發動機試驗室運行及安全要求

李方舟

上海工程技術大學 上海市 200071

發動機實驗室是一個復雜系數很高且具有一定危險性的實驗室，它包含油—潤滑油、柴汽油，氣—壓縮空氣、排放氣體，標定氣體，（還有的存在天然氣和氫氣），水—冷卻液，冷卻水、冷凍水，電—強電、弱電、直流、交流，以及多重總線混合，多種測試設備同時運行，其中有高速旋轉的測功機和發動機，高熱的尾氣排放和排放設備，熱交換設備等。所以，在實驗室里的測試運行，既要保證其運行環境的干凈整潔來確保實驗的精度和有效性，同時又要確保人生安全，設備安全和被試件安全。我們只有遵循一定的實驗要求和規范，才能使實驗室得以正常使用。

1 測試運行前的準備

在作業書指導下進行發動機實驗前準備，包括對發動機裝配氣密性的檢查；進行實驗前的管道改造（中冷器，排放管道等）；安裝實驗用的檢測設備，溫度與壓力傳感器，三元催化器，渦輪增壓器，機油泵等；添加實驗用的機油與冷卻水；對連接測試設備進行對中矯正等。步驟如下：

● 閱讀作業指導書，依此而進行裝配準備。

● 檢查外協件，采購零部件。

● 加工零部件如龍門架、尾氣管。

● 機油管路連接。

● 發動機水冷連接。

● 燃油管路連接，要求管路防腐蝕耐10bar壓力并保溫，且遠離排氣管。

● 進排氣管安裝。

● 安裝壓力傳感器，溫度傳感器。

● 發動機控制單元安裝。

● 線束連接。

● 安裝完后，將準備好的發動機推進實驗室，使用百分表對中發動機和測功機軸心，誤差1mm以內，進行軸連接。

● 為了測試數據的準確性和可比性，對使用到的測試設備進行標定，如測功機，油耗儀，溫度壓力傳感器，漏氣量儀，Lambda傳感器進行標定。

下面是一次對壓力傳感器的標定數據，結果完好，證明其精度可以用于實驗項目，見表1。

2 實驗室測試系統

發動機測試運行，需要完備的測試系統，該系統通過軟、硬件實現對試驗室臺架相關工作的全面管理。軟件部分主要側重于試驗計劃、試驗準備、參數設置，運行程序、試驗過程管理、設備管理、成本分析等方面，硬件部分主要用于測試運行、環境控制，包含測功機、進氣質量測量、油耗儀、氣體排放儀、排放顆粒稱重和計數、燃燒分析儀、漏氣量儀、水冷和油冷等設備。當然試驗中心也對試驗室的視頻信息、采集信息進行實時監控、并對試驗臺架進行遠程控制，實現在集中監控室中對試驗室故障的實時發現與通知、試驗技師與臺架一對多進行試驗等。每一個臺架都是一套獨立的系統， 獨立的測試間，獨立的操作間.具有很強的保密性.臺架中間的房間是排放設備室， 以便排放設備供兩邊實驗室使用且管路盡可能靠近發動機。

表1

3 實驗計劃

（1）計劃信息輸入：月度計劃輸入、臨時訂單信息輸入。（2）計劃臺架時間表：經過流程審批通過的計劃（此時已有試驗訂單號）智能形成臺架安排目視看板，各任務執行人可單獨查看自己部分。安排可移動設備計劃，避免相互沖突。（3）計劃/實際執行日志：每個臺架計劃執行過程中，要求每天必須填寫工作日志，與每天實際執行對比，計算計劃完成進度統計。系統根據上述信息可以實時顯示單一項目或整體累計計劃完成率，單一項目年度計劃完成率等信息。（4）外委計劃執行記錄。（5）計劃偏離性記錄分析：臨時任務穿插、設備瓶頸、設備故障延期等等客觀上導致計劃發生偏離的必須要做好原始記錄和應對措施。

4 發動機運行

依計劃安排，實驗室內測試儀器，環境條件，發動機的一切準備工作就緒后，實驗將按下圖步驟開始操作，控制系統設置三種狀態：系統準備，手動運行和自動運行狀態，見圖1。

系統準備狀態主要完成系統參數的裝載，完成對測試域和設備的設置，激活采集數據，激活公式計算。手動運行狀態是在系統準備狀態通過后進行的下一個步驟，這時激活結果存儲表和發動機參數檢查（這是在運行中使用到的參數），進入手動狀態后，發動機和測功機可以手動啟動，只要旋轉扭矩、轉速或油門旋鈕到設定值，就可以令其正常的運轉起來，在顯示窗口看見設定值和實際值，以及所需要觀察的參數情況，手動運行控制模式包括轉速/扭矩，扭矩/轉速，轉速/油門，扭矩/油門等模式，運行到指定點后，開始進行測量，可以是測量設備，也可以是測量通道，測量模式有：測量，測量并且存儲，僅僅存儲數據結果。自動運行模式要求較高，它需要事先編號程序，自動測量和保存，在手動時確認發動機運行無誤后可以進入自動模式，其優點是可以實現無人操作，尤其在耐久試驗中實現夜班無人值守，有故障報警自動停車等，從而提高了實驗室的利用率。

試驗運行主要有三類：

（1）耐久試驗：主要包含催化器老化試驗，冷熱沖擊試驗，客戶定制的實驗。這類實驗主要針對發動機機械零部件的測試和評估，如活塞與缸孔、缸墊、潤滑系統、冷卻系統、呼吸系統、曲軸系、閥系等。（2）冷啟動試驗：主要檢測低溫下（-7度，也有要求-30度）發動機的啟動標定狀況，電池狀態以及排氣煙度。（3）帶排放的開發試驗：有性能開發，標定，排放及法規實驗包含穩態和瞬態。這是新樣機開發、標定重要手段。一般廠家會提供實驗規范，會簽實驗規范后，發動機做磨合和外特性實驗，萬有特性，待這些基本實驗完成，開始了客戶定制的開發程序，當然全套的排放設備都會加上，隨時跟蹤缸內燃燒和排放的數值，最終不能超過客戶要求和法規限制。

5 實驗安全

5.1 實驗室安全系統

為了防止火災和有害氣體泄漏，每個實驗室必須安裝消防系統，如圖所示，系統包含幾個部分：

（1）中央控制單元。（2）滅火氣體間。（3）消防報警和消防探頭。

消防系統是自動滅火系統，當傳感器報警時，控制系統依據一定的邏輯關系，排除誤報的可能，觸發自動控制系統進行消防滅火。尤其做開發性實驗時，由于被測件的臨時性，不穩定性，極易引起過熱、煙、燃燒等異常現象，自動消防系統在進行實驗時就非常重要，搞不好會造成人員傷亡和設備損毀。消防設備一年檢修一次，對整個系統做聯動實驗，半年對傳感器做一次標定，以防零點漂移。

5.2 安全生產

實驗室運行過程中會產生以下現象：

（1）高熱：排氣管溫度可以超過1000度，發動機冷卻液管路和機油管路溫度可以超過90度，甚至100度。（2）高速旋轉物體：測功機和發動機。（3）產生危害氣體CO HC和NOx。（4）高壓：AC380V/220V。（5）噪音：發動機運行時，實驗室內可以超過120DB。

所以安全培訓、勞動保護是必須做的，安全帽、護目鏡、耳罩、工作服、安全鞋都是工作在實驗室內須要穿戴的。安全生產，諸如發動機旁有人工作時嚴禁啟動發動機，系統報錯時嚴禁強行啟動發動機，嚴格遵守操作規程，啟動發動機前檢查油水氣電是否處于正常工作，退出運行時，確保發動機停車，保存好數據，退出系統，關閉電源等等安全生產規范，都需要員工嚴格遵守。

5.3 工作反思

在實際工作中，對于安全防護措施仍然有不到位的現象，比如實驗結束后，在對發動機拆卸過程中的冷卻液和機油漏出不能進行及時清理，容易造成摔跤，操作吊車時忘戴安全帽，進入實驗室忘記帶防護鏡，項目緊急時，常常忘記將發動機速度降低后才能夠進入，這是我們在工作中都必須禁止的非安全行為，否則潛在的危險將會近出現在眼前。