發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室運(yùn)行及安全要求

李方舟

上海工程技術(shù)大學(xué) 上海市 200071

發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)復(fù)雜系數(shù)很高且具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)室，它包含油—潤滑油、柴汽油，氣—壓縮空氣、排放氣體，標(biāo)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(qiáng)電、弱電、直流、交流，以及多重總線混合，多種測試設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，其中有高速旋轉(zhuǎn)的測功機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，高熱的尾氣排放和排放設(shè)備，熱交換設(shè)備等。所以，在實(shí)驗(yàn)室里的測試運(yùn)行，既要保證其運(yùn)行環(huán)境的干凈整潔來確保實(shí)驗(yàn)的精度和有效性，同時(shí)又要確保人生安全，設(shè)備安全和被試件安全。我們只有遵循一定的實(shí)驗(yàn)要求和規(guī)范，才能使實(shí)驗(yàn)室得以正常使用。

1 測試運(yùn)行前的準(zhǔn)備

在作業(yè)書指導(dǎo)下進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備，包括對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配氣密性的檢查；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的管道改造（中冷器，排放管道等）；安裝實(shí)驗(yàn)用的檢測設(shè)備，溫度與壓力傳感器，三元催化器，渦輪增壓器，機(jī)油泵等；添加實(shí)驗(yàn)用的機(jī)油與冷卻水；對(duì)連接測試設(shè)備進(jìn)行對(duì)中矯正等。步驟如下：

● 閱讀作業(yè)指導(dǎo)書，依此而進(jìn)行裝配準(zhǔn)備。

● 檢查外協(xié)件，采購零部件。

● 加工零部件如龍門架、尾氣管。

● 機(jī)油管路連接。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)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(yuǎn)離排氣管。

● 進(jìn)排氣管安裝。

● 安裝壓力傳感器，溫度傳感器。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元安裝。

● 線束連接。

● 安裝完后，將準(zhǔn)備好的發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，使用百分表對(duì)中發(fā)動(dòng)機(jī)和測功機(jī)軸心，誤差1mm以內(nèi)，進(jìn)行軸連接。

● 為了測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性，對(duì)使用到的測試設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，如測功機(jī)，油耗儀，溫度壓力傳感器，漏氣量儀，Lambda傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

下面是一次對(duì)壓力傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)，結(jié)果完好，證明其精度可以用于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，見表1。

2 實(shí)驗(yàn)室測試系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)測試運(yùn)行，需要完備的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過軟、硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)室臺(tái)架相關(guān)工作的全面管理。軟件部分主要側(cè)重于試驗(yàn)計(jì)劃、試驗(yàn)準(zhǔn)備、參數(shù)設(shè)置，運(yùn)行程序、試驗(yàn)過程管理、設(shè)備管理、成本分析等方面，硬件部分主要用于測試運(yùn)行、環(huán)境控制，包含測功機(jī)、進(jìn)氣質(zhì)量測量、油耗儀、氣體排放儀、排放顆粒稱重和計(jì)數(shù)、燃燒分析儀、漏氣量儀、水冷和油冷等設(shè)備。當(dāng)然試驗(yàn)中心也對(duì)試驗(yàn)室的視頻信息、采集信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、并對(duì)試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)在集中監(jiān)控室中對(duì)試驗(yàn)室故障的實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)與通知、試驗(yàn)技師與臺(tái)架一對(duì)多進(jìn)行試驗(yàn)等。每一個(gè)臺(tái)架都是一套獨(dú)立的系統(tǒng)， 獨(dú)立的測試間，獨(dú)立的操作間.具有很強(qiáng)的保密性.臺(tái)架中間的房間是排放設(shè)備室， 以便排放設(shè)備供兩邊實(shí)驗(yàn)室使用且管路盡可能靠近發(fā)動(dòng)機(jī)。

表1

3 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

（1）計(jì)劃信息輸入：月度計(jì)劃輸入、臨時(shí)訂單信息輸入。（2）計(jì)劃臺(tái)架時(shí)間表：經(jīng)過流程審批通過的計(jì)劃（此時(shí)已有試驗(yàn)訂單號(hào)）智能形成臺(tái)架安排目視看板，各任務(wù)執(zhí)行人可單獨(dú)查看自己部分。安排可移動(dòng)設(shè)備計(jì)劃，避免相互沖突。（3）計(jì)劃/實(shí)際執(zhí)行日志：每個(gè)臺(tái)架計(jì)劃執(zhí)行過程中，要求每天必須填寫工作日志，與每天實(shí)際執(zhí)行對(duì)比，計(jì)算計(jì)劃完成進(jìn)度統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)根據(jù)上述信息可以實(shí)時(shí)顯示單一項(xiàng)目或整體累計(jì)計(jì)劃完成率，單一項(xiàng)目年度計(jì)劃完成率等信息。（4）外委計(jì)劃執(zhí)行記錄。（5）計(jì)劃偏離性記錄分析：臨時(shí)任務(wù)穿插、設(shè)備瓶頸、設(shè)備故障延期等等客觀上導(dǎo)致計(jì)劃發(fā)生偏離的必須要做好原始記錄和應(yīng)對(duì)措施。

4 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行

依計(jì)劃安排，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測試儀器，環(huán)境條件，發(fā)動(dòng)機(jī)的一切準(zhǔn)備工作就緒后，實(shí)驗(yàn)將按下圖步驟開始操作，控制系統(tǒng)設(shè)置三種狀態(tài)：系統(tǒng)準(zhǔn)備，手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，見圖1。

系統(tǒng)準(zhǔn)備狀態(tài)主要完成系統(tǒng)參數(shù)的裝載，完成對(duì)測試域和設(shè)備的設(shè)置，激活采集數(shù)據(jù)，激活公式計(jì)算。手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)是在系統(tǒng)準(zhǔn)備狀態(tài)通過后進(jìn)行的下一個(gè)步驟，這時(shí)激活結(jié)果存儲(chǔ)表和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)檢查（這是在運(yùn)行中使用到的參數(shù)），進(jìn)入手動(dòng)狀態(tài)后，發(fā)動(dòng)機(jī)和測功機(jī)可以手動(dòng)啟動(dòng)，只要旋轉(zhuǎn)扭矩、轉(zhuǎn)速或油門旋鈕到設(shè)定值，就可以令其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)起來，在顯示窗口看見設(shè)定值和實(shí)際值，以及所需要觀察的參數(shù)情況，手動(dòng)運(yùn)行控制模式包括轉(zhuǎn)速/扭矩，扭矩/轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速/油門，扭矩/油門等模式，運(yùn)行到指定點(diǎn)后，開始進(jìn)行測量，可以是測量設(shè)備，也可以是測量通道，測量模式有：測量，測量并且存儲(chǔ)，僅僅存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)果。自動(dòng)運(yùn)行模式要求較高，它需要事先編號(hào)程序，自動(dòng)測量和保存，在手動(dòng)時(shí)確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行無誤后可以進(jìn)入自動(dòng)模式，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)無人操作，尤其在耐久試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)夜班無人值守，有故障報(bào)警自動(dòng)停車等，從而提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率。

試驗(yàn)運(yùn)行主要有三類：

（1）耐久試驗(yàn)：主要包含催化器老化試驗(yàn)，冷熱沖擊試驗(yàn)，客戶定制的實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械零部件的測試和評(píng)估，如活塞與缸孔、缸墊、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、曲軸系、閥系等。（2）冷啟動(dòng)試驗(yàn)：主要檢測低溫下（-7度，也有要求-30度）發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)標(biāo)定狀況，電池狀態(tài)以及排氣煙度。（3）帶排放的開發(fā)試驗(yàn)：有性能開發(fā)，標(biāo)定，排放及法規(guī)實(shí)驗(yàn)包含穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)。這是新樣機(jī)開發(fā)、標(biāo)定重要手段。一般廠家會(huì)提供實(shí)驗(yàn)規(guī)范，會(huì)簽實(shí)驗(yàn)規(guī)范后，發(fā)動(dòng)機(jī)做磨合和外特性實(shí)驗(yàn)，萬有特性，待這些基本實(shí)驗(yàn)完成，開始了客戶定制的開發(fā)程序，當(dāng)然全套的排放設(shè)備都會(huì)加上，隨時(shí)跟蹤缸內(nèi)燃燒和排放的數(shù)值，最終不能超過客戶要求和法規(guī)限制。

5 實(shí)驗(yàn)安全

5.1 實(shí)驗(yàn)室安全系統(tǒng)

為了防止火災(zāi)和有害氣體泄漏，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室必須安裝消防系統(tǒng)，如圖所示，系統(tǒng)包含幾個(gè)部分：

（1）中央控制單元。（2）滅火氣體間。（3）消防報(bào)警和消防探頭。

消防系統(tǒng)是自動(dòng)滅火系統(tǒng)，當(dāng)傳感器報(bào)警時(shí)，控制系統(tǒng)依據(jù)一定的邏輯關(guān)系，排除誤報(bào)的可能，觸發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行消防滅火。尤其做開發(fā)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于被測件的臨時(shí)性，不穩(wěn)定性，極易引起過熱、煙、燃燒等異?，F(xiàn)象，自動(dòng)消防系統(tǒng)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)就非常重要，搞不好會(huì)造成人員傷亡和設(shè)備損毀。消防設(shè)備一年檢修一次，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，半年對(duì)傳感器做一次標(biāo)定，以防零點(diǎn)漂移。

5.2 安全生產(chǎn)

實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生以下現(xiàn)象：

（1）高熱：排氣管溫度可以超過1000度，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液管路和機(jī)油管路溫度可以超過90度，甚至100度。（2）高速旋轉(zhuǎn)物體：測功機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)。（3）產(chǎn)生危害氣體CO HC和NOx。（4）高壓：AC380V/220V。（5）噪音：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以超過120DB。

所以安全培訓(xùn)、勞動(dòng)保護(hù)是必須做的，安全帽、護(hù)目鏡、耳罩、工作服、安全鞋都是工作在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)須要穿戴的。安全生產(chǎn)，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)旁有人工作時(shí)嚴(yán)禁啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)報(bào)錯(cuò)時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)行啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前檢查油水氣電是否處于正常工作，退出運(yùn)行時(shí)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)停車，保存好數(shù)據(jù)，退出系統(tǒng)，關(guān)閉電源等等安全生產(chǎn)規(guī)范，都需要員工嚴(yán)格遵守。

5.3 工作反思

在實(shí)際工作中，對(duì)于安全防護(hù)措施仍然有不到位的現(xiàn)象，比如實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)拆卸過程中的冷卻液和機(jī)油漏出不能進(jìn)行及時(shí)清理，容易造成摔跤，操作吊車時(shí)忘戴安全帽，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室忘記帶防護(hù)鏡，項(xiàng)目緊急時(shí)，常常忘記將發(fā)動(dòng)機(jī)速度降低后才能夠進(jìn)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(xiǎn)將會(huì)近出現(xiàn)在眼前。