船用柴油天然气双燃料发动机技术条件

船用柴油天然气双燃料发动机技术条件

国家标准 GB/T36658一2018 船用柴油天然气双燃料发动机技术条件 Teehniealspeeification ofmarinediesel-naturalgasdualfuelengine 2018-09-17发布 2019-04-01实施 国家市场监督管理总局 发布 币国国家标准化管理委员会国家标准
GB/36658一2018 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 本标准由全国船用机械标准化技术委员会(SAC/TcC137)提出并归口 本标准起草单位;船舶重工集团公司第七一一研究所、船舶工业综合技术经济研究院、中 国石油集团济柴动力有限公司、潍柴重机股份有限公司、哈尔滨工程大学 本标准主要起草人;李翔、孙猛、张东科、刘堪然、陶文辉、马龙、范建新、梁刚、孙成磊、宋杰,宋恩哲
GB/36658一2018 船用柴油天然气双燃料发动机技术条件 范围 本标准规定了船用柴油天然气双燃料发动机(以下简称发动机)的技术要求、试验方法、检验规则和 标志、包装、运输、贮存等 本标准适用于以纯柴油和双燃料两种模式运行的四冲程发动机的设计,制造和验收 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 包装储运图示标志 GB/T191 GB/T725内燃机产品名称和型号编制规则 GB/T34752008船用柴油机调速系统技术要求和试验方法 GB/T5741船用柴油机排气烟度测量方法 GB/T6072.1一2008往复式内燃机性能第1部分;功率,燃料消耗和机油消耗的标定及试验 方法通用发动机的附加要求 运输包装收发货标志 GB/T6388 GB/T8190.1往复式内燃机排放测量第1部分:气体和颗粒排放物的试验台测量 GB/T8190.4往复式内燃机排放测量第4部分;不同用途发动机的稳态试验循环 GB88402009船用柴油机排气烟度限值 GB/T9911船用柴油机辐射的空气噪声测量方法 GB/T9969工业产品使用说明书总则 GB118712009船用柴油机辐射的空气噪声限值 GB/T13306标牌 GB15097船舶发动机排气污染物排放限值和测量方法(第一、二阶段) GB/T20651.1往复式内燃机安全第1部分,压燃式发动机 GB/T20651.2往复式内燃机安全第2部分:点燃式发动机 CB/T3154船用柴油机振动测量方法 CB/T3253一2013船用柴油机技术条件 CB/T3254.1船用柴油机台架试验第1部分;标准基准状况及功率燃油消耗和机油消耗的 标定 CB/T3254.22013船用柴油机台架试验第2部分试验方法 CB/T3853船用柴油机轴系振动测量方法 天然气燃料动力船舶规范船级社 钢质海船人级规袍(207船级社 防止船舶污染国际公约国际海事组织
GB/T36658一2018 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 柴油天然气双燃料发动机diesel-naturalgasdualfuelengine 具有柴油和天然气两套燃料供给系统,可单独燃用柴油且可同时燃用柴油和天然气两种燃料的发 动机 3.2 替代率suhstitutionrate 发动机在相同工况条件下,纯柴油模式运行的柴油消耗率与双燃料模式运行的柴油消耗率的差值 占纯柴油模式下柴油消耗率的百分比 3.3 纯柴油模式dieselmode 发动机仅以柴油为燃料的运行模式 3.4 双燃料模式dwalfuelmdle 同时燃用柴油和天然气两种燃料的运行模式 3.5 热耗率petilcheatcomwmpthun" 发动机每单位功率和单位时间内消耗的热量 注:单位为千焦每千瓦时[kJ/kw)] 3.6 双壁管doulewallpipe 由内管和外管组成的,用于向发动机供应天然气的管路 3.7 高压气体燃料发动机highpressuregasadmissionengine 天然气喷射压力大于1MPa的发动机 3.8 低压气体燃料发动机lowpressuregasadmissionengine 天然气喷射压力小于或等于1MPa的发动机 3.9 天然气单点进气singlepointgasadmission 发动机上天然气的进气位置为多缸共用且仅有一处 -般在增压器的压气机前,或者在增压器后 至进气支管之前 3.10 天然气多点进气mlttpwint gaSadmissiOn 发动机上天然气的进气位置为每缸一个且独立控制 一般在各缸的进气支管上 3.11 掺烧双燃料发动机mixedbrningdwalfuelengine 柴油和天然气按一定比例混合燃烧的发动机 注通常用替代率来表示混合的程度
GB/36658一2018 3.12 微喷引燃双燃料发动机plotinjeetiondualfuelengine 依靠柴油微量喷射来引燃天然气的发动机 注:引燃量的热耗率一般低于标定工况下热耗率的5% 技术要求 4.1结构与设计 4.1.1标记 发动机的型号标记规则符合GB/T725的规定 4.1.2主要技术规格和参数 制造厂的发动机技术规格一般包括下列主要技术参数: 型号; a b 型式(指冲程数、进气方式冷却方式、是否带增压器和中冷器、左机或右机等); 气缸数及排列型式; c d 气缸直径 mm 活塞行程， e ，mm; 排量,L 标定功率,kW; g h 标定转速,r/minm 活塞平均速度， ，m/S; 压缩比; j k 平均有效压力,MPa; 最高燃烧压力,MPa; 最低空载稳定转速,r/min; m 最低工作稳定转速， n ，r/min; 双燃料模式标定工况热耗率,k/kwh); o p 纯柴油模式标定工况燃油消耗率,g/kw h); 最大替代率,% Q 机油消耗率，g/(kw h); 机油牌号; s 排气温度,; 起动方式; u 旋转方向; V 发火顺序; w 外形尺寸(长×宽×高), x ，mm; y 净质量,kg 4.1.3防爆与防护 发动机的防爆和防护要求应符合《天然气燃料动力船舶规范》的规定，以及GB/T20651.1和 GB/T20651.2的规定
GB/T36658一2018 4.1.4环境适应性 当船舶横倾15、纵倾5°和横摇22.5°,纵摇7.5°时,发动机应能正常运转 4.2外观 4.2.1发动机整体应层次分明、布置整洁,表面光洁、管系平直、附件稳固、防污封口完整,易碎易损部 分应有保护装置 4.2.2发动机表面漆层牢固,均匀,不应有起皱和剥落等缺陷 4.2.3燃气管路应按规定标识清晰 4.3性能 4.3.1起动性能 发动机的起动性能符合CB/T3253一2013中4.3的规定 43.2标定功率和热耗率 43.2.1天然气质量指标 为了标定发动机的标定功率及热耗率,所用天然气应满足如下要求 a 天然气应经处理,达到无液态成分; b)甲婉值不低于80,其中甲烧值的计算参见附录A中的公式 c 低热值不低于36MU/m; 天然气体积的标准参比条件是101.3kPa,20C 4.3.2.2标定功率 发动机铭牌上的标定功率应按GB/T6072.1一2008中第12章的规定进行表示,并应分别标出纯 柴油模式和双燃料模式下的标定功率 发动机在标准基准状况及满足4.3.2.1规定的燃料品质下运行 时,应分别标定柴油模式和双燃料模式下的功率，且在双燃料模式下发出的标定功率不低于纯柴油模式 下标定功率的80% 当试验环境状况与标准基准状况有差异时,其功率和燃料消耗率以及热耗率应按 CB/T3254.1及GB/T6072.1一2008中附录B规定方法进行修正 4.3.2.3热耗率 发动机在双燃料模式下,标定功率的热耗率不应大于9470k/(kW h),其最大偏差不应超过标 定值的3% 燃料消耗量的测量要求参见附录B,热耗率的计算公式如式(1)所示 员H gh= 式中 -发动机热耗率,单位为千焦每千瓦小时[kJ/kw h] gh G 燃料消耗流量,单位为千克每小时(kg/h); 发动机标定功率,单位为千瓦(kw); H 燃料的低热值,单位为千焦每千克(kJ/kg) 4.3.3各缸工作均匀性 发动机在标定工况下纯柴油模式运转时,各缸工作均匀性按CB/T3253一2013中4.4的规定执行
GB/36658一2018 平均有效压力小于1.8MPa的发动机在标定工况下双燃料模式运转时,各缸工作均匀性按CB/T3253一 2013中4.4的规定执行 平均有效压力大于或等于1.8MPa的发动机在标定工况下双燃料模式运转 时,各气缸的工作参数与所有气缸的平均值的偏差按照表】所示的规定执行 表1各缸工作参数与偏差 各缸工作参数 偏差 压缩压力 2.5% 最高燃烧压力 <8.0% 排气温度 <8.0% 4.3.4调速性能 纯柴油模式下,发动机调速系统的精度等级,以及不同精度等级下的调速性能指标、转速波动率、不 灵敏度、非直线度等,按照GB/T3475的规定执行 双燃料模式下,发动机的调速性能见表2 突加的 加载负荷由设计确定 表2调速性能 稳态特性 动态特性 性能 用途 稳态调速率 稳态转速波动率 瞬时调速率 转速稳定时间 等级 % % 要求提供一般精度稳定频率及电 10 压的发电机组,并联运行的电力推 进或多机单桨的发动机 -般直接传动的高速发动机主机 12 10 l.5 及其他用途的发动机 -般直接传动的中速发动机主机 10 15 及其他用途的发动机 4.3.5工作特性 4.3.5.1环境状况 4.3.5.1.1为了确定发动机的功率和燃料消耗率,应采用下列标准基准状况 大气总压;P、=100kPa a b)空气温度:Tx=298K(25) c 相对湿度中=30%; d) 空气冷却器进水温度:Tx=298K(25C) 4.3.5.1.2对于装在无限航区船舶主辅发动机应采用下列环境状况 大气总压;P=100kPa a 环境温度;T、=318K(45C): b 相对湿度;中=60%;
GB/T36658一2018 d 空气冷却器进水温度;Tx=305K(32C). 4.3.5.2制造厂应按产品使用特性需要,进行必要的特性试验并提供相应的特性曲线,具体应符合 CB/T32532013中4.6的规定 4.3.6最低空载稳定转速 发动机在最低空载稳定转速下应符合CB/T3253一2013中4.7的规定 4.3.7最低工作稳定转速 发动机在最低工作稳定转速下应符合CB/T3253一2013中4.8的规定 4.3.8电控系统功能 发动机的电控系统功能要求应符合CB/T3253一2013中4.9的规定,以及《钢质海船人级规范 (2017)》中第3分册第九章附录2中2.2的规定 4.3.9安全保护 4.3.9.1气缸盖安全阀(如安装 缸径不小于230mm的发动机的每个气缸盖上应装有安全阀或者防止超压的装置,其最大开启压 力不得超过1.4倍的最高燃烧压力 安全阀排气口的位置应不使排出的气体造成危害 对于没有安装 气缸安全阀的发动机,应装设可靠的超压报警装置 4.3.9.2气体探测及报警 发动机上方应安装气体探测装置,当可燃气体浓度达到爆炸下限的20%时,给予“声光”报警,并能 自动切断气体燃料的供应,且断开所有非防爆设备 如发动机气体燃料供应管路采用双壁管,则在内外 层管之间应安装固定式气体探测器,报警限值可设定在30%LEL,且应设置有效的抽吸式机械通风系 统,其通风能力应为每小时至少换气30次 4.3.9.3爆震自动监测调整功能 发动机宜具备自动监测爆震并做出相应调整控制以消除爆震的功能 燃料的供应与切断 4.3.9.4 气体燃料供应的时间不应早于点火时间 气体燃料供应的切断不应迟于柴油供应的切断 气体燃 料供应的切断应不依赖于柴油供应的切断 切断点火源时,应确保提前或同时切断每个气缸或整台发 动机的气体燃料供应 当气体燃料供应切断时,发动机应能仅使用燃油保持连续正常运转 4.3.9.5起动和停车 如适用,当发动机在双燃料模式下起动失败或停车后,应采取措施扫除排气管内可能存在的可燃 气体 4.3.10耐久性 发动机的耐久性要求应符合CB/T3253一2013中4.13的规定,在每一个循环工况中,应根据工厂 的设计包含双燃料模式
GB/36658一2018 4.3.11连续运转特性 发动机的连续运转特性要求应符合CB/T32532013中4.14的规定 4.3.12机械振动 发动机在标定工况下运行时,机械振动应符合CB/T3253一2013中4.15的规定 4.3.13轴系振动 根据发动机的用途,其曲轴轴系扭转振动应符合CB/T3253一2013中4.16的规定 4.3.14噪声 发动机在标定工况下运转时,其噪声限值应符合GB118712009中第3章的规定 4.3.15排气烟度 发动机在标定工况下运转时,排气烟度应符合GB8840一2009中4.2的规定 4.3.16排放限值 适用时,发动机的排放污染物限值应符合《防止船舶污染国际公约》附则VI第3章第13条有关氮 氧化物的修订草案的排放要求,以及GB15097的规定 4.3.17停缸 发动机在纯柴油模式下的停缸性能要求应符合CB/T32532013中4.22的规定 4.3.18停增压器性能 发动机在纯柴油模式下的停增压器性能要求应符合CB/T32532013中4.23的规定 4.3.19排气背压 在3kPa(300mm H.O)排气背压下发动机主要性能参数应达到设计指标 4.3.20 自动切换功能 双燃料发动机在任何负荷工况下都能从双燃料模式快速转换到纯柴油模式,在一定的功率范围内 能从纯柴油模式转换到双燃料模式,并保持转速和输出功率稳定 试验方法 5.1外观检查 目测检查发动机外观 5.2起动试验 发动机在纯柴油模式下,按照CB/3254.2一2013中5.1的规定执行 5.3各缸均匀性试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照CB/T3254.2一2013中5.2的规定执行
GB/T36658一2018 5.4调速特性试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照GB/T3475一2008中4.3和4.4的规定执行 5.5速度特性试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,固定燃料供给控制机构,逐步增加负荷,降低转速，测定 发动机的主要性能参数随转速变化的规律 参照CB/T3254.2一2013中5.5的规定执行 5.6负荷特性试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下进行负荷特性试验 试验方法参照CB/T3254.2一2013 中5.4的规定执行 5.7推进特性试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下进行推进特性试验 试验方法参照CB/T3254.2一2013 中5.7的规定执行 5.8最低空载稳定转速试验 发动机在纯柴油模式下,按照cB/T324.2-2013中5.8的规定执行 5.9最低工作稳定转速试验 发动机在纯柴油模式下,按照CB/T3254.2一2013中5.9的规定执行 5.10电控系统功能性试验 发动机按照CB/T3254.2一2013中5.12的规定,以及《钢质海船人级规范(2017)》中第3分册第九 章附录2中3.2.5的规定执行 5.11安全保护装置试验 发动机按照CB/T3254.2一2013中5.13的规定,以及《天然气燃料动力船舶规范》中的规定执行 5.12耐久试验 发动机按照CB/T3254.22013中5,14的规定执行 5.13连续运转试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照CB/T3254.22013中5.15的规定执行 5.14机械振动测定 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照CB/T3154的规定执行 5.15轴系扭转振动测定 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照CB/T3853的规定执行 5.16噪声测定 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照GB/T9911的规定执行
GB/36658一2018 5.17排气烟度测量 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照GB/T5741的规定执行 5.18废气排放特性测定 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照GB/T8190.1和GB/T8190.生的规定执行 5.19停缸试验 发动机在纯柴油模式下,按照CB/T3254.2一2013中5.17的规定执行 5.20停增压器试验 发动机在纯柴油模式下,按照CB/T3254.2一2013中5.18的规定执行 5.21背压试验 发动机分别在双燃料和纯柴油两种模式下,按照CB/T3254.2一2013中5.19的规定执行 5.22运行模式切换试验 发动机进行双燃料模式和纯柴油模式的相互切换,记录过程中最高和最低转速以及转速稳定时间 检验规则 6.1检验分类 本标准规定的检验分为: a 型式检验; b)出厂检验 6.2型式检验 6.2.1 凡属下列情况之一者,应进行型式检验 新产品试制定型或鉴定; aa b) 转厂生产的首制产品; 因产品结构、材料或工艺有较大改变,且可能影响发动机性能; c d)国家质量监督部门或检验主管部门提出进行型式检验要求 6.2.2发动机型式检验项目及顺序见表3 6.2.3对首台发动机进行型式检验 6.2.4发动机型式检验的项目全部符合要求时判为型式检验合格 若有一项不符合要求,则判发动机 型式检验不合格 6.3出厂检验 6.3.1发动机的出厂检验项目及顺序见表3
GB/T36658一2018 表3检验项目和顺序 标准章条号 检验类别 序号 检验项目 出厂试验 技术要求 试验方法 型式试验 主机 辅机 外观检查 4.2 5.l 起动试验 4.3. 5.2 各缸均匀性试验 4.3.3 5.3 调速特性试验 4.3.4 5.4 速度特性试验 4.3.5 5.5 负荷特性试验 4.3.5 5.6 推进特性试验 .3.5 5.7 最低空载稳定转速试验 4.3.6 5.8 最低工作稳定转速试验 4.3.7 5.9 10 电控系统功能性试验 4.3.8 5.10 11 安全保护装置试验 4.3.9 5.l1 12 耐久试验 4.3.10 5.12 13 连续运转试验 4.3.11 5.13 机械振动测定 4.3.12 5.14 15 轴系振动测定 4.3.13 5.15 16 噪声测定 4.3.14 5.16 排气烟度测量 4.3.15 5.17 18 废气排放特性测定 4.3.16 5.18 19 停缸试验 4.3.17 5.21 20 停增压器试验 4.3.18 5.22 21 背压试验 4.3.19 5.23 22 运行模式切换试验 4.3.20 5.24 注 "表示必检项目;“”表示协商检验项目;“一”表示不检项目 注2在“"及"o”的项目中包含多项试验内容时,也可选择进行部分试验 注3:18项一般与发动机型式试验分开单独进行,因此在发动机型式试验中作为可选项 6.3.2每台发动机出厂前均应进行出厂检验 检验合格 否则,判该产品出厂检验不 检验的项目全部符合要求时判该产品出厂 6.3.3发动机出 合格 10
GB/36658一2018 标志,包装、运输和贮存 7.1标志 发动机应具有牢固的铭牌,铭牌尺寸及要求宜符合GB/T13306的规定 并至少标明以下内容: a 制造商名称、商标、产品执行标准号 b 产品名称及型号; c 纯柴油模式下标定功率/标定转速; d 双燃料模式下标定功率/标定转速; 外形尺寸; e f 净重量; 检验标记 g h)出厂编号及制造日期 7.2包装运输 包装箱的包装储运标志应符合GB/T191的规定 7.2.1 包装箱外应标明如下内容 收货单位地址及名称; a b 产品名称及型号; 外形尺寸(长×宽×高),mm; c 总质量,kg; d 出厂编号及制造日期; e 制造商名称; 注意事项及标记,如“重心”,起吊位置等 g 7.2.2随机备件、附件、工具等应装人专用包装箱 随机技术文件包括 产品使用说明书; aa b) 产品合格证; 装箱单; c d 随机备、附件清单; 其他相关技术文件 e 7.2.3产品使用说明书应符合GB/T9969的规定 7.2.4包装箱的收发货标志应符合GB/T6388的规定 7.3贮存 在运输贮存符合规定的条件下,自交货之日起,发动机及其随机附件、备件、工具的封存防锈有效期 不应少于12个月 发动机应贮存在通风、干燥、无腐蚀性物质的场地,存放期间要注意防水,防火、防 冻、防锈蚀 11
GB/T36658一2018 附 录 A 资料性附录) 天然气甲烧值计算 式(A.1)所示的天然气中组分含量与其MON之间线性关联式 MON=137.780.A十29.948B一18.193C一167.062D十181.233E十26.994FA.1 式中 甲烧的摩尔分数 A 乙烧的摩尔分数; 丙烧的摩尔分数; 丁婉的摩尔分数 二二氧化碳的摩尔分数; F 氮气的摩尔分数 式(A.2)所示的按各组成的天然气的H/C比来进行关联 MON=一406.14十508.04R-173.55R2十20.17R3 A.2) 式中 R -天然气中氢原子与碳原子数的比值 天然气的MON与MN之间的关系则可用式(A.3)和式(A.4)来关联 MN=1.445MON一103.42 (A.3 (A.4 MON=0.679MN十72.3 式(A.3)和式(A.4)并非完全线性,故这两个关联式并非完全可逆 纯气体的甲婉值按表A.1 表A.1纯气体的甲烧值 燃料气 甲烧 乙婚 乙婉 丙始 丙烧 正丁熔 氢气 15 甲烧值 100 44 19 34 0 12
GB/36658一2018 附录 B 资料性附录 发动机部分参数的测量要求 发动机部分参数测量位置、,测量仪器和仪器精度见表B,1 表B.1发动机部分参数测量位置、测量仪器和仪器精度 参数 测量位置 测量仪器 仪器精度 士0.5% 柴油消耗量 柴油进油管上 油耗自动测量仪 在距发动机进气管进气口前50mm一300mm的主供 天然气压力 压力变送器 士0.3% 天然气管内测量,传感器与管壁齐平 在距发动机进气管进气口前50mm300mm的主供 天然气温度 A级 天然气管内测量,传感器垂直气流方向,并使端头位PTl00或PT1000 于气流中心 天然气消耗量 在最靠近发动机的天然气管道上测量 质量流量计 1级 13