前 言

 

 

本标准由全国内燃机标准化技术委员会提出并归口。

 

本标准起草单位：上海内燃机研究所、上海柴油机股份有限公司。

 

本标准主要起草人：瞿俊鸣、姚康茂、魏善镇、李明。

 

 

 

1 范围

 

本标准规定了通用往复式内燃机的安全要求。

 

本标准适用于缸径小于250mm的中小功率压燃式发动机。对火花点燃式发动机和双燃料发动机可提出特殊要求。

 

本标准不包括往复式内燃机可能产生的所有危险。

 

 

2 引用标准

 

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

 

GB／T 1105．2—1987 内燃机台架性能试验方法 试验方法

 

GB／T 1859一1989 内燃机噪声声功率级的测定 准工程法

 

GB／T 3476—1983 船用柴油机调速系统 试验方法

 

GB 3836．1—1983 爆炸性环境用防爆电气设备 通用要求

 

GB／T 4556—1984 往复式内燃机 防火

 

GB／T 7184一1987 中小功率柴油机振动测量方法

 

GB／T 8189—1987 柴油机排放试验方法 第2部分：地下矿、机车、船舶及其他工农业机械用

 

GB／T 8190．1一1999 往复式内燃机 排放测量 第1部分：气体和颗粒排放物的试验台测量

 

GB／T 8190．2—1999 往复式内燃机 排放测量 第2部分：气体和颗粒排放物的现场测量

 

GB／T 8190．4—1999 往复式内燃机 排放测量 第4部分：不同用途发动机的试验循环

 

GB 9486一1988 柴油机 稳态排气烟度及测定方法

 

GB／T 9911—1988 船用柴油机辐射的空气噪声测量方法

 

GB／T 10397—1989 中小功率柴油机 振动评级

 

GB 11871—1989 船用柴油机辐射的空气噪声限值

 

GB 13365一1992 机动车排气火花熄灭器 性能要求和试验方法

 

GB 14097一1993 中小功率柴油机 噪声限值

 

GB／T 15371—1994 曲轴轴系扭转振动的测量与评定方法

 

GB／T 15706．2—1995 机械安全 基本概念与设计通则 第2部分：技术原则与规范

 

JB 8891—1999 中小功率柴油机 排气污染物排放限值

 

JB／T 8895—1999 中小功率柴油机 通用技术条件

 

JB／T 9773．2—1999 柴油机 起动性能试验方法

 

JB／T 51127—1994 中小功率柴油机产品可靠性考核

 

CB* 3154—1983 船用柴油机振动测量方法

 

CB／T 3253—1994 船用柴油机技术条件

 

CB／T 3254．2—1994 船用柴油机台架试验 试验方法

 

CB* 3256—1985 船用柴油机振动评级

 

CB* 3325—1987 船用柴油机轴系扭转振动分级

 

ISO 8528—8：1995 往复式内燃交流发电机组 第8部分：小功率发电机组技术要求和试验

 

ISO 8846：1990 小型船舶 电器装置 防止周围易燃气体的着火

 

ISO 8999：1993 往复式内燃机 图形符号

 

 

3 基准状况

 

发动机应能在下列规定环境状况下正常运行：

 

a)总大气压：100kPa；

 

b)环境温度或吸人空气温度：45 ℃；

 

c)相对湿度：60％；

 

d)增压中冷介质进口温度：32 ℃。

 

 

4 危险一览表

 

发动机的危险因素见表1。

 

 

表1 危险一览表

 

 

5 安全要求

 

5．1 一般要求

 

5．1．1 发动机所采用的零部件应符合相应的国家标准、行业标准及按经规定程序批准的产品图样和技术文件的要求。

 

5．1．2 发动机的设计与制作应保证在正常使用时安全运行，不应给人身、财产和环境带来危害。

 

5．2 机械稳定性

 

5．2．1 发动机的设计应保证在正常运输、安装和使用时具有可靠的稳定性，不允许由于振动、内力或其他可预见的外力而翻倒。

 

5．2．2 发动机应能在JB／T 8895—1999中3．15规定的纵横倾条件下稳定运行。

 

5．2．3 发动机的运动件应具有良好的动平衡性能，曲轴不平衡量应符合产品技术要求。

 

5．3机械安全性

 

5．3．1 防护措施

 

5．3．1．1 发动机组在使用时所有外露的旋转零部件和可能对操作人员构成危险的传动机构都必须加装防护装置和设置警示标记。防护罩壳、隔板等应有足够刚性，只有在使用工具时才能将其拆除。

 

5．3．1．2 运动部件、飞轮、主轴承螺栓以及在发动机运转过程中容易产生松动的零部件均应采取自锁或防松措施。

 

5．3．1．3 发动机及其附件应无锐角、毛刺等在正常使用时可能伤害使用者的缺陷。

 

5．3．1．4 发动机的设计应保证所装零部件便于装拆和检查，并可对发动机进行监控。

 

5．3．1．5 发动机工作场所必须通风良好。凡是可能积聚可燃、有毒或窒息性气体的场所，均应安装通风设施。

 

5．3．1．6 发动机操作处所必须铺有防滑地板或防滑覆盖物。工作通道、操纵平台、楼梯等操作区域必须装有护栏，以防操作人员和物品滑落。

 

5．3．1．7 发动机应配备为保证正常运行所必需的仪表和指示系统。功率大于220 kW或防爆用发动机，应对转速、压力、温度等参数超过规定范围时设置监控和报警装置。

 

5．3．2 安全装置

 

5．3．2．1 转速控制和超速保护

 

a)调速器

 

发动机应装有可靠的调速器，其调速性能应符合JB／T 8895—1999中3．6的规定。

 

b)超速保护装置

 

标定功率等于或大于220kW的发动机应按CB／T 3253规定装有独立的超速保护装置，使主机转速不超过标定转速的120％，或辅机转速不超过标定转速的115％。

 

5．3．2．2 起动装置

 

发动机对起动温度的要求应符合JD／T 8895—1999中3．13的规定。

 

发动机所装备的起动装置应对操作者在按使用说明书进行起动时具有足够的安全保护作用，并有相应的警示标记。

 

发动机起动后，起动机构必须自动脱开。对装有盘车机构的发动机，应装有安全联锁装置，以确保在盘车齿轮处于啮合状态时，发动机不可能自行起动。

 

a)人工起动

 

永久安装的绳拉起动器应装有自动重绕装置。

 

起动手柄在沿拉动或转动方向上，应离机组其他部件及安装平面有足够的安全间距。

 

b)直接空气起动

 

发动机采用直接空气起动时，其可使用的起动空气应储存在至少两个容量大致相等的气瓶中，且各气瓶可以单独使用。

 

气瓶的总排量，在不补气的情况下，对可倒转发动机应提供不少于12次的正、反转交替的连续起动。对不可倒转发动机应能提供不少于6次的起动。

 

为防止因起动阀失效而使主起动空气管路发生爆炸，每台发动机的起动空气管路上应装有止回阀。

 

c)电起动

 

船用发动机采用电起动时，应设置两组相互独立的起动蓄电池。每组蓄电池应能单独使发动机冷态起动。其容量必须足以在30min内、在不充电的条件下，可供发动机按与直接空气起动所规定的相同次数进行起动。

 

d)应急电源起动

 

应急电源用发动机应能在0℃温度下迅速起动。如需在更低温度下起动，应设置加热设备，以确保可靠起动。

 

对要求能够自动起动的应急发电机组，应配有足以供机组连续起动3次的起动设备。

 

当不要求自动起动时，应允许采用诸如手摇起动、惯性起动等方法起动。

 

5．3．2．3 紧急停车装置

 

发动机在调试或运行中如发生异常声响、飞车或润滑油突然中断等故障，或在易燃易爆环境使用时排气出口温度超过规定限值，应能迅速切断燃料和空气或采用其他有效措施，使发动机迅速停车。

 

5．3．2．4 气缸盖

 

气缸直径等于或大于230mm的气缸盖应设置安全阀和防止火焰灼伤的警示标记，安全阀应在超过1．4倍标定功率燃烧压力时开启，并须将燃气排放至不会造成伤害的地方。

 

对于辅助用发动机，可以用可靠的气缸超压报警装置代替气缸盖安全阀。

 

5．3．2．5 曲轴箱

 

a)曲轴箱进气

 

防爆用发动机不允许空气进入曲轴箱。

 

b)曲轴箱通风

 

曲轴箱应装有通风装置。防爆用发动机的通气管应具有阻火作用，并且其出口应远离高温表面。

 

c)曲轴箱防爆阀

 

缸径等于或大于200mm或曲轴箱容积等于或大于0.6m³的发动机，应在曲轴箱每端装有一个防爆阀。如果曲拐数超过8个，则在曲轴箱中部还应增设一个防爆阀。

 

与曲轴箱联通的所有其他空间，例如凸轮轴箱、齿轮箱或链条箱及缸径大于200mm的二冲程柴油机的扫气箱，若其容积超过0.6 m³，也应增设防爆阀。

 

防爆阀的开启压力应不超过20Pa，每一防爆阀的流通面积(防爆阀全开时的最小流通截面)不得小于45 cm²。

 

防爆阀的设置应使其开启时的燃气不致伤害操作人员。应在醒目部位设置警示标记，告诫操作人员不得在发动机停车后立即打开曲轴箱门或观察孔盖。

 

d)曲轴箱照明

 

对装有内部照明的曲轴箱应采用防火型照明设备，并且不得在曲轴箱内布线。

 

5．3．2．6 燃油和润滑系统

 

a)管路

 

高压燃油管路应予以可靠防护和固紧，以保证在油管破裂时，燃油和油雾不致喷溅到发动机或附近高温表面。

 

挠性燃油和润滑油管路，特别是管接头应远离高温表面、旋转零件、电气元器件或进气口。

 

泄漏的燃油应在无压力状态下安全排出，并应使其不致漏人发动机的润滑系统中。

 

b)滤清器

 

直接安装在发动机上的燃油和润滑油滤清器不得安装在旋转零件上方或紧靠高温部件。如不能实现，应对旋转零件和高温部件进行防护。

 

应将燃油和润滑油滤清器泄漏的燃油和润滑油引离高温表面、旋转零件、电气元器件和进气系统。

 

对要求在运行中清理和维护燃油和润滑油滤清器的发动机，应确保不中断供应滤清的燃油和润滑油。

 

c)燃油箱

 

燃油箱应可靠防护和固紧，不致因振动和冲击而发生损坏和漏油。

 

燃油箱加油口的设置应防止在加注燃油时使燃油飞溅到高温表面和电气元器件，并应在加油口旁设置警示标记。

 

燃油箱加油口及通气孔的出口位置应远离高温表面和电气元器件。其盖帽应确保在燃油箱颠簸时不致使燃油发生泄漏。

 

5．3．2．7 冷却系统

 

发动机冷却系统应确保在停止使用时能将冷却水完全排尽，以防在严寒季节使机体冻裂。

 

应在发动机醒目部位设置警示标记，告诫操作人员不得在发动机热态下立即打开散热器加水盖，以免被高温水蒸气烫伤。

 

5．3．2．8 进排气系统

 

对易燃易爆环境中使用的发动机，其进排气系统应合理布置，并装有火星熄灭器(阻火器)。

 

防爆用发动机的排气管应装有排气降温装置，使排气出口温度不致超过70℃。

 

对船用排气管，若排气被导向舷外并靠近水线处，应备有防止水虹吸回发动机的装置。

 

5．3．2．9 增压器

 

在发动机整个运行工况内，废气涡轮增压器不得出现喘振。

 

发动机经长期停车需再次起动时，应按使用说明书规定预先对增压器轴承进行润滑。

 

当船用涡轮增压器发生故障时，应有相应措施保证发动机继续应急运转。

 

5．4 高温防护

 

发动机在使用时排气管或消声器的表面温度如超过下列限值，应予冷却或设置有效的防护设施和警示标记。隔热材料应不可燃烧，并应防止泄漏的燃油渗入其中。

 

a)船用：220℃；

 

b)石油工业用：200℃；

 

c)煤矿用：150℃；

 

d)化工用：135℃；

 

e)发电用：150℃；

 

f)固定用：150℃。

 

发动机搬运手柄的表面温度应不高于60℃

 

5．5 防火

 

发动机在按使用说明书规定的运行工况下和在正常维护保养状况时不应自行着火。发动机的基本防火要求及附加防护措施应根据发动机类型和用途，按GB／T 4556的规定由制造厂和客户共同商定。

 

5．6 电气设备

 

发电用发动机的安全性应符合ISO 8528—8的规定。

 

船用发动机的电气设备，对周围易燃气体的着火防护，应符合ISO 8846的规定。

 

防爆用发动机的电气设备应符合GB 3836．1的规定，并设有相应的警示标记。

 

5．7 噪声

 

发动机在标定工况下的噪声限值应根据用途分别符合GB 14097、GB 11871或有关行业标准的规定。

 

5．8 烟度和排放

 

发动机在标定工况下的烟度应符合GB 9486或有关行业标准的规定。

 

发动机在标定工况下的排放限值应符合JB 8891或有关行业标准的规定。发动机在地下矿井环境下工作的排放浓度不得超过下列限值，并应设置防止中毒的警示标记。

 

a)CO：1500×10^—6；

 

b)NOx：1000×10^—6。

 

5．9 振动

 

柴油机机械振动限值，应根据用途分别符合GB／T 10397、CB* 3256或有关行业标准的规定，达到C(可容忍)级。

 

柴油机曲轴轴系扭转振动限值，应根据用途分别符合GB／T 15371、CB* 3325或有关行业标准的规定。柴油机在标定转速的10％范围内不应有危险扭振临界转速。

 

 

6 安全要求的判定

 

6．1 一般要求

 

6．1．1 对5．1．1，不另作专门规定。

 

6．1．2 对5．1．2，按JB／T 51127规定的方法对发动机进行可靠性考核。

 

6．2 机械稳定性

 

6．2．1 对5．2．1，将发动机组自由放置在可以沿所有方向倾斜15°的平面上，检查其稳定性。机组既不能倾倒，也不能使燃油溢出。

 

6．2．2 对5．2．2，检查发动机在JB／T 8895规定的纵横倾条件下能否稳定运行。

 

6．2．3 对5．2．3，检验发动机曲轴的动平衡性能，其不平衡量应符合设计要求。

 

6．3 机械安全性

 

6．3．1 防护措施

 

6．3．1．1 对5．3．1．1，检查发动机是否具有安装防护装置的能力。发动机和从动机械配套使用时．应根据用途设置必要的防护装置和警示标记，并应确保安装牢固。

 

6．3．1．2 对5．3．1．2，检查发动机容易松动的重要零部件是否采取防松措施。

 

6．3．1．3 对5．3．1．3，用目测检查是否合格。

 

6．3．1．4 对5．3．1．4，用目测检查是否合格。

 

6．3．1．5 对5．3．1．5，检查使用说明书中是否说明。

 

6．3．1．6 对5．3．1．6，检查发动机组使用现场是否符合要求。

 

6．3．1．7 对5．3．1．7，检查发动机组是否装有必要的仪表和指示系统，并模拟发动机故障，检查是否显示或报警。

 

6．3．2 安全装置

 

6．3．2．1 转速控制和超速保护

 

对调速器，按GB／T 1105．2或GB／T 3476规定的方法检查是否合格。

 

对超速保护装置，按CB／T 3254．2—1994中12．1规定的方法检查是否合格。

 

6．3．2．2 起动装置

 

根据用途分别按JB／T 9773．2、CB／T 3254．2或有关行业标准规定的方法检查是否合格，并检查是否设有安全警示标记。

 

6．3．2．3 紧急停车装置

 

模拟发动机故障，检查发动机能否应急停车。

 

对船用发动机按CB／T 3254．2一1994中6．12．3规定的方法检查是否合格。

 

6．3．2．4 气缸盖

 

检查气缸盖安全阀在规定气压下是否开启，并应设有防止安全阀火焰烫伤的警示标记。

 

6．3．2．5 曲轴箱

 

检查曲轴箱防爆阀在规定气压下是否开启，并应设有防止防爆阀火焰烫伤的警示标记。

 

6．3．2．6 燃油和润滑系统

 

用目测检查是否合格。

 

6．3．2．7 冷却系统

 

检查冷却系统是否符合要求，并应设有防止散热器高温蒸气烫伤的警示标记。

 

6．3．2．8 进排气系统

 

按GBl3365规定的方法检查火星熄灭器(阻火器)是否合格。对防爆用发动机应测量标定工况时的排气出口温度是否合格。

 

6．3．2．9 增压器

 

根据用途分别按GB／T 1105．2和CB／T 3254．2规定的方法检查是否合格。

 

6．4 高温防护

 

用温度仪检查发动机排气管或消声器的表面温度。高温零件附近应设有防止烫伤的警示标记。对采用隔热材料作为防护设施的排气管或消声器，应检查是否有燃油渗入隔热材料中。

 

6．5 防火

 

按GB／T 4556规定检查是否合格。

 

6．6 电气设备

 

根据用途分别按ISO 8528—8、GB 3836．1和ISO 8846的规定检查是否合格。

 

6．7 噪声

 

根据用途分别按GB／T 1859、GB／T 9911或有关行业标准规定的方法检查是否合格。

 

6．8烟度与排放

 

烟度按GB 9486或有关行业标准规定的方法检查是否合格。

 

排放按GB／T 8190．1、GB／T 8190．2和GB／T 8190．4或有关行业标准规定的方法，检查是否符合JB 8891或有关行业标准的规定。地下矿井用发动机应按GB／T 8189规定的方法检查是否合格，并应设有防止中毒的警示标记。

 

6．9 振动

 

根据用途分别按GB／T 7184、CB* 3154或有关行业标准规定的方法检查是否合格。

 

 

7 使用信息

 

使用信息由文字、标记、信号、符号或图表组成。向使用者传递信息是发动机供应的一个组成部分。

 

发动机制造厂提供的使用信息应明确规定柴油机的预定用途，并应包括安全和正确使用所需的各项说明。要求使用者按其规定和说明合理地使用机器，也应对不按使用信息要求而可能会产生的潜在风险提出适当警告。

 

7．1 使用说明书

 

发动机交货时，应向用户提供产品使用说明书。使用说明书应包括发动机安全运行的有关内容和警示标记，能对用户提供使用信息和在使用时必须采取的预防措施。

 

具体要求可参照GB／T 15706．2—1995中5．5的有关内容。

 

7．2 信号和警告装置

 

视觉信号(如闪光灯)、听觉信号(如报警器)用于即将发生危险的情况。信号应符合以下要求：

 

——在危险情况出现之前发出；

 

——含义确切，易于识别；

 

——能及时准确地察觉到，并能与所用的其他信号相区别。

 

7．3 标志、符号、文字警告

 

标志、符号和文字警告都应符合GB／T 15706．2和ISO 8999的有关规定，标记应牢固地显示在发动机上，在整个寿命期内都能保持清晰可见。