內(nèi)燃機的型式試驗

1、M71(2015 年2 月)內(nèi)燃機的型式試驗1 通則1.1內(nèi)燃機的型式認(rèn)可包括審圖、規(guī)格認(rèn)可、生產(chǎn)符合性、型式試驗大綱認(rèn)可、發(fā)動機型式試驗、試驗結(jié)果評審和型式認(rèn)可證書的簽發(fā)。型式認(rèn)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(rèn)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(zhuǎn)速小于300 r/min 的柴油機。中速發(fā)動機 系指額定轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)能代表發(fā)動機制造商規(guī)定的典型可預(yù)見的工作負(fù)荷，并

2、涵蓋因疲勞分散和合理預(yù)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(diào)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(yīng)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(fù)荷變化。-報警系統(tǒng)所設(shè)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

3、同類型發(fā)動機，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(yīng)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(zhuǎn)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

4、 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， 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(qū)動時的扭轉(zhuǎn)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(rèn)可（100% 對應(yīng)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(chǔ)上，增加最大燃燒壓力或平均有效壓力或轉(zhuǎn)速（如業(yè)經(jīng)設(shè)計認(rèn)可* ），而不必進行新的型式試驗，但增加幅度應(yīng)在如下范圍內(nèi)：- 最大燃燒壓力的 5%，或- 平均有效壓力的 5% ，或- r/mi

5、n 的 5%。如果最大功率的增加不超過 10%，可允許增加最大認(rèn)可功率而不必進行新的型式試驗，前提是能提交工程分析和在類似應(yīng)用領(lǐng)域中成功營運經(jīng)驗的證據(jù)（即使該應(yīng)用未分級）或內(nèi)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(chǔ)上的增加幅度應(yīng)在如下范圍內(nèi)：- 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(shè)計認(rèn)可，且A 階段內(nèi)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(rèn)可擴展至增加的功率/ 最大爆發(fā)壓力 /轉(zhuǎn)速：- 超速試驗（僅在已提高額定轉(zhuǎn)

6、速的情況下）- 額定功率，即 100%扭矩和 100%轉(zhuǎn)速時的 100%輸出（對應(yīng)于負(fù)荷點 1， 2），測量間隔之間連續(xù)運轉(zhuǎn) 1 小時- 100%轉(zhuǎn)速時的最大許用扭矩（通常為110%）（對應(yīng)于負(fù)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(zhuǎn)速（對應(yīng)于負(fù)荷點3a） , 運行 0.5h- 最大許用轉(zhuǎn)速下的 100%功率 ( 對應(yīng)于負(fù)荷點 2), 運行 0.5h整合試驗對于單獨認(rèn)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(yīng)與預(yù)期一致。設(shè)計者 / 許可證頒發(fā)者應(yīng)提出相應(yīng)的試驗范圍，并考慮到對發(fā)動機的影響。4

7、 安全防護措施4.1 進行任何試驗前，制造商 / 船廠應(yīng)提供用于保障現(xiàn)場人員安全的所有相關(guān)設(shè)備，這些設(shè)備應(yīng)能夠操作，并應(yīng)經(jīng)驗證其能正確運轉(zhuǎn)。4.2本條特別適用于曲軸箱爆炸保護、超速保護以及任何其他停機保護措施。4.3 試驗前還應(yīng)進行高壓燃油管護套檢查和管道接頭的適當(dāng)篩查（按消防措施的要求）。4.4轉(zhuǎn)車裝置（如安裝）應(yīng)進行聯(lián)鎖試驗。5 試驗大綱5.1型式試驗分為3 個階段：1 A 階段 內(nèi)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(shè)計者規(guī)定的試驗結(jié)果應(yīng)在B 階段開始前提交船級社。2 B 階段見證試驗系指驗船師在場時進行的試驗。3 C 階段

8、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(yīng)經(jīng)船級社認(rèn)可。在每一情況下應(yīng)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(yīng)在場。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(yīng)將型式試驗報告提交船級社評審。型式試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容：-A 階段進行的試驗的總體描述。記錄應(yīng)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(fù)荷和和功能試驗的詳細(xì)描述。- C 階段的檢查結(jié)果。5.5按 M71.2 的要求，型式試驗應(yīng)證明設(shè)計能力及其對擬定操作的適合

9、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(yīng)在滿載條件下進行100 小時的耐久試驗。對于具有非海運領(lǐng)域長期營運經(jīng)驗的發(fā)動機進行的型式認(rèn)可或?qū)Ρ娝苤獧C型的發(fā)動機的工作參數(shù)超過M71.3 的規(guī)定而進行的擴展型式認(rèn)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(fù)荷變化的高速船推進發(fā)動機，通常應(yīng)使用控制系統(tǒng)（或如非自動控制，手動操作）允許的最陡負(fù)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(yīng)足以使熱部件達到穩(wěn)定溫度。6 測量和記錄6.1應(yīng)記錄所有試驗期間的環(huán)境條件（氣溫、氣壓和濕度）。6.2應(yīng)至少測量和記錄下列

10、發(fā)動機數(shù)據(jù)：- 發(fā)動機轉(zhuǎn)速- 扭矩-每缸的最大燃燒壓力1)-每缸的平均指示壓力-吸氣壓力和溫度-廢氣溫度1)-燃油齒條位置或與發(fā)動機負(fù)荷相關(guān)的類似參數(shù)-渦輪增壓機轉(zhuǎn)速-對擬定用途（推進、輔助、應(yīng)急）進行控制和監(jiān)測所要求的所有發(fā)動機參數(shù)。注：1)如果發(fā)動機標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的氣缸頭設(shè)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(yīng)正確記錄。如認(rèn)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(zhǔn)記錄應(yīng)提交現(xiàn)場驗船師評審?？梢蟾郊訙y量與設(shè)計評估一起

11、進行。7 A 階段 內(nèi)部試驗7.1在進行內(nèi)部試驗時，發(fā)動機應(yīng)在設(shè)計者認(rèn)為重要的各負(fù)荷點運行，并應(yīng)記錄相關(guān)的工作值。擬試驗負(fù)荷工況還應(yīng)包括適用的型式認(rèn)可大綱中規(guī)定的試驗。7.2應(yīng)至少對下列工況進行試驗：- 正常情況：負(fù)荷點在25、 50、 75、 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(qū)動可調(diào)螺距螺旋槳）按螺旋槳名義（理論）特性曲線和恒定轉(zhuǎn)速；擬用于發(fā)電機組的發(fā)動機，按恒定轉(zhuǎn)速（包括空載和額定轉(zhuǎn)速工況的試驗）。- 許用工作范圍的極限點。這些極限點應(yīng)由發(fā)動機制造商規(guī)定。-對于高速發(fā)動機，結(jié)合設(shè)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

12、級社要求或設(shè)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(yīng)在驗船師在場的情況下進行下列試驗。型式試驗結(jié)束后，獲得的結(jié)果應(yīng)予以記錄并由現(xiàn)場驗船師簽名。8.2 應(yīng)進行超速試驗，證明在超速停機系統(tǒng)設(shè)定點內(nèi)發(fā)動機未因?qū)嶋H的超速而受損。進行該試驗時，制造商可選擇有負(fù)載或無負(fù)載超速。8.3負(fù)荷點發(fā)動機應(yīng)按照功率和轉(zhuǎn)速圖（見圖1）運行。發(fā)動機在不同負(fù)荷點進行試驗時，應(yīng)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(fù)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(zhuǎn)參數(shù)采集需要的時間。一般來說，每個負(fù)荷點的運轉(zhuǎn)時間可設(shè)定為0.5 小時，但應(yīng)允許驗船師有足夠的時

13、間進行外觀檢查。8.4負(fù)荷點：- 額定功率（ MCR ），即在 100扭矩和 100轉(zhuǎn)速情況下的 100輸出功率，對應(yīng)于負(fù)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(yīng)在該點進行試驗。-最大允許轉(zhuǎn)速下的100功率， 對應(yīng)于負(fù)荷點2。-100轉(zhuǎn)速下的最大允許扭距（至少和通常為110）對應(yīng)于負(fù)荷點3，或按照螺旋槳名義特性曲線103.2%轉(zhuǎn)速下的最大允許功率（至少和通常為1l0）對應(yīng)于負(fù)荷點3a。負(fù)荷點3a 適用于只驅(qū)動固定螺距螺旋槳或噴水推進器的發(fā)動機。負(fù)荷點3 適用于所有其他用途的發(fā)動機。對于間歇用

14、途發(fā)動機，負(fù)荷點3（或 3a，如適用）應(yīng)由規(guī)定的過載和間歇時間所對應(yīng)的負(fù)荷替代。如果過載值超過110% MCR ，本條適用。如果經(jīng)批準(zhǔn)的間歇過載值小于110% MCR ，目標(biāo)過載值必須替換100% MCR 的負(fù)荷點。在這種情況下，保留110% MCR 的負(fù)荷點。-100扭矩時的最低許用轉(zhuǎn)速，對應(yīng)于負(fù)荷點4。-90扭矩時的最低許用轉(zhuǎn)速，對應(yīng)于負(fù)荷點5（僅適用于推進發(fā)動機）。-部分負(fù)荷工況，如75、 50和25額定功率和對應(yīng)于螺旋槳名義特性曲線的轉(zhuǎn)速（即90.8%、 79.3%和 62.9%的轉(zhuǎn)速），對應(yīng)于負(fù)荷點6、 7 和 8，或在 75、 50和 25額定功率和設(shè)定的恒定額定轉(zhuǎn)速，對應(yīng)于負(fù)荷點

15、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(yīng)以相關(guān)最大許用發(fā)動機轉(zhuǎn)速在無負(fù)荷的情況下進行試驗。8.5在所有這些負(fù)荷點試驗期間，發(fā)動機參數(shù)應(yīng)在規(guī)定并經(jīng)批準(zhǔn)的值范圍內(nèi)。 = 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(fù)荷點8.6渦輪增壓器在破損條件下運行對于 2 沖程推進發(fā)動機，應(yīng)確定渦輪增壓器在破損情況下可獲得的連續(xù)輸出。當(dāng)一個渦輪增壓機無法運轉(zhuǎn)時，驅(qū)動固定螺距螺旋槳的單推進發(fā)動機應(yīng)能以全速40%的轉(zhuǎn)速（ r/min ）沿名義螺旋槳特性曲線持續(xù)運轉(zhuǎn)。（該試驗可通過旁通渦輪增壓機、固定渦輪增壓機轉(zhuǎn)軸，或拆除轉(zhuǎn)子進行試驗。）8

16、.7功能試驗- 根據(jù)發(fā)動機設(shè)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(zhuǎn)速（即使其在水制動上工作）。在此運行期間，應(yīng)無報警發(fā)生。- 對于不可倒車發(fā)動機進行起動試驗和 /或?qū)τ诳傻管嚢l(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(diào)速器試驗：應(yīng)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的柴油機，整合試驗應(yīng)驗證整個機械、液壓和電子系統(tǒng)的反應(yīng)與對所有擬操作模式的預(yù)計反應(yīng)一致。試驗范圍應(yīng)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(yīng)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(yīng)驗證發(fā)動機以 100%負(fù)載或批準(zhǔn)的間歇使用超載運轉(zhuǎn)時，熱表面的隔熱性能。表面溫度應(yīng)通過紅外熱掃描設(shè)備讀取。如經(jīng)船級社批準(zhǔn)，可使用等效測量設(shè)備。應(yīng)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(yīng)在設(shè)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(yīng)拆開進行全面檢查。9.3 對于所有其他發(fā)動機，試驗結(jié)束后