GB15097要求的耐久性試驗若干問題

CCS青島分社 于 強

2016年，環(huán)保部正式頒布GB15097-2016《船舶發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法（中國第一、二階段）》（以下簡稱GB15097）這一強制標準。GB15097的頒布標志著我國船機排放要求發(fā)展到了一個全新階段，也注定成為船機排放防污染史上一個重要轉(zhuǎn)折點。GB15097開創(chuàng)了我國船機排放要求的三個“第一次”。第一次國內(nèi)船機排放要求高于國際標準；第一次船機要求控制的排氣污染物種類擴展到與車機、非道路柴油機一致；第一次在船機的排放要求中引入了“劣化”的概念。

尤其在應對劣化的要求時，國內(nèi)一些專門從事船機制造的企業(yè)普遍感到有些無從下手。本人結(jié)合自己在做GB15097排放認可檢驗時積累的經(jīng)驗，意在通過本文解讀GB15097耐久性試驗的相關要求，總結(jié)執(zhí)行耐久性要求可能會遇到的若干問題，并提出相關實施辦法。

一、GB15097耐久性試驗要求

與IMO排放要求不同，GB15097要求船機排氣污染物的實測值乘以劣化系數(shù)或加上劣化修正值后的結(jié)果應不超過GB15097的排放限值。劣化系數(shù)或劣化修正值應通過耐久性試驗確定，耐久性試驗的最短時間見下表。

根據(jù)耐久源機所代表系族的用途，耐久試驗可采用相應的排放循環(huán)作為一個基準循環(huán)，然后連續(xù)運行該循環(huán)直至達到耐久試驗時間?；鶞恃h(huán)內(nèi)各負荷點的運行時間應按照加權(quán)系數(shù)進行分配。連續(xù)運行該排放循環(huán)，直至達到GB15097要求的最短試驗時間。

若耐久源機所代表的船機系族有多種用途，那么耐久循環(huán)應采用加權(quán)計算后總負荷最大的循環(huán)。

耐久試驗期間應周期性進行排放測試，推薦至少進行5次排放測試（包含首末2次測試）。根據(jù)排放試驗結(jié)果，采用“最小二乘法”確定有效壽命期終點的排放值。每種排氣污染應分別確定劣化系數(shù)或劣化修正值，并按GB15097附件BD的要求進行計算。

有效壽命要求

二、縮短耐久試驗時間的方法

可采用加速老化的方式進行耐久試驗，相關的加速老化因子由制造企業(yè)根據(jù)良好的工程方法來確定。加速老化試驗應遵從以下原則：

1、等油耗原則

采用上述方法進行試驗，直至達到最短耐久時間要求，發(fā)動機消耗的燃料總和與采用加速老化試驗工況進行試驗時消耗的燃料總和相等。

2、等功原則

采用上述方法進行試驗，直至達到最短耐久時間要求，發(fā)動機發(fā)出的功的總和與采用加速老化試驗工況進行試驗時發(fā)出的功的總和相等。

以“等功原則”為例，對于E3循環(huán)，若按每循環(huán)100min計，則各工況點的運行時間、做無量綱功以及單循環(huán)做無量綱功計算如下：

按照GB15097的要求，E3循環(huán)2500h耐久試驗需要的循環(huán)數(shù)為：2500*60/100=1500那么，完成2500h耐久試驗所做的總無量綱功為：6875×1500=10312500若某企業(yè)采用如下加速老化試驗循環(huán)進行耐久試驗，那么根據(jù)計算每循環(huán)無量綱工為9500。

那么按照加速老化試驗循環(huán)，則需要的循環(huán)數(shù)為：10312500/9500=1085.5=1086加速老化試驗循環(huán)累計運行時間為：1086×100/60=1810(小時)

三、耐久試驗、劣化系數(shù)或修正值等若干問題

1、耐久試驗期間是否可以進行正常的保養(yǎng)？排放關鍵部件是否可以更換？

耐久性試驗期間，制造企業(yè)可以按照制定的保養(yǎng)計劃進行日常維護（如更換濾芯等），但不能對排放關鍵零部件進行維護或替換。如果期間出現(xiàn)了排放關鍵零部件損壞的情況，那么試驗失敗。為避免此類風險，制造企業(yè)可用兩臺或多臺發(fā)動機進行試驗，以確保一臺船機的排放關鍵部件完整的完成耐久試驗。但出于試驗成本的壓力，制造企業(yè)并不愿意采用這種方案來規(guī)避風險。針對這種情況，建議采用如下方案。

耐久試驗期間如果發(fā)生排放關鍵零部件損壞的情況，允許制造企業(yè)更換相關部件，但制造企業(yè)當應在用戶手冊中規(guī)定該部件的使用壽命，且使用壽命不能超過該部件在耐久試驗期間損壞時船機運行的時間。

2、是否每個船機系族都要選擇耐久源機進行耐久性試驗？

不必每個系族都進行耐久試驗。根據(jù)中國船級社的GB15097實施指南的要求，下列排放控制相關的基本特性共有的發(fā)動機，可以看作排放劣化特性相同：

(1) 工作循環(huán)：二沖程、四沖程；(2) 吸氣方式：自然吸氣、增壓；(3) 空氣是否冷卻；

(4) 燃燒室：開式燃燒室、分隔式燃燒室；

(5) 燃油、進排氣門控制方式：電控、機械控制；

(6) 排放后處理技術：SCR、EGR、DPF、其他。

也就是說上述基本特性相同的船機系族可視作劣化特性相同，可在劣化特性相同的系族中選擇一臺發(fā)動機作為耐久源機進行耐久性試驗。

3、已經(jīng)確定的劣化系數(shù)或劣化修正值應用問題？

根據(jù)GB15097 的要求，在合理的技術分析基礎上，生產(chǎn)企業(yè)可以將已經(jīng)型式檢驗的重型道路或非道路壓燃式發(fā)動機確定的劣化系數(shù)或劣化修正值應用到相同型號的船用發(fā)動機上。也就是說，如某一耐久源機在重型道路或非得道路上通過了環(huán)保部的型式核準并確立了劣化系數(shù)或劣化修正值，若該源機與申請認可的柴油機系族的劣化特性相同，那么已取得的劣化系數(shù)或劣化修正值可以應用于本柴油機系族。

四、關于耐久試驗視頻監(jiān)控的要求

目前，環(huán)保部要求機動車和非道路移動機械的檢驗機構(gòu)部署視頻系統(tǒng)以及聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)檢驗過程視頻監(jiān)控，并對試驗數(shù)據(jù)采集傳輸和相關信息交換等進行了規(guī)范要求。為保證船機耐久試驗的測試數(shù)據(jù)真實可靠、易于監(jiān)督，同時也考慮到主管機關的監(jiān)管責任，中國船級社要求耐久試驗期間至少應滿足：全程視頻錄像，監(jiān)視范圍至少包括發(fā)動機和指示發(fā)動機運行參數(shù)的儀表或顯示器，并由企業(yè)保管視頻證據(jù)，供隨時核查。