內燃機的型式試驗

1、M71(cont)M71M71(2015年2月)內燃機的型式試驗1 通則1.1內燃機的型式認可包括審圖、規(guī)格認可、生產(chǎn)符合性、型式試驗大綱認可、發(fā)動機型式試驗、試驗結果評審和型式認可證書的簽發(fā)。型式認可證書有效期最長為5年。發(fā)動機及部件的審圖和規(guī)格認可在其他統(tǒng)一要求中予以規(guī)定。1.2就本統(tǒng)一要求而言，下列定義適用：低速發(fā)動機系指額定轉速小于300 r/min的柴油機。中速發(fā)動機系指額定轉速不小于300 r/min但小于1400 r/min的柴油機。高速發(fā)動機系指額定轉速不小于1400 r/min的柴油機。2 目的2.1本統(tǒng)一要求中規(guī)定的型式試驗應能代表發(fā)動機制造商規(guī)定的典型可預見的工作負荷，并

2、涵蓋因疲勞分散和合理預見的營運老化而需要的裕量。2.2本統(tǒng)一要求適用于：-承受高周疲勞（HCF）的部件，例如連桿、凸輪、滾軸和彈簧調諧阻尼器，這些部件可能因高噴射壓力、氣缸最大壓力等產(chǎn)生較高應力。-承受低周疲勞（LCF）的部件，例如“熱”部件，這些部件經(jīng)常承受諸如空載-滿載-空載（陡坡）頻繁交替的負荷變化。-報警系統(tǒng)所設定的發(fā)動機工作限值，例如在最低許用油壓和/或最高許用進油溫度條件下以最大許用功率運行。3 有效性3.1對擬安裝在入級船舶上的每一新型發(fā)動機均要求進行型式試驗。3.2對于在任一制造地點對某一特定機型發(fā)動機進行的型式試驗，可以適用于許可證持有者或許可證頒發(fā)者制造的所有同類型發(fā)動機，

3、前提是每一制造地點均為船級社所接受。3.3發(fā)動機機型按下列要素定義：-缸徑和沖程-噴油方式（直接或間接噴油） -閥和噴油操作（通過凸輪或電控）注:1IACS船級社應對2016年7月1日或以后申請發(fā)證的發(fā)動機統(tǒng)一實施UR M71要求。- 燃料種類(液體、雙燃料、氣體)-工作循環(huán)(4沖程、2沖程)-渦輪增壓系統(tǒng)（脈沖或定壓）-吸氣冷卻系統(tǒng)(例如有或無中間冷卻器)-氣缸排列方式(直列或V形) 1)-氣缸功率、轉速和氣缸壓力2)注：1)對具有不同氣缸數(shù)的一系列發(fā)動機只需作一次型式試驗。但是，對直列發(fā)動機的型式試驗不一定總能覆蓋V形發(fā)動機。各船級社可自行決定對V形發(fā)動機是否要求單獨進行型式試驗。另一方面

4、，V形發(fā)動機的型式試驗覆蓋直列發(fā)動機，除非制動平均有效壓力較高。曲軸軸向振動、采用凸輪軸驅動時的扭轉振動和曲軸等隨氣缸數(shù)量不同而變化很大，可能影響型式試驗機型的選擇。2)發(fā)動機按試驗的額定功率和壓力進行型式認可（100%對應于MCR）。如果能提交在100%功率級別下成功營運經(jīng)驗方面的文件證據(jù)，可允許在業(yè)經(jīng)型式試驗的發(fā)動機基礎上，增加最大燃燒壓力或平均有效壓力或轉速（如業(yè)經(jīng)設計認可*），而不必進行新的型式試驗，但增加幅度應在如下范圍內：-最大燃燒壓力的5%，或 -平均有效壓力的5% ，或-r/min的5%。如果最大功率的增加不超過10%，可允許增加最大認可功率而不必進行新的型式試驗，前提是能提交

5、工程分析和在類似應用領域中成功營運經(jīng)驗的證據(jù)（即使該應用未分級）或內部試驗的文件記錄，且在業(yè)經(jīng)型式試驗的發(fā)動機基礎上的增加幅度應在如下范圍內：-最大燃燒壓力的10%，或 -平均有效壓力的10% ，或-r/min的10%。* 僅需曲軸計算書和曲軸圖紙（如經(jīng)修改）。降功率的發(fā)動機如果發(fā)動機業(yè)經(jīng)設計認可，且A階段內部試驗記錄的額定功率高于經(jīng)型式試驗的發(fā)動機的額定功率，則在提交下列擴展交付試驗報告后，可將型式認可擴展至增加的功率/ 最大爆發(fā)壓力/轉速：-超速試驗（僅在已提高額定轉速的情況下）-額定功率，即100%扭矩和100%轉速時的100%輸出（對應于負荷點1，2），測量間隔之間連續(xù)運轉1小時-10

6、0%轉速時的最大許用扭矩（通常為110%）（對應于負荷點3），或按照螺旋槳名義特性曲線的最大許用功率（通常為110%）和轉速 （對應于負荷點3a）,運行0.5h-最大許用轉速下的100%功率(對應于負荷點2), 運行0.5h整合試驗對于單獨認可的子系統(tǒng)（例如渦輪增壓機、發(fā)動機控制系統(tǒng)、雙燃料、廢氣處理等），可通過整合試驗證明整個機械、液壓和電子系統(tǒng)的反應與預期一致。設計者/許可證頒發(fā)者應提出相應的試驗范圍，并考慮到對發(fā)動機的影響。4 安全防護措施4.1進行任何試驗前，制造商/船廠應提供用于保障現(xiàn)場人員安全的所有相關設備，這些設備應能夠操作，并應經(jīng)驗證其能正確運轉。 4.2本條特別適用于曲軸箱爆

7、炸保護、超速保護以及任何其他停機保護措施。4.3試驗前還應進行高壓燃油管護套檢查和管道接頭的適當篩查（按M71.8.9消防措施的要求）。4.4轉車裝置（如安裝）應進行聯(lián)鎖試驗。5 試驗大綱5.1型式試驗分為3個階段：1A階段 內部試驗本階段包括在發(fā)動機開發(fā)、功能試驗以及測量參數(shù)收集和試驗時間記錄期間進行的一些試驗。船級社要求或設計者規(guī)定的試驗結果應在B階段開始前提交船級社。2B階段見證試驗系指驗船師在場時進行的試驗。3C階段部件檢查系指按船級社要求的范圍對發(fā)動機部件進行檢查。5.2整個型式試驗大綱應經(jīng)船級社認可。在每一情況下應就是否需要驗船師在場達成一致意見，但至少在B階段和C階段驗船師應在場

8、。5.3見證型式試驗（B階段和C階段）之前的試驗也視作整個型式試驗大綱的一部分。5.4整個型式試驗（A至C階段）完成后，應將型式試驗報告提交船級社評審。型式試驗報告應包括下列內容：-A階段進行的試驗的總體描述。記錄應由船廠QA管理部門保存以向船級社提供。-B階段期間進行的負荷和和功能試驗的詳細描述。-C階段的檢查結果。5.5按M71.2的要求，型式試驗應證明設計能力及其對擬定操作的適合性。特殊試驗（例如LCF和耐久試驗）通常在A階段進行。5.6船用高速發(fā)動機通常應在滿載條件下進行100小時的耐久試驗。對于具有非海運領域長期營運經(jīng)驗的發(fā)動機進行的型式認可或對眾所周知機型的發(fā)動機的工作參數(shù)超過M7

9、1.3的規(guī)定而進行的擴展型式認可，可考慮免除或簡化型式試驗。對于可能承受從空載至滿載的頻繁負荷變化的高速船推進發(fā)動機，通常應使用控制系統(tǒng)（或如非自動控制，手動操作）允許的最陡負荷變化梯度進行至少500次（空載-滿載-空載）循環(huán)試驗。每次試驗間隔時間應足以使熱部件達到穩(wěn)定溫度。6 測量和記錄6.1應記錄所有試驗期間的環(huán)境條件（氣溫、氣壓和濕度）。6.2應至少測量和記錄下列發(fā)動機數(shù)據(jù)：-發(fā)動機轉速-扭矩-每缸的最大燃燒壓力 1)-每缸的平均指示壓力 1)-吸氣壓力和溫度-廢氣溫度-燃油齒條位置或與發(fā)動機負荷相關的類似參數(shù)-渦輪增壓機轉速-對擬定用途（推進、輔助、應急）進行控制和監(jiān)測所要求的所有發(fā)動

10、機參數(shù)。注：1)如果發(fā)動機標準化生產(chǎn)的氣缸頭設計時并沒有考慮氣缸燃燒壓力測量，可使用專門用于燃燒壓力測量的特殊氣缸頭。在這種情況下，測量可作為A階段的一部分進行，并應正確記錄。如認為必要，例如對于雙燃料發(fā)動機，最大燃燒壓力和平均指示壓力可通過間接方法進行測量，但要文件說明該方法的可靠性。用于收集上述數(shù)據(jù)的儀表的校準記錄應提交現(xiàn)場驗船師評審?？梢蟾郊訙y量與設計評估一起進行。7 A階段內部試驗7.1在進行內部試驗時，發(fā)動機應在設計者認為重要的各負荷點運行，并應記錄相關的工作值。擬試驗負荷工況還應包括適用的型式認可大綱中規(guī)定的試驗。7.2應至少對下列工況進行試驗：-正常情況：負荷點在25、50、7

11、5、100 % 和110最大額定功率連續(xù)運行，用作推進的發(fā)動機 （如為適用的操作模式，即驅動可調螺距螺旋槳）按螺旋槳名義（理論）特性曲線和恒定轉速；擬用于發(fā)電機組的發(fā)動機，按恒定轉速（包括空載和額定轉速工況的試驗）。-許用工作范圍的極限點。這些極限點應由發(fā)動機制造商規(guī)定。-對于高速發(fā)動機，結合設計評估按要求進行100小時滿載試驗和低循環(huán)疲勞試驗。-船級社要求或設計者規(guī)定的發(fā)動機部件的特定試驗。8 B階段見證試驗8.1應在驗船師在場的情況下進行下列試驗。型式試驗結束后，獲得的結果應予以記錄并由現(xiàn)場驗船師簽名。 8.2應進行超速試驗，證明在超速停機系統(tǒng)設定點內發(fā)動機未因實際的超速而受損。進行該試驗

12、時，制造商可選擇有負載或無負載超速。8.3負荷點發(fā)動機應按照功率和轉速圖（見圖1）運行。發(fā)動機在不同負荷點進行試驗時，應測量和記錄的數(shù)據(jù)必須包括M71.6中所列的所有發(fā)動機參數(shù)。在每個負荷點的運行時間取決于發(fā)動機的規(guī)格（達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間）和運轉參數(shù)采集需要的時間。一般來說，每個負荷點的運轉時間可設定為0.5小時，但應允許驗船師有足夠的時間進行外觀檢查。 8.4負荷點：-額定功率（MCR），即在100扭矩和100轉速情況下的100輸出功率，對應于負荷點1，通常運行2小時，且以時間間隔1小時采集數(shù)據(jù)。如果需要發(fā)動機在其報警系統(tǒng)定義的限值上運行（例如在潤滑油壓力和進口溫度報警線處），應在該點進行試

13、驗。-最大允許轉速下的100功率，對應于負荷點2。-100轉速下的最大允許扭距（至少和通常為110）對應于負荷點3，或按照螺旋槳名義特性曲線103.2%轉速下的最大允許功率（至少和通常為1l0）對應于負荷點3a。負荷點3a適用于只驅動固定螺距螺旋槳或噴水推進器的發(fā)動機。負荷點3適用于所有其他用途的發(fā)動機。 對于間歇用途發(fā)動機，負荷點3（或3a，如適用）應由規(guī)定的過載和間歇時間所對應的負荷替代。如果過載值超過110% MCR，本條適用。如果經(jīng)批準的間歇過載值小于110% MCR，目標過載值必須替換100% MCR的負荷點。在這種情況下，保留110% MCR的負荷點。-100扭矩時的最低許用轉速，

14、對應于負荷點4。-90扭矩時的最低許用轉速，對應于負荷點5（僅適用于推進發(fā)動機）。-部分負荷工況，如75、50和25額定功率和對應于螺旋槳名義特性曲線的轉速（即90.8%、79.3%和 62.9%的轉速），對應于負荷點6、7和8，或在75、50和25額定功率和設定的恒定額定轉速，對應于負荷點9、10和1l，取決于發(fā)動機的擬定用途。-如果十字頭發(fā)動機不限于與C.P.螺旋槳一起使用，應以相關最大許用發(fā)動機轉速在無負荷的情況下進行試驗。8.5在所有這些負荷點試驗期間，發(fā)動機參數(shù)應在規(guī)定并經(jīng)批準的值范圍內。 = 連續(xù)運行區(qū)間 = 間歇運行區(qū)間 = 短時過載運行區(qū)間圖1 負荷點8.6渦輪增壓器在破損條件

15、下運行對于2沖程推進發(fā)動機，應確定渦輪增壓器在破損情況下可獲得的連續(xù)輸出。當一個渦輪增壓機無法運轉時，驅動固定螺距螺旋槳的單推進發(fā)動機應能以全速40%的轉速（r/min ）沿名義螺旋槳特性曲線持續(xù)運轉。（該試驗可通過旁通渦輪增壓機、固定渦輪增壓機轉軸，或拆除轉子進行試驗。）8.7功能試驗-根據(jù)發(fā)動機設計者規(guī)定的螺旋槳名義特性曲線驗證推進發(fā)動機最低規(guī)定轉速（即使其在水制動上工作）。在此運行期間，應無報警發(fā)生。- 對于不可倒車發(fā)動機進行起動試驗和/或對于可倒車發(fā)動機進行起動和倒車試驗，以確定最小氣壓和起動所需的消耗。-調速器試驗：應進行UR M3.1和M3.2符合性試驗。8.8整合試驗對于電子控制

16、的柴油機，整合試驗應驗證整個機械、液壓和電子系統(tǒng)的反應與對所有擬操作模式的預計反應一致。試驗范圍應基于UR M44要求的FMEA根據(jù)選擇的工況確定，并征得船級社同意。8.9防火措施驗證高壓燃油管護套、含易燃液體的管路中接頭的屏蔽和熱表面隔熱要求的符合性：-應檢查發(fā)動機高壓燃油管線的護套，包括泄漏探測系統(tǒng)，以及含易燃液體的管路中接頭的屏蔽。-應驗證發(fā)動機以100%負載或批準的間歇使用超載運轉時，熱表面的隔熱性能。表面溫度應通過紅外熱掃描設備讀取。如經(jīng)船級社批準，可使用等效測量設備。應使用接觸式溫度計隨機驗證獲得的讀數(shù)。9 C階段打開檢查9.1應在設計者規(guī)定的條件下測量曲軸臂距差（無此規(guī)定的發(fā)動機除外）。9.2型式試驗后，船用高速發(fā)動機通常應拆開進行全面檢查。9.3對于所有其他發(fā)動機，試驗結束后應對直列形發(fā)動機1個氣