石油产品蒸馏测定器的改进设计

郝敬团，佟丽萍，郭 力，孙世安

（空军勤务学院 航空油料物资系， 江苏 徐州 221000）

石油产品蒸馏测定器的改进设计

郝敬团，佟丽萍，郭 力，孙世安

（空军勤务学院 航空油料物资系， 江苏 徐州 221000）

分析了当前在用蒸馏测定器的结构和电路方面存在的不足之处，对蒸馏测定器的加热装置、散热装置、照明装置和调压电路几部分提出改进设计的思路，对所改进设计蒸馏测定器的使用维护给出了行之有效的指导性建议。

蒸馏测定器；设计；调压电路

石油产品蒸馏测定器是用来评定油品蒸发性的重要仪器，它不仅可以测定液体燃料的沸点范围，还能测定石油产品中轻重组分的大体含量。它不但适用于测定天然汽油、车用汽油、航空活塞式发动机燃料、喷气燃料、柴油等燃料油，而且也适用于测定石脑油、石油溶剂油、煤油、天然式发动机用油［1，2］。

1 在用仪器存在不足

目前不同厂家生产的仪器结构和电路差别较大，存在严重的缺陷，有些仪器电炉丝外漏极易导致操作者触电情况的发生，缺少必要的照明不易观察量筒读数，电炉须自然冷却等待时间较长、冷凝水外漏极易造成线路损坏；仪器电炉加热功率相差较大，蒸馏速率不易控制在标准要求的范围内，导致不同型号的蒸馏测定器测定油样的再现性相差较大；有些仪器电路相对较复杂，对油料化验员来家维修难度较大。

2 蒸馏测定器的设计

蒸馏测定器的设计的原则是结构简单，工作可靠，维修方便，对蒸馏测定器的改进设计主要是加热装置、散热装置、照明装置和调压电路几部分［3］。

2.1 加热装置的设计

拟对在用蒸馏测定器的加热装置设计改进，将铁基合金电炉丝更换成镍铬合金电炉丝，镍铬合金电炉丝高温强度较铁基合金电炉丝高，其结构不易改动，塑性较好，其热辐射率高，无磁性，耐腐蚀性强，使用寿命也较长。电热丝的阻值设计为60.5 Ω，加热功率为800 W，并把裸漏的镍铬电炉丝穿插在耐高温、耐热震性的石英玻璃管中，石英玻璃不仅具有良好的化学稳定性和绝缘性，有效防止操作者发生触电事故，而且加热时还能发出红外光，实现对油样高效均匀的加热，同时石英玻璃还起到隔绝空气防止镍铬合金电炉丝高温氧化的作用。

2.2 散热装置的设计

在炉盘底部加装了一层可以控制的活动隔板，炉盘和隔板上开有分布均匀的散热小孔，散热小孔的目的加快电炉降温速率，缩短平行试验间的时间，提高油料质量检测效率。当隔板转到一定的角度时，炉盘上的散热孔和隔板上散热孔对齐，加快空气流通速度。散热孔采用电磁铁的吸合来开启，关闭采用手动操作按钮断电和弹簧收缩回拉的方式。在加热装置的底部加装220 V、22 W的小电风扇对电炉强制通风，促使烧瓶支架板和观察窗等快速降温，操作时散热孔和电风扇通过按键同时开启和关闭。

2.3 照明装置的设计

有的厂家生产的石油产品蒸馏测定器本身并没有照明系统，导致观察量筒回收体积时非常吃力。有的厂家生产的石油产品蒸馏测定器本身虽然有照明系统，但采用能耗较高的白炽灯，功率为25 W，相对较大，安装在冷凝槽的下部，潮湿和漏水加速照明系统因氧化发生故障，致使仪器不能正常使用，严重时还会发生仪器外壳带电现象。也有厂家生产的石油产品蒸馏测定器照明系统采用荧光灯，安装位置也不尽合理，荧光灯安装在接收室量筒附近，试验时非常刺眼，不便于观察量筒的读数，搬运时也易损坏荧光灯。

绿色照明是指通过提高照明电器和系统的效率，节约能源，减少发电排放大气污染物和温室气体，保护环境，改善生活质量，提高工作效率，营造现代文明的光文化。

响应国家绿色照明计划，照明系统拟采用能耗较低发出暖白光的LED灯照明，LED灯使用寿命较长，使用寿命达到5万到10万h，功率仅为3 W，能耗非常低，光的传播方向性非常好，并且亮度较高，安装在量筒的下方，既便于观察量筒的读数，又可有效避免潮湿和漏水对LED灯造成损坏。为了防止LED灯因发热而损坏，将LED灯焊接在灯座上，增强LED的散热效果，同时注意LED灯周围空气的自然流通。

2.4 调压电路的设计

有些厂家生产的石油产品蒸馏测定器采用电阻、电容、电位器、双向触发二极管、稳压二极管、双向可控硅等多个电子元器件组成的调压控制电路，元器件相对较多，有些油料化验员缺乏必要的维修知识，既不会使用万用表检测电子元器件的质量，又不会操作锡焊工具，导致仪器维修时非常不方便。

本调压电路主要由电位器和集成的单相固态调压器两个元件组成，单相固态调压器内部集移相触发电路、放大驱动电路、阻容吸收电路、双向可控硅等于一体，通过手动调节电位器阻值的大小可以改变加在负载两端的电压，起到调节输出功率的作用。固态调压器采用环氧树脂密封，具有精度高、稳定性好、耐水、耐油、耐腐蚀、开关速度快、无机械触点、无机械噪音等优点。

单相固态调压器在 0～240 V范围内连续可调 ，固态调压器具有四个接线端子，外接一个与之匹配电位器，电路设计结构简单，维修时安装更换非常容易。拟采用的固态调压器的额定电压为 220 V，额定电流为20 A，拟采用与固态调压器匹配的470 kΩ电位器，其额定功率为2 W，误差为±5%。

调压电路的工作原理是调节电位器的阻值，从而改变固态调压器输出电压的大小，也就是调节电炉丝工作电压的大小，达到调节蒸馏速率的目的。其电路如图1所示。

图1 石油产品蒸馏测定器电路图Fig.1 Circuit diagram of petroleum product distillation unit

图中各电子元器件的技术参数分别为：

（1）Fu额定电压为220 V，额定电流为15 A的熔断器；

（2）K、K1、K2和K3为额定电压为220 V，额定电流为16 A的开关；

（3）D为额定电压为220 V，额定电流为0.14 A的 电风扇；

（4）C为电磁铁，额定电压为220 V，电阻131.5欧姆；

（5）驱动器是RACD03系列的LED灯用的防水恒流驱动器，输入电压220 V，输出电流为0.3 A，输出功率3 W；

（6）L为额定电压3 V，额定功率为3 W的LED灯；

（7）SSR额定电压为240 V，额定电流为20 A的固态调压器；

（8）W为阻值470 kΩ的电位器，额定功率为2 W；

（9）R1为阻值60.5 Ω的镍铬合金电热丝，功率为800 W；

（10）R2为阻值121 Ω的镍铬合金电热管，功率为400 W；

（11）V为99T1型电压表；

（12）SXMK型温控表；

（13）Pt100为感温探头，测量冷凝槽中水温。

图中调压电路主要由电压表V、电位器W和固态调压器SSR以及石英加热管R1组成，通过调整电位器W的阻值，改变固态调压器SSR的输出电压，从而起到调整加热强度的作用，实现控制蒸馏速率的目的。

感温探头Pt100测量冷凝槽中水的温度，SXMK型温控表既可以对水温实时监控，又可以对冷凝水加热控制，主要通过加热管R2对冷凝水加热，防止含蜡比较高的石油产品凝结，影响最大回收量的测量。

3 蒸馏测定器的维护

当电压出现不可调的现象时，故障常常表现为以下几种情况：（1）电压恒为220 V不可调；（2）电压部分不可调如 0～110 V不可调，也可能 110 V～220 V不可调内不可调，该状况一般是固态调压器SSR损坏导致的，维护时只需更换同型号的固态调压器即可。当电压恒为0 V不可调时，维修时首先考虑是电路断路导致的，可能是电炉丝接头处氧化断路，或者电热丝断路，其次考虑固态调压器SSR损坏。当电压在80～130 V某小范围不可调时，一般是电位器损坏导致的，更换电位器即可［4，5］。

LED灯不亮，一般是防水恒流驱动器损坏，直接更换相同型号的驱动器即可。

4 结束语

本设计采用固态调压器和电位器实现手动调压方式，该控制电路的核心部件是固态调压器和 470 kΩ 电位器，加热部件采用带有石英玻璃的镍铬合金丝，受热均匀高效，照明装置采用能耗较低的LED灯，同时加装散热风扇，缩短平行试验间的时间，提高油料质量检测效率。本石油产品蒸馏测定器仪器的改进设计不但符合化验方法标准 GB/T 6536-2010的规定，而且电路设计简单耐用安全可靠，维护简单方便。

［1］中国国家标准化管理委员会设.GB/T 6536-2010 石油产品常压蒸馏特性测定法［S］.2011-05.

［2］刘广龙，马玉红，等.油品分析［M］.北京:蓝天出版社，2013-02:55-72.

［3］朱焕勤，赵鹏程，等.化验室仪器设备使用与维修［M］.北京:蓝天出版社，2011-02:223-224.

［4］黄继昌.电子元器件应用手册［M］.北京:人民邮电出版社，2005.

［5］郝敬团，刘广龙，等. 蒸馏测定器的使用与维护［J］. 山东化工， 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

郝敬团（1974-），男，江苏徐州人，讲师，硕士，毕业于中国矿业大学化学工程专业，主要从事油料应用研究工作。E-mail：hjtlaq@126.com。