GB15097要求的耐久性试验若干问题

CCS青岛分社 于 强

2016年，环保部正式颁布GB15097-2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法（中国第一、二阶段）》（以下简称GB15097）这一强制标准。GB15097的颁布标志着我国船机排放要求发展到了一个全新阶段，也注定成为船机排放防污染史上一个重要转折点。GB15097开创了我国船机排放要求的三个“第一次”。第一次国内船机排放要求高于国际标准；第一次船机要求控制的排气污染物种类扩展到与车机、非道路柴油机一致；第一次在船机的排放要求中引入了“劣化”的概念。

尤其在应对劣化的要求时，国内一些专门从事船机制造的企业普遍感到有些无从下手。本人结合自己在做GB15097排放认可检验时积累的经验，意在通过本文解读GB15097耐久性试验的相关要求，总结执行耐久性要求可能会遇到的若干问题，并提出相关实施办法。

一、GB15097耐久性试验要求

与IMO排放要求不同，GB15097要求船机排气污染物的实测值乘以劣化系数或加上劣化修正值后的结果应不超过GB15097的排放限值。劣化系数或劣化修正值应通过耐久性试验确定，耐久性试验的最短时间见下表。

根据耐久源机所代表系族的用途，耐久试验可采用相应的排放循环作为一个基准循环，然后连续运行该循环直至达到耐久试验时间。基准循环内各负荷点的运行时间应按照加权系数进行分配。连续运行该排放循环，直至达到GB15097要求的最短试验时间。

若耐久源机所代表的船机系族有多种用途，那么耐久循环应采用加权计算后总负荷最大的循环。

耐久试验期间应周期性进行排放测试，推荐至少进行5次排放测试（包含首末2次测试）。根据排放试验结果，采用“最小二乘法”确定有效寿命期终点的排放值。每种排气污染应分别确定劣化系数或劣化修正值，并按GB15097附件BD的要求进行计算。

有效寿命要求

二、缩短耐久试验时间的方法

可采用加速老化的方式进行耐久试验，相关的加速老化因子由制造企业根据良好的工程方法来确定。加速老化试验应遵从以下原则：

1、等油耗原则

采用上述方法进行试验，直至达到最短耐久时间要求，发动机消耗的燃料总和与采用加速老化试验工况进行试验时消耗的燃料总和相等。

2、等功原则

采用上述方法进行试验，直至达到最短耐久时间要求，发动机发出的功的总和与采用加速老化试验工况进行试验时发出的功的总和相等。

以“等功原则”为例，对于E3循环，若按每循环100min计，则各工况点的运行时间、做无量纲功以及单循环做无量纲功计算如下：

按照GB15097的要求，E3循环2500h耐久试验需要的循环数为：2500*60/100=1500那么，完成2500h耐久试验所做的总无量纲功为：6875×1500=10312500若某企业采用如下加速老化试验循环进行耐久试验，那么根据计算每循环无量纲工为9500。

那么按照加速老化试验循环，则需要的循环数为：10312500/9500=1085.5=1086加速老化试验循环累计运行时间为：1086×100/60=1810(小时)

三、耐久试验、劣化系数或修正值等若干问题

1、耐久试验期间是否可以进行正常的保养？排放关键部件是否可以更换？

耐久性试验期间，制造企业可以按照制定的保养计划进行日常维护（如更换滤芯等），但不能对排放关键零部件进行维护或替换。如果期间出现了排放关键零部件损坏的情况，那么试验失败。为避免此类风险，制造企业可用两台或多台发动机进行试验，以确保一台船机的排放关键部件完整的完成耐久试验。但出于试验成本的压力，制造企业并不愿意采用这种方案来规避风险。针对这种情况，建议采用如下方案。

耐久试验期间如果发生排放关键零部件损坏的情况，允许制造企业更换相关部件，但制造企业当应在用户手册中规定该部件的使用寿命，且使用寿命不能超过该部件在耐久试验期间损坏时船机运行的时间。

2、是否每个船机系族都要选择耐久源机进行耐久性试验？

不必每个系族都进行耐久试验。根据中国船级社的GB15097实施指南的要求，下列排放控制相关的基本特性共有的发动机，可以看作排放劣化特性相同：

(1) 工作循环：二冲程、四冲程；(2) 吸气方式：自然吸气、增压；(3) 空气是否冷却；

(4) 燃烧室：开式燃烧室、分隔式燃烧室；

(5) 燃油、进排气门控制方式：电控、机械控制；

(6) 排放后处理技术：SCR、EGR、DPF、其他。

也就是说上述基本特性相同的船机系族可视作劣化特性相同，可在劣化特性相同的系族中选择一台发动机作为耐久源机进行耐久性试验。

3、已经确定的劣化系数或劣化修正值应用问题？

根据GB15097 的要求，在合理的技术分析基础上，生产企业可以将已经型式检验的重型道路或非道路压燃式发动机确定的劣化系数或劣化修正值应用到相同型号的船用发动机上。也就是说，如某一耐久源机在重型道路或非得道路上通过了环保部的型式核准并确立了劣化系数或劣化修正值，若该源机与申请认可的柴油机系族的劣化特性相同，那么已取得的劣化系数或劣化修正值可以应用于本柴油机系族。

四、关于耐久试验视频监控的要求

目前，环保部要求机动车和非道路移动机械的检验机构部署视频系统以及联网管理系统，实现检验过程视频监控，并对试验数据采集传输和相关信息交换等进行了规范要求。为保证船机耐久试验的测试数据真实可靠、易于监督，同时也考虑到主管机关的监管责任，中国船级社要求耐久试验期间至少应满足：全程视频录像，监视范围至少包括发动机和指示发动机运行参数的仪表或显示器，并由企业保管视频证据，供随时核查。