SY T 5641-2009 石油天然气工业.天然气发动机.pdf

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1、ICS 75. 180. 10 E 92 备案号:27468-2010 SY 中华人民共和国石油天然气行业标准石油天然气工业SY /T 5641-2009 代替SYjT5641-2000 天然气发动机Petroleum and natural gas industry-Natural gas engine 2009-12-01发布2010-05-01实施国家能源局发布SY /T 5641-2009 目次前言H1 范围2 规范性引用文件-3 术语和定义.2 4 一般规定.25 要求.3 6试验57 检验规则8 标志、包装、运输及贮存10附录A(规范性附录)发动机部分参数测量位置、测量仪器和仪器精

2、度.12 I SY /T 5641-2009 H . _._ 目U吕本标准代替SY/T5641-2000(石油天然气工业用190系列天然气发动机。本标准与SY/T5641-2000相比，主要变化如下:一一标准更名为石油天然气工业天然气发动机); 一一修改了规范性引用文件;适用范围由25kW66()kW扩大至25kW1500kW; 一一取消了各系列发动机的基本参数值;发动机型号编制规则改为按GB/T725 (内燃机产品名称和型号编制规则的规定;取消了发动机的结构型式中进气方式的要求;提高了发动机热耗率和机油消耗率的要求;排放限值采用了GB20891-2007 (非道路移动机械用柴油机排气污染物排

3、放限值及测量方法(中国I、H阶段)中的中国I阶段的限值要求;一一补充了国家和相关行业对发动机产品安全、防火等方面的强制性要求。本标准的附录A为规范性附录。本标准由全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会(SAC/TC96)提出并归口。本标准起草单位:济南柴油机股份有限公司、济柴绿色能源动力设备有限公司。本标准主要起草人:李树生、王安忠、由玉玲、许传国、郑圣斌、李全武。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:SY/T 5641-1993 , SY/T 5641-2000。SY/T 5641-2009 石油天然气工业天然气发动机1 范围本标准规定了石油天然气工业天然气发动机的术语和定义、一般规定、要求

4、、试验、检验规则和标志、包装、运输及贮存等。本标准适用于标定功率为25kW 1500kW、标定转速为750r/ min 1800r / min的天然气发动机(以下简称发动机)的设计、制造、检验和验收。以其他可燃性气体为燃料的燃气发动机可参照执行。2 规范性引用文件F列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T l lJ 1 包装储运图示标志CGB/T1315kW1000kW mg

5、三三240()loookW1500kW 三三3200机械振动按GB/T7184的规定，振动烈度等级不大于28扭转振动应符合GB/T6072. 5的要求机械效率!市符合产品技术文件的要求月发电机组用标定调速率为O5%可调。3 SY /T 5641-2009 5.5 特性曲线制造厂应按产品使用特性需要，进行必要的特性试验并绘制相应的特性曲线。5.6 安全要求发动机安全要求应符合GB2065 1. 1的规定。5.7 防火发动机防火要求应符合GB4556的规定。5.8 安全保护装置发动机应装有下列安全保护装置，并应达到如下要求:a)油压低停车装置:当主油道压力低于产品技术文件规定限值时，发动机应自动停

6、机。b)超速停车装置:当转速达到产品技术文件规定限值时，发动机应减速或停机。c)声光报警装置:当发动机转速、高温冷却水出口温度、机油温度、机油压力、排气温度等超出产品技术文件的规定值时，应发出声光报警。d)安全防爆装置:发动机的进气管道上应装有防爆装置，当进气管中发生燃烧爆炸时，该装置应能可靠动作，迅速降低进气管压力，以保护人身和设备安全。5.9 耐久性发动机的耐久性试验结果应符合如下规定:a)标定功率比耐久试验前下降不超过5%。b)发动机热耗率比耐久试验前增加不超过4%。c)机油消耗率比耐久试验前增加不超过30%。d)排气温度比耐久试验前升高不超过10%。e)主要零(附)部件无损坏(不需要更

7、换)。f)非主要件损坏不超过5件。g)主要配合件磨损值不应超出产品技术文件的规定。h)其他各项性能指标应符合本标准规定。5. 10 排放限值发动机的污染物排放量应符合如下规定:a)一氧化碳CCO)不应大于5.Ogj CkW. h)。b)氮氧化合物CNOx)不应大于9.2gj CkW. h)。c)碳氢化合物CHC)不应大于1.3gj CkW. h)。5.11 密封性发动机的密封性应符合如下要求:a)发动机气缸盖密封垫及进气、排气系统各密封面和管接处不应有漏气现象。b)曲轴轴头、润滑管道等与机油接触的各处不应渗漏机油。c)冷却系统各处不应漏水。d)可燃气体通道各处不应有气体泄漏现象。5.12 表面

8、漆层表面漆层应光滑平整，元鼓泡、裂纹、皱裙、漏涂、剥落等缺陷，色彩均匀。旋转件、高温件漆色应与一般件漆色明显不同，并有警示标志。5.13 封存防锈5.13.1 发动机出厂试验结束后，应对冷却系统按产品技术文件要求进行防冻处理。5.13.2在运输、贮存符合有关规定的条件下，自交货之日起，发动机及其随机附件、备件的油封有效期不应少于12个月。SY/T 5641-2009 6 试验6. 1 试验条件及要求6. 1. 1试验时，部分参数测量准确度应符合表2的规定;测量位置、测量仪表及其精度见附录A。其他参数应符合GB/T6072. 3的规定。6. 1. 2 试验时，发动机应具备产品技术文件规定的辅助设

9、备。6. 1. 3 试验用的机油应符合GB11122的规定。6. 1. 4 发动机在标定工况下运转时，机油、冷却水温度和压力应符合5.2的规定。6. 1. 5 试验现场应按有关国家标准、行业标准的规定，装有强有力排风和燃气泄漏报警装置。表2测量准确度!字号丢主乡主 数单位准确度天然气压力kPa :!:2% 2 天然气温度。C土13 天然气密度kg/旷:!:().2% 4 发动机热耗率kJ/ (kW. h) 士5%5 点火提前角(曲轴转角)C) :!: 1 6.2 试验方法6.2.1 启动性能试验发动机在冷态时进行启动试验。当环境温度不低于50C，发动机连续启动三次，至少应有两次顺利启动，启动时

10、间不应超过15s。当环境温度低于50C时，应采取对机油或冷却水预热的方法对发动机进行启动。当采用电机启动时，自接通电机时开始计时，至发动机自运转为止;采用压缩空气启动时，自压缩空气开关动作计时，至发动机自运转为止。记录启动前的水温、油温、环境温度、大气压力及每次启动时间。6.2.2 点火提前角检验点火提前角检验按产品技术文件的规定。6.2.3 空燃比调整试验发动机通过试验确定合适的空气与天然气混合比，其要求应符合产品技术文件规定。6.2.4 负荷特性试验保持发动机转速不变，改变发动机负荷，测定不同负荷工况的各项主要性能参数。试验方法按GB/T1147.2的规定进行。6.2.5 调速性能试验6.

11、2.5.1 标定调速率试验时，将发动机调整至标定工况下稳定运转。卸去全部负荷，使其转速达到标定空载转速(或最高空载转速)，然后逐步增加负荷至标定工况。测量负荷改变前后的稳定转速，再按GB/T1147.2 的规定计算标定调速率。6.2.5.2 瞬时转速差发动机瞬时转速差分为突加负荷试验和突减负荷试验。a)突加负荷试验:发动机在标定空载转速(或最高空载转速)下稳定运转，然后突加负荷即由。到25%，再由25%到50%(或供需双方协商规定负载)，测定转速随时间的变化关系及转速回复时间。突加负荷瞬时转速差按GB/丁1147.2的规定计算。5 SY/T 5641-2009 b)突减负荷试验:发动机先在标定

12、工况下稳定运转，然后突减负荷即由50%到0，测定转速随时间的变化关系及转速回复时间。突减负荷瞬时转速差按GB/T1147.2的规定计算。6.2.5.3 稳态转速波动率发动机稳态转速波动率试验按GB/T1147.2的规定进行。6.2.6 排气温度均匀性试验发动机在标定工况下稳定运转，测量各缸排气温度，按式(1)计算排气温度的不均匀率。=IX(或rn)一比IX 100 、，4Ei /飞. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 式中: 排气温度的不均匀率，以百分数表示;laX (或(Jmin)一排气温度的最大(或最小)值;(J

13、m 各缸排气温度的算术平均值。6.2.7 最低空载稳定转速测定发动机带测功器进行最低空载稳定转速试验。试验时，逐渐降低转速，测定天然气发动机稳定运转的最低转速和转速波动值，并在此转速下稳定运转不少于5min。6.2.8 机械效率测定确定发动机在标定工况或其他规定工况的机械效率，可根据发动机的用途和结构特点选用GB/T1147.2规定的不同的试验方法。6.2.9 噪声测定噪声测定按GB/T1859的规定进行。6.2.10 排放试验发动机排放污染物的测定按GB20891 2007附录B的规定进行。6.2.11 排气烟度测定发动机排气烟度测定按GB9486的规定进行。6.2.12 机械振动测定发动机

14、机械振动测定按GB/T7184的规定进行。6.2.13 扭转振动测定发动机扭转振动测定按GB/T6072. 5的规定进行。6.2.14 密封性检查性能试验前应先将发动机被检查部位擦干。在试验过程中，不应有漏油、漏水、漏气现象。允许不更换零件、不拆卸零件、不停机排除渗漏，但应作紧固后无渗漏处理。6.2.15 清洁度测定清洁度测定按GB/T3821的规定进行。6.2.16 安全性检查发动机的安全性按GB2065 1. 1的规定进行。6.2.17 防火检查防火检查按GB4556的规定进行。6.2.18 安全保护装置检查6.2.18.1 声、光报警试验试验时，当发动机转速、冷却水出口温度、机油温度、机

15、油压力、排气温度等超出产品技术文件的规定值时，发动机应发出声光报警;检查确认其动作是否灵敏、准确可靠。试验有困难时，可采用模拟试验。6 SY/T 5641-2009 6.2.18.2 油压低自动停车试验发功机在标定转速空负荷下运转，当主油道压力下降至规定值时，自动停车装置应开始动作，迫使发动机停机。6.2.18.3 超速停车装置试验在空负荷下缓慢提高发动机转速，当转速达到规定限值时，超速停车装置应能立即减速或使发动机停机。6.2.19 机油消耗率测定6.2.19.1 发动机在标定工况下用质量法测定。6.2.19.2 发动机预热运转至机油温度达到6S0C:t lOC时停机，使第1缸活塞处于上止点

16、位置后再转动曲轴三圈，然后放油至断油为止，并记录放油时间。6.2.19.3 加入经称重的机油(ml)至发动机正常运行位置。6.2.19.4 发动机在标定工况下连续运行12h停机。6.2.19.5 待机油温度与6.2.19.2相同时，按同样的顺序井同等程序放尽机油(相同放油时间)，测量放出的机油质量(m2)。6.2.19.6 测定结果的计算:a)机油消耗率gj按式(2)计算。式中:10)G gj一pgj机油消耗率，单位为克每千瓦小时g/(kWh)JjGj一机油消耗量，单位为千克每小时(kg/h)jP-发动机标定功率，单位为千瓦CkW)。b)机油消耗量Gj按式。)计算。式中:_ mj -m2 一t

17、j Gj一机油消耗量，单位为千克每小时(kg/h)jml 加人的机油量，单位为千克(kg)jm广一放出的机油量，单位为千克(kg)jtj 测量时间，单位为小时(h)。6.2.20 标定功率工作稳定性试验确定发动机在标定工况下运转时各项性能参数的稳定性。(2) (3) 试验时，发动机在标定工况下连续运转12h，测定功率、转速、热起率和排气温度等参数的稳定性(每隔lh测量4次)。6.2.21 发动机热耗率测定发动机在标定工况下运行，用质量流量计测量天然气的消耗量。记录天然气的消耗量及相应的时间、输出功率、机油压力、排气温度、环境温度、空气相对湿度、大气压力，按式(4)计算出发动机热耗率。式中:_

18、3600G, TT ghP 11 gh 发动机热耗卒，单位为千焦每千瓦小时kJ/(kW. h)Jj G, 天然气悄耗量，单位为立方米Cm3); (4) 7 SY/T 5641-2009 tt一一天然气消耗时间，单位为秒(s); P 发动机标定功率，单位为千瓦(kW);H一一天然气低热值，单位为千焦每立方米CkJ/m3)。6.2.22 耐久性试验制造厂具备试验条件时，可在厂内进行。当不具备试验条件时，其耐久性试验允许结合现场使用进行。6.2.22.1 试验前的性能试验发动机进行耐久试验前应进行如下项目的性能试验:a)启动性能试验。b)空燃比调整试验。c)排气温度均匀性试验。d)负荷特性试验。e)

19、调速性能试验。f)最低空载稳定转速测定。g)排气烟度测定。h)噪声测定。i)机油消耗率测定。j)发动机热耗率测定。k)制造厂认为应试验的项目。6.2.22.2 试验后的性能复试发动机在进行耐久试验后应对6.2.22.1中的a)，c) , d) , e) , f)，剖，i)七项进行复试。性能复试前允许调整气门间隙、点火提前角和清除火花塞积碳等。6.2.22.3 试验时间及程序发动机耐久性试验时间及工况按表3的规定，即每8h为一循环，运转40个循环后，再在标定转速、90%标定功率下连续运转180h，累计500h。表3耐久性试验时间及工况工况序号时间转速功率口1m1 标志转速90%标定功率120 2

20、 标定转速标定功率300 3 最高空载稳定转速。5 4 最大扭矩点转速最大扭矩点功率45 5 最低空载稳定转速。10 注:发电机组用发动机可不做序号4工况试验。6.2.22.4 检查和保养8 按下列要求对发动机进行检查和保养:a)试验过程中，应按产品使用说明书规定进行维护、保养。保养时间应安排在一个循环完成之后。对保养时间和项目应做好记录，保养时间不计入运转时间。b)随时检查测试设备、仪器和仪表的工作情况，如发现故障和损坏，应及时排除或更换，并做好记录，需要停机处理的，不计人故障停机。SY/T 5641-2009 c)随时检查发动机的运行情况，如发现漏油、漏水、漏气和其他故障，应立即排除。因更

21、换非主要件停机，不计为故障停机，但应计为非主要件更换。d)试验过程中，如发现发动机功率明显下降或发动机热耗率升高达到标定值的105%，排气温度达到标定值的110%，或发动机出现会造成机器损害或危及人身安全等情况时，应立即停机，待故障排除后，再进行试验，并计为一次故障。6.2.22.5 测量记录试验过程中，每小时测量一次试验数据，做好记录，不足lh的工况，应每工况测量一次。6.2.22.6 拆机检查试验结束后，应对样机进行拆检，并测量下列零件尺寸:气缸套、活塞、活塞销、活塞环、气门、气门导管、气门座下陷量、连杆衬套、连杆轴瓦、主轴瓦、曲轴(主轴颈和连杆轴颈)、凸轮轴(凸轮和轴颈)、凸轮轴轴瓦。6

22、.2.22.7 天然气组分与热值分析耐久性试验前后应各进行一次天然气组分与热值分析，试验期间如发现发动机性能突变时，亦应对天然气进行分析，其分析方法如下:a)天然气发热量计算方法按GB/T11062的规定进行。b)天然气组成分析按GB/T13610的规定进行。c)天然气总硫含量的测定按GB/T11061的规定进行。d)天然气中硫化氢含量的测定按GB/T11060. 1的规定进行。e)非液态成分采用机械分离目测，杂质粒度采用纸芯过滤器。6.2.23 表面漆层用目测方法对5.12的有关要求进行检验。7 检验规则发动机检验分出厂检验和型式检验。7.1 出厂检验每台发动机应进行出厂检验，其检验项目按表

23、4规定。7.2 型式检验型式检验项目按表4的规定。表4检验项目本标准幸、条号检验项11名称要求试验方法启动性能试验5.3 6.2.1 点火提前角检验产品技术文件6.2.2 空燃比调整民验产品技术文件6.2.3 负荷特性试验5. 5 6. 2. 4 调速性能试验5.4 6. 2. 5 排气温度均匀性试验5.4 6. 2. 6 最低空裁稳定转速测定5.4 6. 2. 7 机械效率测定5.4 6.2.8 噪卢测定5.4 6. 2. 9 排放试验5.10 6.2.10 检验类别式检验出厂检验 、/ 、/、J J 、J、/J 、/、/、/9 SY/T 5641-2009 表4(续)本标准章、条号检验类别

24、检验项目名称要求试验方法型式检验排气烟度测定5.4 6.2. 11 、J机械振动测定5.4 6.2.12 、J扭转振动测定5.4 6.2.13 J 密封件检查5. 11 6.2.14 、J清洁度测定5.4 6.2. 15 J 安全性检查5.6 6.2.16 、/防火检查5. 7 6.2. 17 J 安全保护装置检查5.8 6.2.18 、J机油消耗率测定5.4 6.2.19 、/标定功率工作稳定性试验5. 1 6.2.20 、J发动机热耗率测定5. 1 6.2.21 、J耐久性试验5. 9 6. 2. 22 、/表面漆层5. 12 6. 2. 23 、/注:表示需要进行的项目;表示按需要可选择

25、进行的项目;表示不进行的项目。下列情况之一者应进行型式检验:a)新产品或经重大改进及转厂生产的产品。b)正式生产的产品如结构、材料及工艺方面有较大改变，可能影响产品性能时。c)出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异。进行型式检验的发动机应从出厂检验合格的产品中随机抽取一台。7.3 判定规则7.3.1 每台出厂检验的发动机，各项检验项目均为合格时，该台发动机判定合格。山厂检验A 、/、/J A A -J 7.3.2 型式检验的发动机各项试验与检验项目合格时，判定该台发动机合格;如出现不合格项目时，应进行调整或改进，再次进行试验，直至合格为止，否则不能投产。8 标志、包装、运输及贮存8.1 标志

26、10 产品铭牌的尺寸及要求应符合GB/T13306的规定。发动机标志的内容包括:a)制造厂名称、商标、产品执行标准号。b)产品名称及型号。c)标定功率，kW。d)标定转速，r/min。e)外形尺寸(长宽高)，mmxmmxmmo f)净重量，kg o g)出厂编号及制造日期。8.2 包装、运输8.2.1 包装箱的包装储运标志应符合GB/T191的规定。8.2.2 包装箱外应标明:a)收货单位地址及名称。b)产品名称及型号。c)外形尺寸(长宽高)，mmxmmxmm。d)总重量，kg。e)出厂编号及制造日期。f)制造厂名称。g)注意事项及标记，如重心、起吊位置等。8.2.3 随机备件、附件和工具等应

27、装箱并固定。8.2.4 随机的技术文件包括:a)产品使用说明书。b)产品合格证。c)装箱单。d)随机备件、附件清单。e)其他相关技术文件。8.2.5 包装箱的收发货标志应符合GB6388的规定。8.3 贮存SY/T 5641-2009 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应不少于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。II SY /T 5641-2009 附录A(规范性附录)发动机部分参数测量位置、测量仪器和仪器精度发动机部分参数测量位置、测量仪器和仪器精度见表A.l。表A.l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在距发动机进气管进气口前天然气压力50mrn 300mrn的主供天然气U形压力计:t 1 kPa 管内测量，传感器与管壁齐平在距发动机进气管进气口前天然气温度50mrn 300mrn的主供夭然气管内测量，传感器垂直气流方;j(银温度计士lC向，并使端头位于气流中心夭然气消耗量在最靠近发动机的天然气管道w质量流量计1级上测量点火提前角飞轮和火花塞点火脉冲信号静态用目测法测量，动态用点:t 10曲轴转角火正时动态测试仪12