郝敬團，佟麗萍，郭 力，孫世安

（空軍勤務學院 航空油料物資系， 江蘇 徐州 221000）

石油產品蒸餾測定器的改進設計

郝敬團，佟麗萍，郭 力，孫世安

（空軍勤務學院 航空油料物資系， 江蘇 徐州 221000）

分析了當前在用蒸餾測定器的結構和電路方面存在的不足之處，對蒸餾測定器的加熱裝置、散熱裝置、照明裝置和調壓電路幾部分提出改進設計的思路，對所改進設計蒸餾測定器的使用維護給出了行之有效的指導性建議。

蒸餾測定器；設計；調壓電路

石油產品蒸餾測定器是用來評定油品蒸發(fā)性的重要儀器，它不僅可以測定液體燃料的沸點范圍，還能測定石油產品中輕重組分的大體含量。它不但適用于測定天然汽油、車用汽油、航空活塞式發(fā)動機燃料、噴氣燃料、柴油等燃料油，而且也適用于測定石腦油、石油溶劑油、煤油、天然式發(fā)動機用油［1，2］。

1 在用儀器存在不足

目前不同廠家生產的儀器結構和電路差別較大，存在嚴重的缺陷，有些儀器電爐絲外漏極易導致操作者觸電情況的發(fā)生，缺少必要的照明不易觀察量筒讀數，電爐須自然冷卻等待時間較長、冷凝水外漏極易造成線路損壞；儀器電爐加熱功率相差較大，蒸餾速率不易控制在標準要求的范圍內，導致不同型號的蒸餾測定器測定油樣的再現(xiàn)性相差較大；有些儀器電路相對較復雜，對油料化驗員來家維修難度較大。

2 蒸餾測定器的設計

蒸餾測定器的設計的原則是結構簡單，工作可靠，維修方便，對蒸餾測定器的改進設計主要是加熱裝置、散熱裝置、照明裝置和調壓電路幾部分［3］。

2.1 加熱裝置的設計

擬對在用蒸餾測定器的加熱裝置設計改進，將鐵基合金電爐絲更換成鎳鉻合金電爐絲，鎳鉻合金電爐絲高溫強度較鐵基合金電爐絲高，其結構不易改動，塑性較好，其熱輻射率高，無磁性，耐腐蝕性強，使用壽命也較長。電熱絲的阻值設計為60.5 Ω，加熱功率為800 W，并把裸漏的鎳鉻電爐絲穿插在耐高溫、耐熱震性的石英玻璃管中，石英玻璃不僅具有良好的化學穩(wěn)定性和絕緣性，有效防止操作者發(fā)生觸電事故，而且加熱時還能發(fā)出紅外光，實現(xiàn)對油樣高效均勻的加熱，同時石英玻璃還起到隔絕空氣防止鎳鉻合金電爐絲高溫氧化的作用。

2.2 散熱裝置的設計

在爐盤底部加裝了一層可以控制的活動隔板，爐盤和隔板上開有分布均勻的散熱小孔，散熱小孔的目的加快電爐降溫速率，縮短平行試驗間的時間，提高油料質量檢測效率。當隔板轉到一定的角度時，爐盤上的散熱孔和隔板上散熱孔對齊，加快空氣流通速度。散熱孔采用電磁鐵的吸合來開啟，關閉采用手動操作按鈕斷電和彈簧收縮回拉的方式。在加熱裝置的底部加裝220 V、22 W的小電風扇對電爐強制通風，促使燒瓶支架板和觀察窗等快速降溫，操作時散熱孔和電風扇通過按鍵同時開啟和關閉。

2.3 照明裝置的設計

有的廠家生產的石油產品蒸餾測定器本身并沒有照明系統(tǒng)，導致觀察量筒回收體積時非常吃力。有的廠家生產的石油產品蒸餾測定器本身雖然有照明系統(tǒng)，但采用能耗較高的白熾燈，功率為25 W，相對較大，安裝在冷凝槽的下部，潮濕和漏水加速照明系統(tǒng)因氧化發(fā)生故障，致使儀器不能正常使用，嚴重時還會發(fā)生儀器外殼帶電現(xiàn)象。也有廠家生產的石油產品蒸餾測定器照明系統(tǒng)采用熒光燈，安裝位置也不盡合理，熒光燈安裝在接收室量筒附近，試驗時非常刺眼，不便于觀察量筒的讀數，搬運時也易損壞熒光燈。

綠色照明是指通過提高照明電器和系統(tǒng)的效率，節(jié)約能源，減少發(fā)電排放大氣污染物和溫室氣體，保護環(huán)境，改善生活質量，提高工作效率，營造現(xiàn)代文明的光文化。

響應國家綠色照明計劃，照明系統(tǒng)擬采用能耗較低發(fā)出暖白光的LED燈照明，LED燈使用壽命較長，使用壽命達到5萬到10萬h，功率僅為3 W，能耗非常低，光的傳播方向性非常好，并且亮度較高，安裝在量筒的下方，既便于觀察量筒的讀數，又可有效避免潮濕和漏水對LED燈造成損壞。為了防止LED燈因發(fā)熱而損壞，將LED燈焊接在燈座上，增強LED的散熱效果，同時注意LED燈周圍空氣的自然流通。

2.4 調壓電路的設計

有些廠家生產的石油產品蒸餾測定器采用電阻、電容、電位器、雙向觸發(fā)二極管、穩(wěn)壓二極管、雙向可控硅等多個電子元器件組成的調壓控制電路，元器件相對較多，有些油料化驗員缺乏必要的維修知識，既不會使用萬用表檢測電子元器件的質量，又不會操作錫焊工具，導致儀器維修時非常不方便。

本調壓電路主要由電位器和集成的單相固態(tài)調壓器兩個元件組成，單相固態(tài)調壓器內部集移相觸發(fā)電路、放大驅動電路、阻容吸收電路、雙向可控硅等于一體，通過手動調節(jié)電位器阻值的大小可以改變加在負載兩端的電壓，起到調節(jié)輸出功率的作用。固態(tài)調壓器采用環(huán)氧樹脂密封，具有精度高、穩(wěn)定性好、耐水、耐油、耐腐蝕、開關速度快、無機械觸點、無機械噪音等優(yōu)點。

單相固態(tài)調壓器在 0～240 V范圍內連續(xù)可調 ，固態(tài)調壓器具有四個接線端子，外接一個與之匹配電位器，電路設計結構簡單，維修時安裝更換非常容易。擬采用的固態(tài)調壓器的額定電壓為 220 V，額定電流為20 A，擬采用與固態(tài)調壓器匹配的470 kΩ電位器，其額定功率為2 W，誤差為±5%。

調壓電路的工作原理是調節(jié)電位器的阻值，從而改變固態(tài)調壓器輸出電壓的大小，也就是調節(jié)電爐絲工作電壓的大小，達到調節(jié)蒸餾速率的目的。其電路如圖1所示。

圖1 石油產品蒸餾測定器電路圖Fig.1 Circuit diagram of petroleum product distillation unit

圖中各電子元器件的技術參數分別為：

（1）Fu額定電壓為220 V，額定電流為15 A的熔斷器；

（2）K、K1、K2和K3為額定電壓為220 V，額定電流為16 A的開關；

（3）D為額定電壓為220 V，額定電流為0.14 A的 電風扇；

（4）C為電磁鐵，額定電壓為220 V，電阻131.5歐姆；

（5）驅動器是RACD03系列的LED燈用的防水恒流驅動器，輸入電壓220 V，輸出電流為0.3 A，輸出功率3 W；

（6）L為額定電壓3 V，額定功率為3 W的LED燈；

（7）SSR額定電壓為240 V，額定電流為20 A的固態(tài)調壓器；

（8）W為阻值470 kΩ的電位器，額定功率為2 W；

（9）R1為阻值60.5 Ω的鎳鉻合金電熱絲，功率為800 W；

（10）R2為阻值121 Ω的鎳鉻合金電熱管，功率為400 W；

（11）V為99T1型電壓表；

（12）SXMK型溫控表；

（13）Pt100為感溫探頭，測量冷凝槽中水溫。

圖中調壓電路主要由電壓表V、電位器W和固態(tài)調壓器SSR以及石英加熱管R1組成，通過調整電位器W的阻值，改變固態(tài)調壓器SSR的輸出電壓，從而起到調整加熱強度的作用，實現(xiàn)控制蒸餾速率的目的。

感溫探頭Pt100測量冷凝槽中水的溫度，SXMK型溫控表既可以對水溫實時監(jiān)控，又可以對冷凝水加熱控制，主要通過加熱管R2對冷凝水加熱，防止含蠟比較高的石油產品凝結，影響最大回收量的測量。

3 蒸餾測定器的維護

當電壓出現(xiàn)不可調的現(xiàn)象時，故障常常表現(xiàn)為以下幾種情況：（1）電壓恒為220 V不可調；（2）電壓部分不可調如 0～110 V不可調，也可能 110 V～220 V不可調內不可調，該狀況一般是固態(tài)調壓器SSR損壞導致的，維護時只需更換同型號的固態(tài)調壓器即可。當電壓恒為0 V不可調時，維修時首先考慮是電路斷路導致的，可能是電爐絲接頭處氧化斷路，或者電熱絲斷路，其次考慮固態(tài)調壓器SSR損壞。當電壓在80～130 V某小范圍不可調時，一般是電位器損壞導致的，更換電位器即可［4，5］。

LED燈不亮，一般是防水恒流驅動器損壞，直接更換相同型號的驅動器即可。

4 結束語

本設計采用固態(tài)調壓器和電位器實現(xiàn)手動調壓方式，該控制電路的核心部件是固態(tài)調壓器和 470 kΩ 電位器，加熱部件采用帶有石英玻璃的鎳鉻合金絲，受熱均勻高效，照明裝置采用能耗較低的LED燈，同時加裝散熱風扇，縮短平行試驗間的時間，提高油料質量檢測效率。本石油產品蒸餾測定器儀器的改進設計不但符合化驗方法標準 GB/T 6536-2010的規(guī)定，而且電路設計簡單耐用安全可靠，維護簡單方便。

［1］中國國家標準化管理委員會設.GB/T 6536-2010 石油產品常壓蒸餾特性測定法［S］.2011-05.

［2］劉廣龍，馬玉紅，等.油品分析［M］.北京:藍天出版社，2013-02:55-72.

［3］朱煥勤，趙鵬程，等.化驗室儀器設備使用與維修［M］.北京:藍天出版社，2011-02:223-224.

［4］黃繼昌.電子元器件應用手冊［M］.北京:人民郵電出版社，2005.

［5］郝敬團，劉廣龍，等. 蒸餾測定器的使用與維護［J］. 山東化工， 2015（10）: 60.

Improved Design of Distillation Measuring Device of Petroleum Product

HAO Jing-tuan，TONG Li-ping，GUO Li，SUN Shi-an
（Department of Aviation Oil and Material，Air Force Service Academy， Jiangsu Xuzhou 221000，China）

The existing problems in the structure and circuit of the distillation measuring device were analyzed， and some suggestions were put forward for improving the design of the heating device， cooling device， lighting device and voltage regulation circuit. Effective guidance suggestions on the use and maintenance of the improved design distillation measuring device were given.

Distillation measuring device； Design； Voltage regulation circuit

TE 624

A

1671-0460（2015）12-2883-02

2015-11-04

郝敬團（1974-），男，江蘇徐州人，講師，碩士，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學化學工程專業(yè)，主要從事油料應用研究工作。E-mail：hjtlaq@126.com。