[发明专利]一种燃油中溶解氧浓度的在线测量装置和方法

说明书

一种燃油中溶解氧浓度的在线测量装置，包括第一除氧系统、第二除氧系统、快速冷却系统和在线取样系统，所述第一除氧系统与快速冷却系统连接，所述第二除氧系统与在线取样系统连接，所述快速冷却系统与在线取样系统连接。应用于燃油中溶解氧浓度的在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：S1：通过第一除氧系统对快速冷却系统进行除氧，通过第二除氧系统对在线取样系统进行除氧；S2：通过快速冷却系统对燃油进行快速冷却；S3：通过在线取样系统对冷却后的燃油进行取样和溶解氧浓度的测量。本发明可准确测量燃油的溶解氧沿程变化；本发明减少取样时间，消除人为操作造成的误差；对燃油进行快速冷却，使其测量误差在可接受范围内。

技术领域

本发明涉及溶解氧浓度测量领域，特别是一种燃油中溶解氧浓度的在线测量装置和方法。

背景技术

为了提高航空发动机热端部件所用冷却空气的品质，可以利用机载燃油作为冷却介质降低涡轮冷却空气的温度。然而在换热过程中随着燃油温度逐渐升高，不可避免地会发生结焦反应。当燃油温度逐渐升高至150℃以上时，煤油中的溶解氧会与自由基发生反应生成氢过氧化物，氢过氧化物再进一步反应生成结焦前驱体，之后再与燃油中的其他小分子产物发生聚合反应，从而产生氧化结焦。因此，燃油中的溶解氧浓度与氧化结焦的形成密切相关。

目前，已经开展了初始溶解氧浓度对燃油氧化结焦影响的研究。但因为缺乏燃油在换热管中溶解氧沿程变化的测量方法，所以对溶解氧的消耗过程还很难开展研究工作。溶解氧传感器的最高工作温度一般不高于80℃，而氧化结焦主要发生在150～450℃温度区间。因此，在开展氧化结焦特性测试时，经过加热后的燃油温度远远超过溶解氧传感器的最高测量温度。而且，因为换热通道尺寸很小，想要直接测量其内部溶解氧沿程变化也是非常困难的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种燃油中溶解氧浓度的在线测量装置和方法，解决以下技术问题：加热后的燃油温度远远超过溶解氧传感器的最高测量温度；由于换热通道尺寸很小，难以直接测量其内部溶解氧沿程变化；取样时间长，取样过程中人为操作可能对实验结果造成误差；燃油降温过程中燃油中溶解氧的消耗带来测量误差。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种燃油中溶解氧浓度的在线测量装置，包括第一除氧系统、第二除氧系统、快速冷却系统和在线取样系统，所述第一除氧系统与快速冷却系统连接，所述第二除氧系统与在线取样系统连接，所述快速冷却系统与在线取样系统连接。

进一步，所述快速冷却系统包括冷油储罐、高压恒流泵、质量流量计及套管换热器，所述冷油储罐与高压恒流泵连接，所述高压恒流泵与质量流量计连接，所述质量流量计连接于套管换热器的管程入口，所述套管换热器的管程入口还接有燃油口，所述套管换热器的管程出口连接有主通道；

所述在线取样系统包括并联通道、取样储罐，所述并联通道的一端与套管换热器的管程出口连接，所述并联通道的另一端与取样储罐连接，所述取样储罐内设有测量用溶解氧传感器；

所述第一除氧系统包括第一氮气钢瓶，所述第一氮气钢瓶与冷油储罐连接；

所述第二除氧系统包括第二氮气钢瓶，所述第二氮气钢瓶与在线取样系统连接。

进一步，所有冷油储罐底部设有搅拌器；所述冷油储罐内设有除氧用溶解氧传感器。

进一步，所述套管换热器的管程出口设有燃油温度传感器。

进一步，所述套管换热器的壳程入口接入冷却水。

进一步，所述测量用溶解氧传感器为极谱型氧传感器。

应用于上述燃油中溶解氧浓度的在线测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：通过第一除氧系统对快速冷却系统进行除氧，通过第二除氧系统对在线取样系统进行除氧；