会/分类、标准分技术委员会/船用燃料油的分类、规程标准工作小组),在1979年,英国标准协会拟定了船用燃料油规格标准的草案,ISO以此参考对船用燃料油的标准进行了探讨。ISO于1982年举办的第五次工作会议上,将船用燃料油标准的原案,提交技术标准委员会报批,在1987年形成了ISO8217标准稿。此标准针对当时船用燃料油的劣质趋向,对相关指标提出了标准化的规定,同时对未来的油品指标特性做出了限制[8]。国际船用燃料油规格标准(初版)与1987年制定,1996年经过修订,颁布第二版,为ISO8217-1996。由于燃料油的粘度并不是唯一可靠的质量指标,所以在ISO8217-1996标准中,对船用燃料油的质量特性评价包括了粘度、密度、灰分、倾点、残炭、硫含量、钒含量等多项参数。ISO8217系列发布之后,有效的控制了船用燃料油品质的劣质化情况。标准经过不断修订于2012年颁布了ISO8217-2012,见表2-1和2-2,这是ISO船用燃料油标准第五版,替代ISO8217-2010[2] 。2015年12月31日中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会颁布船用燃料油标准最新版本GB 17411-2015, 替代GB/T 17411-2012