燃料電池用空氣壓縮機耐久性試驗方法

1燃料電池用空氣壓縮機耐久性試驗方法本文件規(guī)定了燃料電池電動汽車用空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）耐久試驗的術語和定義、試驗要求、試驗準備及檢查、試驗方法和試驗報告的編制等內容。本文件適用于燃料電池電動汽車用容積式空氣壓縮機。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本文件的引用而成為本文件的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本文件，然而，鼓勵根據(jù)本文件達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本文件。GB/T4975容積式空氣壓縮機術語總則GB/T5773-2016容積式制冷劑壓縮機性能試驗方法GBT23341.2-2018渦輪增壓器第2部分試驗方法3術語和定義GB/T4975界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1容積式空氣壓縮機volumetricaircompressor容積式空壓機是依靠壓縮腔的內部容積縮小來提高空氣壓力的壓縮機。3.2吸氣溫度inlettemperature氣體在空壓機吸氣位置的溫度。3.3排氣溫度dischargetemperature氣體在空壓機排氣位置的溫度。3.4吸氣壓力inletpressure氣體在空壓機吸氣位置的壓力。3.5排氣壓力dischargepressure氣體在空壓機排氣位置的壓力。23.6空氣壓縮機標準容積流量standardvolumerateofacompressor；standardcapacity在空壓機排氣位置實際測得的氣體容積流量，換算到標準狀態(tài)（溫度、壓力和組分）時的值。3.7容積效率volumetricefficiency在規(guī)定位置測得的空壓機吸氣狀態(tài)下的實際體積流量與空壓機理論輸氣量之比。4測量設備、方法和精度4.1設備儀器精度試驗用的儀表應有計量或有關部門檢定且在有效使用期內的檢定合格證。除本文件或相關文件有特殊規(guī)定外，試驗用儀表的精度應符合表1的規(guī)定。表1試驗用儀表準確度要求VA±5%℃4.2壓力測量容積式空壓機進、排氣壓力測試點應布置與于距離進排氣口1~2倍管徑處，壓力傳感器安裝應垂直于管壁，傳感器精度應滿足表1的要求。循環(huán)泵和臺架連接完成后，應對整體進行二次氣密性測試，氣密性測試合格后，方能進行試驗。試驗臺架氣體管路應無泄漏、最短距離、具有足夠的直徑且應合理布置以避免因污物或冷凝液體造成堵塞；管路應為圓截面，內壁光滑整潔無雜質，管路面積應不小于相連接的進、排氣口管路面積，管路截面不應產生突變、且臺架在測試前應進行氣密性測試，氣密性測試合格后方能進行試驗。臺架與循環(huán)泵連接的進、排氣管徑應與循環(huán)泵的進、排氣口的管徑相等。當循環(huán)泵進、排氣口為非圓截面時，應按面積相等的當量直徑來確定管徑。傳感器位置及性能測試示意圖如圖1所示。進排氣口的壓力測量，應采用內壁光滑的圓形截面測量管，進排氣壓力測試點距離進排氣口應不小于5倍管徑，傳感器精度：0.5%滿量程。4.3溫度測量3溫度測量點應該布置在壓力測試點之后0.5倍管徑的位置，并與壓力測試點錯開，溫度傳感器應垂直插入深度為測量管徑的1/3位置，當測量管徑較小不能滿足時，允許插入測量管徑的1/2位置。溫度傳感器測量精度應滿足：2℃。4.4流量測量容積式空壓機流量測量可采用氣體質量流量計測量，流量計安裝在容積式空壓機進口管路上，流量計應滿足其使用要求，精度滿足：0.5%滿量程。5試驗要求5.1樣品要求檢查空壓機系統(tǒng)管路連接正常，零部件完好，喉箍/卡箍無松動。檢查空壓機入口及出口應光滑、無破損、無變形等。銘牌、標志安裝端正牢固，字跡清晰。零部件緊固可靠，無銹蝕、毛刺、裂紋等缺陷和損傷，潤滑油應無泄漏，目視無雜質出現(xiàn)。樣品需經過下線測試合格后方能進行耐久試驗。5.2標準試驗環(huán)境試驗應在溫度為5℃~40℃,大氣壓力為標準大氣壓的環(huán)境下進行；保證自然通風。5.3絕緣性能空壓機應標準氣壓條件下，溫度為5℃±2℃的條件下存放至少8h；然后在溫度為55℃±5℃,濕度為90±5%RH，氣壓為86kPa~106kPa的條件下存放至少8h；存放結束后進行絕緣性能試驗。在標準試驗環(huán)境中，空壓機未工作情況下，用相應量程兆歐表（或其他具有相同功能和精度等級的儀器）對空壓機中帶電電路與地（外殼）之間的絕緣電阻進行測量?？諌簷C帶電電路與地(外殼)之間的絕緣電阻在標準環(huán)境下應不低于20MΩ。5.4氣密性檢查根據(jù)設計的不同，有可能會產生氣體、液體泄漏，氣體泄漏率應符合空壓機的冷卻水路注入0.3MPa的壓縮空氣，保壓30min，無泄漏現(xiàn)象。6循環(huán)耐久試驗6.1試驗條件試驗應在可調節(jié)工況和可測量參數(shù)的空壓機試驗臺架上進行，試驗臺架、試驗要求、試驗樣品應該分別符合第4章、第5章、第6章的要求。6.2試驗方法空壓機應在常溫環(huán)境下靜置至少8h，靜置結束后進行絕緣性能試驗。在常溫環(huán)境中，空壓機未上電情況下，用相應量程兆歐表（或其他具有相同功能和精度等級的儀器）對空壓機中高壓帶電電路與地（外殼）之間的絕緣電阻進行測量?？諌簷C帶電電路與接地點之間的絕緣電阻在常溫環(huán)境下應高于3MΩ。4若絕緣電阻不符合要求，則應終止試驗。樣品在進行耐久性試驗前，應先進行性能試驗。將空壓機安裝到空壓機試驗臺上，空壓機入口冷卻水溫和水流量應由空壓機供應商和使用方共同協(xié)商確定，空壓機耐久宜采用自動循環(huán)工況的方式進行不小于2000h的耐久試驗。6.3試驗步驟按照以下試驗步驟進行2000h自動工況耐久試驗：a)耐久試驗前對空壓機的進排氣口以及透氣閥等關鍵零件進行檢驗并且拍照做詳細記錄，包括進排氣口轉子以及轉子端面有無磨損，透氣閥有無漏油痕跡等，試驗前應對空壓機進排氣口進行密封防止進入雜質；b)空壓機耐久試驗前必須先完成性能試驗（性能MAP圖參考附錄A）；c)按照給定的工況進行耐久試驗；d)試驗過程中觀察空壓機是否正常運行，不能出現(xiàn)異響，測試過程不能被動停機，停機認為測試不通過，每隔50h需要拆開進排氣口檢查轉子是否磨損并拍照記錄，試驗過程中需要檢查記錄內容如下（記錄表格參考附錄B）；e)空壓機耐久試驗后必須先完成性能試驗（性能MAP圖參考附錄A）；耐久試驗完成后拆開進排氣口檢查轉子有無磨損，透氣閥和腔體是否漏油，檢查空壓機表面是否有裂痕。6.4測量參數(shù)試驗運行過程中每隔1h進行一次數(shù)據(jù)記錄（記錄參數(shù)如附錄C所示）。6.5數(shù)據(jù)處理a)據(jù)試驗時所得的參數(shù)與空壓機設計參數(shù)進行對比驗證分析；b)耐久試驗前后空壓機的性能參數(shù)進行對比驗證分析；c)試驗前后檢查記錄判斷轉子磨損情況。7啟停耐久試驗此試驗反映燃料電池電動汽車在運行過程中，空壓機啟停能力。7.1試驗條件試驗應在可調節(jié)工況和可測量參數(shù)的空壓機試驗臺架上進行，試驗臺架、試驗要求、試驗樣品應該分別符合第4章、第5章、第6章的要求。7.2試驗方法將空壓機安裝到空壓機試驗臺上，入口冷卻水溫（68±2）℃,入口空氣溫度常溫，入口壓力為當?shù)卮髿鈮海?rpm到怠速工況，怠速工況可由雙方協(xié)定，連續(xù)循環(huán)運轉所要求試驗次數(shù)。7.3試驗步驟按照以下試驗步驟進行200000次耐久試驗：5a)b)c)d)e)f)耐久試驗前對空壓機的進排氣口以及透氣閥等關鍵零件進行檢驗并且拍照做詳細記錄，包括進排氣口轉子以及轉子端面有無磨損，透氣閥有無漏油痕跡等，試驗前應對空氣壓縮機進排氣口進行密封防止雜質進入；空壓機耐久試驗前必須先完成性能試驗（性能MAP圖參考附錄A）；按照給定的工況(雙方協(xié)商)進行耐久試驗；試驗過程中觀察空壓機是否正常運行，不能出現(xiàn)異響，測試過程不能被動停機，停機認為測試不通過，每隔50h需要拆開進排氣口檢查轉子是否磨損并拍照記錄，試驗過程中需要檢查記錄內容如下（記錄表格參考附錄B）；空壓機耐久試驗后必須先完成性能試驗（性能MAP圖參考附錄A）；耐久試驗完成后拆開進排氣口檢查轉子有無磨損，透氣閥和腔體是否漏油，檢查空氣壓縮機表面是否有裂痕。7.4測量參數(shù)試驗運行過程中每隔1h進行一次數(shù)據(jù)記錄（記錄參數(shù)如附錄C所示）。7.5數(shù)據(jù)處理a)根據(jù)試驗時所得的參數(shù)與空壓機設計參數(shù)進行對比驗證分析。b)根據(jù)耐久試驗前后空壓機的性能參數(shù)進行對比驗證分析。c)根據(jù)試驗前后檢查記錄判斷轉子磨損情況。8高負載試驗8.1試驗條件試驗應在可調節(jié)工況和可測量參數(shù)的空壓機試驗臺架上進行，試驗臺架、試驗要求、試驗樣品應該分別符合第4章、第5章、第6章的要求。8.2試驗方法將空壓機安裝到空壓機試驗臺上，入口冷卻水溫雙方協(xié)商，環(huán)境溫度為45±2℃,入口壓力為當?shù)卮髿鈮?，按空壓機最高轉速和最大壓力下連續(xù)運轉300h。8.3試驗步驟按照以下試驗步驟進行300h耐久試驗:a)耐久試驗前對空壓機的進排氣口以及透氣閥等關鍵零件進行檢驗并且拍照做詳細記錄，包括進排氣口轉子以及轉子端面有無磨損，透氣閥有無漏油痕跡等，試驗前應對空壓機進排氣口進行密封防止進入雜質；b)空壓機耐久試驗前必須先完成性能試驗（性能MAP圖參考附錄A）；c)按照給定的工況進行耐久試驗；6d)e)f)試驗過程中觀察空壓機是否正常運行，不能出現(xiàn)異響，測試過程不能被動停機，停機認為測試不通過，每隔50h需要拆開進排氣口檢查轉子是否磨損并拍照記錄，試驗過程中需要檢查記錄內容如下（記錄表格參考附錄B）；空壓機耐久試驗后必須先完成性能試驗（性能MAP圖參考附錄A）；耐久試驗完成后拆開進排氣口檢查轉子有無磨損，透氣閥和腔體是否漏油，檢查空壓機表面是否有裂痕。8.4測量參數(shù)試驗運行過程中每隔1h進行一次數(shù)據(jù)記錄（記錄參數(shù)如附錄C所示）。9數(shù)據(jù)處理在進行啟停試驗、循環(huán)耐久試驗、高負載試驗過程中進行性能測試，根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)進行結果處理，要求性能測試結果滿足a)效率下降值小于6%；b)功耗增加值小于6%；c)額定容積流量下降值小于6%；d)潤滑油無泄露，無明顯噪聲增加。????t：空壓機流量；?：空壓