摘要：顆粒污染物是對噴氣燃料影響最大危害最大的污染物質，針對顆粒污染物的污染度檢測對于保證噴氣燃料質量具有重要意義。自動顆粒計數法作為目前運用較為成熟的新型技術，具有操作簡便、快速準確的優點。然而針對噴氣燃料領域，目前國內還沒有形成自動顆粒計數法的試驗方法標準。為驗證自動顆粒計數法在噴氣燃料領域的可行性，論文通過實驗和數據整理分析，比較了三型自動顆粒計數器的測定結果，為更好地做好噴氣燃料質量監控奠定基礎。

　　關鍵詞：噴氣燃料;自動顆粒計數法;污染度;對比試驗

　　隨著油液污染檢測技術的快速發展，自動顆粒計數法由于其測定時間較短、準確度高、重復性好、易于操作且結果不受人為因素干擾等優點備受關注。該方法既可以在線用于現場工作，又可以離線用于實驗室分析，因此在顆粒污染分析中得到了廣泛應用，已成為油液污染控制中的重要環節。然而，國內目前還沒有制定出應用于噴氣燃料領域的自動顆粒計數法的試驗方法標準，成為目前噴氣燃料領域污染度監測方向亟待解決的問題。由于國內對噴氣燃料的污染度監測尚處在摸索階段，本文嘗試通過三型自動顆粒計數器對比試驗來初步探究自動顆粒計數法測定噴氣燃料污染度的可行性。

　　1.自動顆粒計數器原理分析

　　遮光型自動顆粒計數法，一般又稱光阻法，其典型設備就是遮光型自動顆粒計數器。目前而言，在相關油液污染度的分析中，遮光型顆粒計數器的應用最為廣泛。如圖1，是儀器的簡單原理構造。通常來說，遮光型自動顆粒計數器主要由取樣系統、顆粒傳感器、數據處理系統三部分組成。從圖1中來看，是由激光光源(也可為白熾燈)和光電探測器(光電管)構成。

　　其測定原理在于當檢測待測油液時，會使油液流過計數器。同時，存在于油液中的固體顆粒也會隨著油液的流動而通過計數器中的一個狹小通道，而光源會持續垂直照射在透明通道上形成一個窗口上。當通道中的油液不含有污染顆粒時，光源會全部照射通過而被接收器接收，此時元件輸出不變。而當待測油液含有污染顆粒并通過狹小通道時，光源照射后就會被遮蔽且產生散射，由光源抵達光電探測器的光強就會產生變動，這一變化與顆粒的尺寸(具體實際就是指投影面積)成正比。由此，每當一個顆粒通過就會使光電探測器產生一個對應的脈沖信號。根據脈沖信號的大小及次數，就可以測出油液中顆粒尺寸和數量。

　　要使自動顆粒計數器正常工作，需要定期進行標定。目前標定污染等級的標準物質有ACFTD粉塵和ISO MTD粉塵。其中ACFTD的顆粒尺寸采用的是20世紀60年代末期基于光學顯微鏡測得的顆粒的最長弦粒徑(又稱為最大粒徑)，這主要是源于當時光學顯微鏡是測定污染度中顆粒計量與計數的主要方法，而采用光學顯微鏡人工對不規則顆粒的粒徑進行測量，最簡單直接的測定方法就是直接測定顆粒的最長弦粒徑。然而隨著技術的進步，從70年代起，自動顆粒計數器開始逐漸被采用，其易于操作、對操作人員水平要求較低的特點，漸漸開始取代光學顯微鏡，成為污染度測定的主流方法。而自動顆粒計數器的原理主要是測定顆粒遮擋激光光源的光通量，換言之是測定顆粒的投影面積，此時最長弦粒徑的計算方法已經不適用于新技術，故而采用了等效投影粒徑來取代最長弦粒徑。基于顆粒粒徑尺寸計算方法的改變，ISO MTD粉塵被自動顆粒計數法采用來作為污染等級劃分標準的標準粉塵。

　　如圖2是ACFTD粉塵基于光學顯微鏡法而采用的最長弦粒徑，與ISO MTD粉塵基于自動顆粒計數法而采用等效投影粒

　　2.三型自動顆粒計數器適用性與對比研究

　　使用自動顆粒計數器檢測噴氣燃料中的固體顆粒污染物，目前尚處于研究摸索階段。通過上述原理的說明分析，初步論證了該方法測定噴氣燃料污染度的可行性。為貼合污染度檢測實際，從試驗角度驗證其可行性，本文將選擇三型儀器對噴氣燃料進行污染度測定，其三型儀器分別為ACM 20、 Pamas S40和YJS-150。ACM 20為英國產品，該儀器的設計初衷就是用于噴氣燃料的污染度測定;Pamas S40為德國產品，該儀器更常見于液壓油和潤滑油領域，同時可以兼顧噴氣燃料;YJS-150為國產儀器，作為自動顆粒計數器的國產化產品，已在國內多家檢測單位進行評估及應用，在本文試驗中作為與國外儀器的對照。

　　(1)實驗試劑、儀器和實驗方案

　　①實驗試劑和儀器

　　實驗試劑：3號噴氣燃料，購自上海高橋煉油廠;正庚烷，為市售分析純;ISO MTD粉塵，符合ISO 12103-1標準，購自上海瑞貝貿易有限公司。

　　實驗儀器：自動顆粒計數器：ACM 20，英國Paker公司生產;Pamas S40，德國Pamas公司生產;YJS-150，深圳亞泰公司生產。

　　②實驗方案

　　將噴氣燃料取樣并過濾，然后加入不同含量的ISO MTD 標準粉塵配制成標準油樣，具體配制如表1所示。

　　首次試驗開始之前，使用潔凈的正庚烷溶液，沖洗自動顆粒計數器三次，清洗后的儀器按正常檢測操作步驟進行一次檢測操作，確保儀器導管的清潔度與試樣相比足夠低。

　　分別將上述5個油樣手工搖動60s，分別用Pamas S40、 ACM 20和YJS-150對五瓶油樣各檢測3次污染度取平均值，污染度等級報告采用ISO 4406:1999標準。在測定過程中應確保儀器導管與取樣容器的壁面和底部沒有任何接觸。

　　(2)實驗數據對比與分析

　　①試驗結果比較。按照擬定的實驗方案，進行油樣污染度測定，記錄其結果如表2：

　　2號、3號、4號和5號油樣中標準物質的顆粒數量與各含量的標準物質標準值的偏差計算公式為：

　　偏差= 校正顆粒數量-標準值標準值 ×100%

　　從圖3可見，ACM 20自動顆粒計數器測定數值的偏差較低，各粒徑的偏差均在10%以內。Pamas S40和YJS-150兩種自動顆粒計數器測定≥4μm(c)和≥6μm(c)尺寸范圍的顆粒數量偏差相差不大，但都稍高于ACM 20。而在≥14μm(c)粒徑的顆粒計數數據分析中，Pamas S40和YJS-150測定數據的偏差明顯高于≥4μm(c)和≥6μm(c)的尺寸范圍，其偏差基本在15%～30%，且明顯高于ACM 20的測定偏差。該現象表明在大粒徑的顆粒物測定上，Pamas S40和YJS-150自動顆粒計數器檢測的誤差相對較大，這一方面可能是和傳感器本身的性能相關，另一方面可能和Pamas S40和YJS-150兩種儀器臨近標定周期有關。總的來說，三型儀器的測定誤差都在可接受范圍之內，說明使用自動顆粒計數法基本適用于噴氣燃料領域。

　　②不確定度分析

　　本文引入不確定度分析來對試驗數據進行評定，以驗證探究對象在測定噴氣燃料污染度時產生的準確性和重復性。不確定度可以針對試驗測定數據的誤差進行評估，它是衡量試驗測定數據質量的一項指標。一般來說，數據的不確定度越小，說明其準確性和重復性越好。因此本文將對試驗所產生的數據進行不確定度分析。

　　由于本試驗主要針對結果的重復性進行評估，因此在不確定度分析過程中，只考慮由于測定結果的重復性不同引入的標準不確定度u(X1 )。

　　根據標準不確定度的計算公式，將三種儀器針對5個油樣的不確定度進行計算，得出結果如圖4至6。

　　從圖4、圖5和圖6中可見，ACM 20、Pamas S40和YJS- 150這三型自動顆粒計數器在測定噴氣燃料污染度時產生的不確定度相差不大。同時在比較三型儀器測定不同顆粒尺寸范圍時，≥4μm(c)、≥6μm(c)粒徑的顆粒計數結果的不確定度較低而≥14μm(c)粒徑的顆粒計數結果的不確定度明顯較高，說明測定大尺寸顆粒時更易產生誤差。

　　總結來說，通過不確定度分析，結果證明ACM 20、Pamas S40和YJS-150這三型自動顆粒計數器針對噴氣燃料領域的污染度測定，其結果的可靠性較高，三者重復性相當，其中 ACM 20的重復性略好。三種儀器在測定油樣時，ACM 20的測定偏差要低于Pamas S40和YJS-150，這種現象可能源于Pamas S40和YJS-150臨近校準周期。

　　(3)實驗結論

　　根據試驗對比分析，可以發現使用選定的三型自動顆粒計數器基本可以準確測定噴氣燃料污染度。通過不確定度分析也能發現，試驗結果的重復性較好，其中ACM 20儀器的效果最好。同時，值得注意的是YJS-150作為國產化儀器，其表現出的性能不劣于國外儀器，可以進行準確的油液污染度檢測。

　　3.結語

　　本文對自動顆粒計數法測定噴氣燃料污染度的技術原理進行了理論分析和試驗探究。通過分析，簡要闡明了采用自動顆粒計數法測定噴氣燃料污染度的可行性，初步驗證了自動顆粒計數法應用于噴氣燃料領域的重復性和準確性，同時對比驗證了以YJS-150為代表的國產儀器的可靠性，為下一步深入探究自動顆粒計數法的試驗方法標準制定奠定了基礎。 推薦閱讀：湖水環境污染治理管理方案

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