CN107560857B - 固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法及其装置，所述方法是一种循环运行的试验工况，所述每一循环的试验工况都包括(1)怠速工况、(2)加速工况、(3)加载工况、(4)额定工况、(5)停机工况，所述停机工况中包含吹油过程，所述吹油过程是指向发动机主油道吹气，排除主油道内的机油。本发明所述方法可以准确地对发动机全生命周期内的可靠性及耐久性进行验证。
Description
技术领域
本发明涉及发动机试验技术领域，具体涉及一种固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法及其装置。
背景技术
目前发动机台架试验方法并未根据发动机的类型进行严格的区分，如固定式消防水泵用发动机，仍然在使用车用发动机的方法来进行考核和验证。然而，固定式消防水泵用发动机的实际应用比较独特，该发动机通常每2周启动运行一次，启动后需要迅速将发动机拉升至额定转速运行，此时由于发动机停放时间较长，存在主油道内存油量极少或者无油的情况，那么快速拉升就会造成发动机存在轴瓦及动力缸零件短暂缺油风险。目前发动机台架可靠性试验方法，均在发动机热机状态且建立正常机油压力条件下进行试验，对于本特殊应用的发动机可靠性考核不充分，将导致该类应用发动机出现失效风险。
为了在台架上充分验证消防水泵用发动机的可靠性，对开发的产品提供品质保障，需要根据该应用实际工况及工作条件，开发固定式消防水泵用发动机的可靠性试验方法。
发明内容
本发明的目的之一在于提供了一种固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法，该试验方法模拟固定式消防水泵的实际工作状态，可以准确地对发动机全生命周期内的可靠性及耐久性进行验证。
本发明所述的固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法是一种循环运行的试验工况，所述每一循环的试验工况都包括(1)怠速工况、(2)加速工况、(3)加载工况、(4)额定工况、(5)停机工况，所述停机工况中包含吹油过程，所述吹油过程是指向发动机主油道吹气，排除主油道内的机油。
进一步地，所述吹油过程是在300kPa的压力下进行的。
进一步地，所述吹油过程的吹气时间为30秒。
进一步地，所述每一循环的试验工况都包括
(1)怠速工况，发动机带载启动至怠速转速，负载为30％；
(2)加速工况，发动机由怠速转速拉升至额定转速，负载由30％上升至50％；
(3)加载工况，发动机保持额定转速不变，负载由50％上升至100％；
(4)额定工况，发动机在额定转速、100％负载工况下恒定运行；
(5)停机工况，发动机停机。
进一步地，所述停机工况包括
(5.1)停机60秒；
(5.2)在300kPa的压力下，保持吹油过程30秒；
(5.3)继续停机50秒。
本发明的目的之二在于提供一种用于本发明所述固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法的吹油装置，其包括依次连接的气源、调压阀、空气切断阀和油气分离器，以及用于控制空气切断阀的电磁阀；所述油气分离器连接到发动机主油道上，所述电磁阀与台架控制系统连接。
本发明的有益效果：
本发明基于固定式消防水泵用发动机实际的应用工况进行试验循环工况的设计，同时设计一套主油道吹油装置，在台架试验过程中，发动机停机工况时向主油道吹气，快速消除主油道存油，能够模拟该应用的实际运行条件对发动机进行可靠性验证。所述吹油过程在300kPa的压力下进行，即能保证油道内无油，又不会增加发动机各密封系统泄漏风险，所述吹油过程的吹气时间为30秒，既能保证油道内无存油，又可以使机油滤清器内机油不会被吹出，造成与客户实际运行条件不符的情况。本发明所述的停机工况在吹油过程之前先停机60秒，可以使发动机机体内70％的机油通过各油道孔间隙自然回流至油底壳，吹油过程后继续停机50秒可以保证剩余机油的回流。
附图说明
图1为本发明吹油装置的结构框图；
图2为本发明实施例1的可靠性试验工况示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过和具体实施对本发明作进一步的详细描述。同时通过说明，本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
一种固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法，所述方法是一种循环运行的试验工况，所述每一循环的试验工况都包括(1)怠速工况、(2)加速工况、(3)加载工况、(4)额定工况、(5)停机工况。根据发动机停放时间较长，存在主油道内存油量极少或无油的情况，本发明在停机工况中设计了吹油过程，即向发动机主油道吹气，排除主油道内的机油。
所述吹油过程的吹气时间为30秒。吹气时间依据发动机润滑系统结构确定，主要是保证油道内无油，又不能使机油滤清器内油量减少，时间太短，油道内还有存油；时间过长，机油滤清器内机油也会被吹出，会造成与发动机实际运行条件不符。
本发明首先采集各种型号固定式消防水泵用发动机的实际运行状态，再转化为台架试验运行工况。经过设计，本发明所提供的固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法是一种循环运行的试验工况，所述每一循环的试验工况都包括
(1)怠速工况，发动机带载启动至怠速转速，负载为30％；
(2)加速工况，发动机由怠速转速拉升至额定转速，负载由30％上升至50％；
(3)加载工况，发动机保持额定转速不变，负载由50％上升至100％；
(4)额定工况，发动机在额定转速、100％负载工况下恒定运行；
(5)停机工况，发动机停机；
所述停机工况中包含吹油过程，所述吹油过程是指在300kPa的压力下向发动机主油道吹气，使油道内的机油被吹出，吹气时间为30s。
本发明通过计算该应用全生命周期内冷机启动次数及运转总时间，再设定安全裕度加倍考核，得到可靠性试验的运行时间。具体地，本发明所提供的固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法是一种循环运行的试验工况，每一循环2.05小时，连续运行100次循环，共计205小时。每一循环的试验工况都包括
(1)怠速工况，发动机在5秒内带载启动至怠速转速，负载为30％；
(2)加速工况，发动机在15秒内转速由怠速拉升至额定转速，负载由30％上升至50％；
(3)加载工况，发动机在20秒内转速为额定转速不变，负载由50％上升至100％；
(4)额定工况，发动机在额定转速、100％负载工况下，恒定运行7200秒(2小时)；
(5)停机工况，发动机停机140秒，包含吹油操作时间。
停机工况具体如下：
(5.1)发动机停机60秒，可以使已经进入发动机机体内的机油通过各油道孔间隙自然回流至油底壳，通过多次校验，60秒机体内70％机油可回流。
(5.2)在300kPa的压力下向发动机主油道吹气，吹气时间为30秒，发动机各油道孔内的机油可以被吹出，并且不会影响机油滤清器内的机油量，发动机运行状态与客户实际条件保持一致。压缩空气压力及吹气时间选择如表1所示：
表1：吹气压力和时间试验表
(5.3)发动机继续停机50秒，可以使发动机机体内的剩余机油(包括在吹油工程中被吹入的机油)通过各油道孔间隙自然回流至油底壳。
本发明所述方法可具体可参照表2：
表2：固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法的循环试验工况
如图1所示，一种用于本发明所述固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法的吹油装置，其包括依次连接的气源、调压阀、空气切断阀和油气分离器，以及用于控制空气切断阀的电磁阀；所述油气分离器连接到发动机主油道上，所述电磁阀与台架控制系统连接。
所述气源为吹油装置提供压缩空气，当压缩空气经过调压阀时，所述调压阀控制压缩空气的压力保持在300kPa，压缩空气随后经过空气切断阀，所述空气切断阀受电磁阀调节，所述电磁阀与台架的控制系统(PUMA)相连，控制系统根据本发明所述方法设定程序，控制电磁阀的开启和关闭，当电磁阀开启时，使用压缩空气驱动空气切断阀的开启。压缩空气经过油气分离器清洁后，吹入发动机主油道，排除主油道内的机油。
实施例1
本实施例是对6.7L排量柴油发动机进行台架可靠性试验。将发动机及吹油装置安装在试验台架之后，所述吹油装置包括依次连接的气源、调压阀、空气切断阀和油气分离器，以及用于控制空气切断阀的电磁阀，所述电磁阀需要台架系统提供24V电源。
如图2所示，在台架系统上编辑试验程序后，启动发动机，进入第一次循环工况。首先进入怠速工况，发动机在5秒内启动至1000rpm，负载为30％；然后进入加速工况，发动机在15秒内增速至2900rpm，负载上升至50％；随后发动机进入加载工况，发动机保持额定转速2900rpm不变，负载由50％上升至100％；发动机在额定转速、100％负载工况下，恒定运行7200秒(2小时)；之后转入停机工况，发动机停机140秒，第一次循环工况结束。其中，所述停机工况包括以下三个步骤：
步骤1：停机60秒；
步骤2：启动电磁阀，空气切断阀开启，压力为300kPa的压缩空气通过空气切断阀后经管路进入到油气分离器，净化后的压缩空气进入到发动机主油道，该过程保持30秒后，电磁阀关闭；
步骤3：继续停机50秒。
本实施例所述发动机连续运行100次循环，共计205小时。经验证：试验后对发动机进行拆检，通过对发动机主要摩擦副进行检测及分析，各零部件功能正常，磨损值在产品规范之内。因此判断该产品可以满足固定式水泵的应用要求。
Claims (2)
1.一种固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法，其特征在于：是一种循环运行的试验工况，每一循环2.05小时，连续运行100次循环，共计205小时。每一循环的试验工况都包括
(1)怠速工况，发动机带载启动至怠速转速，负载为30％；
(2)加速工况，发动机由怠速转速拉升至额定转速，负载由30％上升至50％；
(3)加载工况，发动机保持额定转速不变，负载由50％上升至100％；
(4)额定工况，发动机在额定转速、100％负载工况下恒定运行；
(5)停机工况，发动机停机；
所述停机工况包括
(5.1)停机60秒，发动机体内70％机油可回流；
(5.2)在300kPa的压力下，保持吹油过程30秒，发动机各油道孔内的机油被吹出，且机油滤清器内油面正常；
(5.3)继续停机50秒，剩余机油通过各油道孔间隙自然回流至油底壳；
所述吹油过程是指向发动机主油道吹气，排除主油道内的机油。
2.一种用于权利要求1所述固定式消防水泵用发动机台架可靠性试验方法的吹油装置，其特征在于：所述吹油装置包括依次连接的气源、调压阀、空气切断阀和油气分离器，以及用于控制空气切断阀的电磁阀；所述油气分离器连接到发动机主油道上，所述电磁阀与台架控制系统连接。
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