Bilim.techО проекте

Некачественное топливо: как распознать

Как понять у топливозаправщика, что привезли не то топливо? Проверь партию ареометром, пробой на просвет, пастой на воду и холодом, пересчитай плотность на 15 °C и реши: принять или отказать.

01 Что это такое

Некачественное топливо это топливо, которое не соответствует своему паспорту. Часть подмен видно глазом и ареометром прямо у заправщика, а серу и цетановое число покажет только лаборатория.

Что бывает чаще всего. Летнее или зимнее вместо арктического: на морозе парафин забивает фильтры. Разбавление: керосином (топливо легче, хуже смазывает насос), печным топливом (тяжелее, темнее, больше серы и смол), газовым конденсатом или бензином (легкое, низкая температура вспышки, опасно). Вода и грязь из цистерн. Старое окисленное топливо: потемнело, в нем смолы. И просто высокая сера, которую ничем на месте не увидишь. На месте проверяют пробу на просвет в стеклянном цилиндре, запах, плотность ареометром с поправкой на температуру, воду пастой на щупе, поведение на холоде и каплю на фильтровальной бумаге. Двигатель тоже подсказывает: быстро забивается фильтр, трудный пуск, белый или черный дым, стук, падение мощности. Что значат сами показатели, разобрано в теме «Показатели дизельного топлива», а цетановое число в теме химии «Топливо и горение».

Пробы на просветнормасветлое, прозрачноелетнее на морозехлопья парафинас бензиномпочти бесцветноес печнымтемное, тяжелоевода и грязьмуть, слой, осадокЦвет сам по себе мало что значит: топливо бывает окрашено присадками. Важны прозрачность, осадок, слои и поведение на холоде.
Пробу берут в чистый прозрачный цилиндр и смотрят на просвет на фоне белого листа. На морозе пробу оставляют на улице и смотрят, не мутнеет ли она.
ρ15
Плотность при 15 °C, г/см³. Ее пишут в паспорте по EN 590 и ГОСТ 32511. Ареометр показывает плотность при температуре пробы, ее пересчитывают на 15 °C.
П
Паспорт качества. Документ с номером партии и результатами испытаний. Проба из машины должна с ним совпадать: марка, плотность, вид.
А
Арбитражная проба. Опечатанная проба партии, которую хранят на случай спора. Если лаборатория найдет нарушение, по ней предъявляют претензию поставщику.
02 Опыт
Бери пробу. Проверяй. Считай. Решай. ПРИЕМКА ТОПЛИВА
ЯНВАРЬ, ВЫСОТА 4000 М, −35 °C

Приехал топливозаправщик. Принять или отказать?

Рис. 15.7
ПАРТИЯ
Прошло времени
Плотность при 15 °C
Счет решений
03 Формулы по буквам

Как сравнить плотность пробы с паспортом

Топливо на холоде плотнее, в тепле легче. Поэтому показание ареометра сначала приводят к 15 °C, а потом сравнивают с паспортом. Числа берутся из опыта, когда ты измерил плотность.

Быстрый пересчет у машины

ρ15 = ρt + γ · (t − 15)

Каждый градус холоднее 15 °C делает дизельное топливо плотнее примерно на 0,0007 г/см³. Если проба холоднее 15 °C, поправка вычитается, если теплее, прибавляется.

ρt
показание ареометра при температуре пробы, г/см³
t
температура пробы по термометру, °C
γ
температурная поправка, г/(см³·°C). Для дизельного топлива около 0,0007
ρ15
плотность при 15 °C, г/см³, как в паспорте

Точный пересчет, как в таблицах

ρt = ρ15 · e−αΔt(1 + 0,8αΔt)

Так считают таблицы ASTM D1250 (API MPMS 11.1), на которые ссылается ISO 91. Для топлив плотностью 0,788–0,838 г/см³ коэффициент расширения α = 594,54 / ρ15², где ρ15 в кг/м³. Для тяжелее 0,838 своя формула. Обратный пересчет делают подбором.

α
коэффициент объемного расширения при 15 °C, 1/°C. Около 0,00085–0,00093 для дизельного топлива
Δt
t − 15, °C
e
число Эйлера, 2,718…

Совпадает ли с паспортом?

|ρ15 − ρпасп| ≤ 0,003

Ареометр и разные места пробы дают разброс около тысячной доли. Если разница больше 0,003 г/см³, это уже не погрешность: топливо другое или разбавлено. Легче паспорта: керосин, бензин, конденсат. Тяжелее: летнее вместо зимнего, печное топливо.

ρпасп
плотность при 15 °C из паспорта партии, г/см³
0,003
допуск на сравнение в этом опыте, г/см³ (3 кг/м³)

Почему плотность выдает подмену

Нефть при перегонке делится на фракции по температуре кипения: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут. Чем выше температура кипения фракции, тем длиннее молекулы и тем выше плотность. Подробно это разобрано в теме химии о перегонке нефти. Поэтому любая чужая фракция в топливе сдвигает плотность: легкая вниз, тяжелая вверх.

Арктическое топливо делают из более легких фракций, чем летнее, поэтому оно легче. Если в паспорте арктическое с плотностью 0,815, а ареометр после пересчета показал 0,830, скорее всего привезли летнее или зимнее. Плотность не скажет только про серу и цетановое число: для них нужна лаборатория, приборы по ISO 20846 и ISO 5165 и сутки-двое времени.

Важно не перепутать температуру: в России плотность нефтепродуктов часто пишут при 20 °C (пересчет по ГОСТ 3900), а по EN 590 и ГОСТ 32511 при 15 °C. Разница около 0,0035 г/см³, как раз больше допуска.

0,700,750,800,850,90бензингазовый конденсаткеросинДТ арктическоеДТ летнеепечное топливоплотность при 15 °C, г/см³ (примерно)
Полосы перекрываются, поэтому плотность сравнивают не с «нормой вообще», а с паспортом именно этой партии.
04 Где и зачем это применяют

Десять минут у заправщика берегут фильтры и форсунки

Допущения модели+

Партии в опыте придуманы. Плотность пробы пересчитывается по формуле таблиц ASTM D1250 (API MPMS 11.1) для группы легких газойлей: α = 594,54 / ρ15², для более тяжелых топлив по формуле с коэффициентами 186,97 и 0,4862. Показание ареометра округлено до 0,0005 г/см³. Допуск 0,003 г/см³ при сравнении с паспортом это правило опыта, а не норма стандарта; на практике учитывают точность метода по ISO 3675 и ISO 4259. Признаки на месте (цвет, запах, пятно на бумаге, поведение на холоде) показаны типичными; в жизни они бывают слабыми, а цвет зависит от присадок и сырья. Разбавление керосином на месте видно только по плотности и запаху; его главный вред, плохая смазывающая способность, определяется только в лаборатории по ISO 12156-1. Время проверок условное, лаборатория в опыте отвечает за 2 суток.

Еще в направлении «Инженерия»

Все темы направления «Инженерия» →