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项目六船舶试航任务6.1加装燃油6.1.1燃油性能参数船舶燃油主要特性指标及油品种类：影响燃油品质的特性指标：国内外燃油的种类及选用原则，ISO对燃油的分类；MARPOL73/78公约对燃油的要求一、燃油的理化指标(性能指标）及其影响为了判断和比较燃油的质量好坏及合理选用，对燃油规定了一些性能指标，这些指标其对柴油机工作的影响，可分为三类：I．影响燃油燃烧性能的指标：十六烷值（cetanenumber）、柴油指数（DieselIndex）、馏程（distillationrange）、发热值、粘度；II．影响燃烧产物的指标：硫分、灰分、沥青分、残炭值、钒和钠的含量；III．影响燃油管理的指标：闪点、比重、粘度、倾点、浊点、凝点、水分和机械杂质。1．十六烷值1）确定方法：选定两种发火性能截然不同的标准燃料，一种是发火性能好的正十六烷（脂肪烃），规定其十六烷值为100；另一种是发火性能很差的α-甲基萘（多环芳香烃），规定其十六烷值为0，将这两种标准燃料按不同的体积比例配成混合液，便可得到十六烷值从0到100的各种标准混合燃料（容积百分含量）。2）测试方法：在规定的工作条件下，所试燃油与某一种标准混合燃料具有相同的发火性能（即有相同的滞燃期）时，该标准燃料的十六烷值即为所试燃油的十六烷值。3）对柴油机燃烧性能的影响：十六烷值越高，燃油的自燃性能越好。但十六烷值过高，将使燃油发生高温裂化而产生游离碳，造成冒黑烟而经济性下降，同时由于加工费用高而使得燃油的价格高；十六烷值过低，则燃油的滞燃期长，使燃烧过程粗暴，起动和低负荷运转时难于发火和稳定工作。（对滞燃期的化学过程有影响）高速机CN=40-60；中速机CN=35-50；低速机CN=25及以上，通常仅规定轻柴油的十六烷值。2．柴油指数：也是衡量燃油自燃性能的指标，其测试仪器比较便宜。是表示燃油的着火性能与其密度和苯胺点的关系。D.I.=(1.8t+32)(141.5/d–131.5)(1/100)t——燃油的苯胺点（°C），利用相似易溶原理，将同体积燃油与苯胺混合加热成单一相溶液，然后冷却，当混合液刚开始浑浊时的温度；苯胺点越低（即溶解度越好），芳香烃含量越高，自燃性能越差；CN=2/3D.I.+14d——燃油比重（指油品在60°F（15.6°C）时与同温同体积纯水的重量之比）；3、馏程：燃油蒸发性能指标，也即冷车起动性能指标，对滞燃期的物理准备过程有影响。其表示在某一温度下燃油所能蒸发掉的百分数。1）测试方法：将100ml燃油加热蒸馏，馏出第一滴油时的温度（初馏点）到蒸馏到最后所能达到的最高温度（终馏点或干点）从初馏点到干点的温度范围称为馏程。2）馏分：在某一特定温度下的馏出物，通常用在某一温度下蒸发的百分数表示。燃油在低温下蒸发的百分数越高，说明所含的轻镏分越多。轻镏分的沸点低，蒸发速度快，能与空气较快地混合，燃烧速度也较快，柴油机冷车起动性能好，重镏分不容易蒸发，易不完全燃烧而生成积碳。因而高速机要使用轻镏分含量多的轻柴油，而低速机可使用含重镏分多的的燃油。但从燃烧质量来看，镏出温度也不宜过低，否则镏分太轻，蒸发太快，压力升高速度太快，工作粗暴。因此不是轻镏分越多越好，而是各镏分组成的温度范围尽可能窄。3）对燃烧的影响：轻馏分含量多的燃油，沸点低，蒸发快，易于空气混合和发火，即有利于冷车起动和燃烧，但蒸发速度过快，则燃烧易粗暴；重馏分含量多的燃油，沸点高，蒸发慢，不易于空气混合和发火，燃烧也慢，容易造成燃烧不完全而结碳。从油的质量上看，并非轻馏分越多越好，而是各馏分组成的温度范围应尽可能窄些，如柴油一般在250-350°C的中馏分居多为佳。4、发热值：1Kg燃油完全燃烧时放出的热量称为燃料的发热值（KJ/Kg或Kcal/Kg）。燃油的发热值分为高热值和低热值。高热值包含水蒸汽的汽化潜热；但在柴油机中燃气在高温下排出，汽化潜热不可能被利用，应扣除；扣除水蒸汽汽化潜热的热值称为低热值。在柴油机热力计算时要用低热值。不同燃油的发热值不同，但差异不很大。重油的基准低热值为42000KJ/Kg（10030Kcal/Kg），轻油的基准低热值为42700KJ/Kg（10200Kcal/Kg，ISO规定为42707KJ/Kg）5、粘度：燃油流动性能指标，反映液体分子间运动摩擦阻力的量度，对燃烧和管理都有影响（即燃油的雾化、过滤和泵送性）；粘度过大时，流动性能差，易造成供油中断，雾化不好而使燃烧不良；粘度过小，流动性能好，但喷射设备偶件易润滑不良而磨损；粘度的大小有两种表示法，即绝对粘度和相对粘度，前者表示燃油分子间内摩擦系数的绝对值，有动力粘度和运动粘度两种；后者是在某一条件下测得的内摩擦系数的相对值，依测试仪器的不同有恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度三种。1）动力粘度（dynamicviscosity）：其物理意义是两相距单位长度（1cm）、单位面积（cm²）的液体层，以单位速度（1cm/s）作相对运动时，该液体所产生的阻力的大小（达因数）。其单位为泊，1泊=1达因秒/平方厘米，通常在工程单位制中采用厘泊（cP），在国际单位制中采用PaS；1P=0.1PaS，1cP=10(**-3)PaS。2)运动粘度（kinematicviscosity）：动力粘度与同温度下液体密度之比值，单位为拖；工程单位制中采用厘拖cSt（mm²/s）；国际单位制采用平方m/s；水在20°C时的运动粘度约为1，目前国际上通用cSt50（ISO标准）。3）恩氏粘度：某一油品在测定温度下从恩氏粘度计流出200立方cm所需的时间与20°C时同体积的蒸馏水从该粘度计流出所需时间的比值。°Et，过去我国和欧洲一些国家常用。4）雷氏粘度：某油品在100°F（37.8°C）时从雷氏粘度计流出50立方cm所需时间，单位为S。有RedNo1和RedNo2两种。目前航运界常用。5）赛氏粘度：某油品在100°F（37.8°C）时,从赛氏粘度计流出60立方cm所需时间,单位为S。有赛氏通用粘度（SSU）和赛氏重油粘度（SSF）两种，过去美、英等国常用。压力和温度对燃油的粘度有影响，压力越高，粘度越大；温度越高，粘度越小；用温粘曲线表示温度对粘度的影响，一般在说明油品的粘度时要注明燃油的温度。高速机的使用粘度上限为6cst，中速机的上限为20cst，低速机的范围为12-25cst（60-100S，RedNo1）。6、硫分：燃油中所含硫的重量百分比。我国S%〈1%，轻油S%〈0.2%，重油S%〈0.5-1.5%；中东、非洲S%〉3-4%。硫是燃油中的有害成分，其主要危害有：1）燃油中液态的硫化物（H2S、RSH硫醇）对油柜、油管、喷油设备等具有酸的腐蚀作用；2）燃油燃烧后生成SOx，在硫酸露点以下时生成硫酸和亚硫酸引起缸套、活塞环、排气阀、废气涡轮、排气管等的低温腐蚀，同时SO2在700-900°C时对铁的腐蚀比平时高11倍；此外排放到大气的SOx将造成酸雨，危害环境。3）硫化物的燃烧产物SO3能使HC化合物加速聚合而生成结碳，它本身溶于碳垢中而使碳垢硬化，造成磨料磨损；4）由于酸的作用，将加速曲柄箱滑油变质。为了消除硫的危害，在管理中应保持气缸冷却水的温度不要太低，其次使用碱性气缸油，加装尾气除硫装置。7、灰分：指存在于油中的固体物质和溶于油中的金属盐,在规定的测定方法下不能燃烧的残余物，以重量百分数表示。灰分主要是燃烧后形成的金属氧化物和金属盐，除V2O5造成高温腐蚀外，主要是磨料磨损。8、矾、钠含量：用重量的PPM表示，是灰分的组成部分，燃烧后形成低熔点化合物，如Na2O·V2O4·5V2O5熔点为625°C，5Na2O·V2O4·11V2O5熔点为535°C。当气缸壁和排气阀的表面温度超过它们的熔点时，这些固体粒子就熔化成液态附着在金属表面上，与金属发生氧化还原反应而腐蚀金属，即高温腐蚀。一般排气温度应控制在550°C以下，在海水漏入燃油中时将使钠含量增加。9、机械杂质和水分：燃油中所含不溶于汽油和苯的固体颗粒（灰尘和沙粒）或沉淀物（溶渣）等占中重量的百分数称为机械杂质，这些杂质大多数是在运输和储存过程中混入的，它们不能燃烧，却能使喷孔堵塞，加剧喷油设备的磨损。燃油中的水分会降低燃油的发热值，易破坏正常发火，尤其是水分多时会使燃烧减慢，并破坏气缸润滑油膜。10、沥青分：表示沥青占燃油的重量百分数。是一种多环芳香烃，溶于苯而不溶于石蜡基油的黑褐色粉末状物质。它于悬浮分散形状存在于燃油中，是一种胶质分子团，沥青胶质分子团在混对中悬浮平衡状态被破坏而析出淤渣，使储存稳定性变坏，给燃油净化和燃烧造成困难，因此不同牌号的燃油应当尽量避免混装；在分油机的进油加热温度下（85-95°C）不易被分离，沥青很难燃烧，致使排气冒黑烟，热效率下降，易于形成结碳，尤其是在喷孔外产生喇叭状的积碳，使雾化变坏，在燃油硫分含量高时形成的结碳非常牢固，不易除去，从而造成磨料磨损。11、残炭值：燃油在隔绝空气的条件下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状的焦炭残余物称为残炭，残炭占试验油重量的百分数称为残炭值。残炭值表示燃油在燃烧过程中形成炭渣的倾向，并不表示形成结碳的数值。其对柴油机的危害是：使气缸结碳造成热阻增加，引起过热，磨损加剧，严重时会引起活塞环卡死和折断，喷孔堵塞，气阀咬死。12、闪点：燃油汽化后产生的蒸汽与空气混合气同火焰接触而闪火的最低温度，用来衡量燃油挥发成分产生爆炸或火灾危险性的指标。根据测量器具和方法的不同，有开口和闭口闪点之分。闭口闪点比开口闪点低，常用闭口闪点。为保证船舶安全要求燃油的闭口闪点应高于65°C（轻柴油除外），滑油的开口闪点在130-300°C之间；从防火防爆角度，只有在低于燃油闪点17°C的环境温度下倾倒燃油或敞开燃油容器才是安全的。注意：燃点：油闪燃后5S不熄灭的最低温度，同一种油料自燃点〉燃点〉闪点。13、凝点、倾点、冷滤点和浊点：燃油低温流动性和泵送性的重要指标。在规定的试验条件下燃油受冷后失去流动性时的温度称为凝点；燃油尚能流动的最低温度称为倾点（国外）；燃油滤器开始部分堵塞时的最低温度称为冷滤点；燃油开始变得混浊时的温度称为浊点。凝点等指标与燃油中的石蜡含量有关。燃油中的石蜡在温度降低时逐渐结晶析出，先析出少量细微的结晶，使原来透明的燃油变得混浊（浊点），进一步冷却石蜡结晶逐渐长大，形成网状的结晶骨架，结晶骨架把燃油包围起来，使整个燃油失去了流动性（凝点）。燃油的温度降低到浊点时将使滤器堵塞，供油中断，因此从使用的观点看，浊点比凝点更为重要。燃油的浊点至少应比使用温度低3-5°C（即浊点+3-5°C，是最低可泵送性温度），以防止在使用中析蜡。对于浊点较高的燃油使用中应进行预热。倾点=凝点+2.7°C(5°F)；浊点=凝点+8.5°C；倾点+5.8°C=浊点。石蜡：点状——线状——网状——成片网状（浊点——冷滤点——倾点——凝点）14、比重：20°C时的燃油重量与4°C时同体积水的重量之比，目前航运界采用密度（r15）。换算公式：dt=d20–0.000672(t–20)rt=r15–0.00063(t–15)(渣油)；rt=r15–0.00065(t–15)(重柴油)；在加装燃油计算实际加油量时应注意温度修正，可采用以上计算公式，也可通过查表计算。燃油的比重与其化学成分和馏分组成有关，烷属烃比重最小，芳香烃的比重最大；比重是燃油性能的间接指标，燃油的比重大，即间接表明其粘度大，重馏分多，芳香烃的含量多，CN低。比重的使用意义：1）根据比重选择分油机的比重环，ISO规定r15不大于0.991Kg/立方m；当比重大于1时，应采用ALCAP分油机或水封水中加MgSO4；2）已知比重或密度和油舱容积可计算装油量，G=Vrt（Kg）；3）根据日用柜油的消耗体积和比重，计算燃油消耗量或已知耗油量和有效功率也可计算油耗率ge=G/Pe；注意：喷油泵的供油量是以容积为基准的，当由轻油换用重油或换用不同比重的燃油时，若不改变油量调节机构，则比重增加时按重量计算的供油量增大，柴油机的功率也增大；二、船舶油料种类、特点及选用原则A、船舶燃油