船用柴油机排气排放污染物测量方法.doc

Ics 4702020U 44a目中华人民共和国国家标准GBT 1 5097-2008代替GBT 15097-1994船用柴油机排气排放污染物测量方法Measure method for emission pollutant of exhaust gas of marine diesel engine20080730发布 2009020 1实施丰瞀鹳紫瓣警辫瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19GBT 15097-2008目次前言1范围 【12规范性引用文件 13测量条件和仪器 131测量条件 - l32测量仪器 - 24测量方法 341测量循环 342取样要求 343试验前准备 444测量过程 45测量结果的计算 4 附录A(资料性附录) 柴油机排放测量结果记录表 6 附录B(规范性附录) 柴油机CO排放浓度的干、湿基换算 8 附录C(规范性附录) 柴油机NO：排放浓度的进气湿度温度修正 0 参考文献 1GBT 15097-2008前言本标准代替GBT 15097-1994船用柴油机排气排放污染物测量方法。 本标准与GBT 15097-1994相比主要有下列技术变化：增加了试验条件的具体规定；增加了对测量仪器的具体要求；修改了排放测量循环；补充完善了测量的步骤及方法；增加了对排气质量流量的计算方法，直接引用了GBT 8190。1中的规定；修改了附录A试验记录表格的内容；删去了附录B中的CO干湿基浓度换算系数表；按照MARPOL公约的要求，修改了N镜的湿度和温度修正系数计算公式。 本标准附录A为资料性附录，附录B和附录c为规范性附录。 本标准由中国船舶工业集团公司提出。 本标准由全国船用机械标准化技术委员会柴油机分技术委员会归I：I。 本标准起草单位：中国船舶工业综合技术经济研究院、大连海事大学、淄博柴油机总公司、上海沪江柴油机排放检测科技有限公司、中国船级社青岛分社。 本标准主要起草人：李斌、李军、胡光富、王延瑞、邱建林、祁超。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为：GBT 150971994。GBT 15097-2008船用柴油机排气排放污染物测量方法1范围本标准规定了船用柴油机(以下简称“柴油机”)排气排放污染物(CO、Nq和HC)的排放浓度和比排放量的台架试验测量方法。 本标准适用于船用柴油机排气排放污染物的台架测量，船上测量可参照使用。2规范性引用文件 下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El期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 819011999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(idt ISO 81781：1996)ISO 8217：2005石油产品燃料(F级)船用燃料要求3测量条件和仪器31测量条件311试验条件参数3111对于自然吸气和机械增压柴油机，其试验条件参数按公式(1)计算；对于带或者不带进气中冷 的涡轮增压柴油机，其试验条件参数按公式(2)计算。式中的干大气压力P。按公式(3)计算。，a一(罢)(轰)“75一(鼢7(鑫)1(2)P。一PBP。R。(3)式中：柴油机的试验条件参数； P。干大气压力，单位为千帕(kPa)； Ta吸人空气的绝对温度，单位为开尔文(K)； P。总压力，单位为千帕(kPa)； P。吸入空气的饱和蒸汽压力，单位为千帕(kPa)； Ra吸人空气的相对湿度，。3112当093107时，对柴油机系族进行的试验方为有效。参数，a在096106范围内 为最佳。注：柴油机系族的确定见GBT 81907。312试验用柴油机要求3121柴油机的进气阻力应控制在制造厂规定的最大空气消耗量时允许值士03 kPa以内。3122柴油机排气系统的背压应控制在制造厂规定的标定工况时最大允许值065 kPa以内。3123柴油机冷却系统应具有足够的冷却能力，使柴油机维持在制造厂规定的正常运行温度】GBT 15097-2008 范围内。3124应记录试验用润滑油的规格，并随试验结果一起写入报告。313试验用燃料3131柴油机试验用燃料应根据试验目的进行选择，可使用符合ISO 8217：2005规定的具有适合 柴油机类型的DM级船用燃料，并在试验报告中注明燃油牌号。进行对比试验时，应使用同一牌号 燃油。3132燃料温度应符合制造厂的推荐，并应在燃料喷射泵进口处或根据制造厂的要求测量。应记录 燃料温度和测量位置。32测量仪器321 测量柴油机排气排放污染物应采用下列气体分析仪：a)测量CO和CO。的排放浓度使用不分光红外线分析仪(NDIR)。 b)测量NO。的排放浓度使用化学发光检测器(CLD)或加热式化学发光检测器(HCLD)。 c)测量HC的浓度采用加热式火焰离子检测器(HFID)。 d)测量o：应使用顺磁检测器(PMD)、二氧化锆传感器(ZRDO)、电化学传感器(ECS)。使用电化学传感器时，对cO。和NO的干扰应予以补偿。 允许使用其他等效的或性能更好的气体分析仪。322所使用的气体分析仪器应满足下列技术要求：a)应能从气流中连续测量且应具备记录连续输出反应的能力，分析仪的工作范围应使测量的浓 度落在满刻度的15和100之间；测量值低于15量程时，若设备在15量程内的线性度 在4以内且在零位时不超过满刻度的1，也允许使用。b)设备电磁兼容性(EMC)应达到使附加的误差最小。c)分析仪总的测量误差包括对其他气体的交叉灵敏度应不超过读数的土5或满刻度的35，取其小者；对小于100 ppm的浓度，测量误差应不超过4。注：ppm表示10一。d)分析仪的再现性，在每个大于155 ppm的使用范围内，应不超过满刻度浓度的士1，或在每 个低于155 ppm的使用范围内，应不超过士2。e)整个使用范围内，分析仪在任何10 S内对零气和量距气的峰一峰响应值应不超过满刻度的2。f)分析仪在1 h内的零点漂移在使用的最低量程上应小于满刻度的2。 g)分析仪在1 h内的量距漂移在使用的最低量程上应小于满刻度的2。 h)湿的或干的排气都应可以测量若使用干燥装置，其必须对被测气体的浓度影响最小，不能采用化学干燥剂除去气样中的水分。323在试验台上测量仪器的允许偏差应符合表1和表2的要求。 表1发动机有关参数测量用仪器的允许偏差序号测量仪器允许偏差1柴油机转速 读数的士2或柴油机最高转速值的士1，取大者2扭矩读数的士2或柴油机最大扭矩值的土1，取大者3燃料消耗 柴油机最大燃油消耗量的士24空气稍耗 读数的土2或柴油机最大空气消耗量的土1，取大者5排气流量 读数的土25或柴油机最大排气流量的15，取大者GBT 15097-2008 表2其他基本参数测量用仪器的允许偏差序号测量仪器允许偏差 冷却水温度、滑油温度、1土2K绝对值空气进口温度、燃油温度2排气温度 读数的士1“3排气压力 02 kPa绝对值4 进气空气负压士005 kPa绝对值5大气压力 01 kPa绝对值6其他压力 土001 kPa绝对值7相对湿度 3绝对值8绝对湿度 读数的土54测量方法41测量循环 柴油机排气排放污染物的测量循环应按表3规定的工况进行。表3柴油机测量循环测量点 测量循环模式 项目l2345678转速百分数100 100 100 100E2(恒速船用主机，包括柴油机电力负荷百分数。100 75 50 25驱动和调距桨装置) 加权系数w， 02 05 015 015转速百分数 100 9l 80 63E3(按推进特性运行的船用主机和负荷百分数 100 75 50 25辅机)加权系数w，02 05015015转速百分数 100 100 100 100 100D2负荷百分数 100 75 50 25 10(恒速运行的船用辅机)加权系数wr00502503 03 01转速百分数 标定转速 中间转速。怠速C1负荷百分数 100 75 50 10 100 75 50 0(变速、变负荷运行的船用辅机)加权系数Ws015015015 01 0101O1 0158转速百分数系指测量点的柴油机转速与该柴油机标定转速比值的百分数。b负荷百分数系指测量点的柴油机功率与该柴油机标定功率比值的百分数。中间转速的定义见GBT 81904 1999中36。42取样要求421 气体排放物的取样探头应安装在距排气系统出口至少05 m或3倍于排气管直径(取大者)的 上游处，并足够靠近柴油机，以确保取样探头处的排气温度至少为343 K。若测量HC则应确保取样探 头处的排气温度至少为463 K。422对于带有旁通排气支管的多缸柴油机，取样探头应处于足够远的下游处，以确保试样能代表所 有气缸的排放平均值。对于带有不同支管组的多缸柴油机，如v型柴油机，允许分别从每组排气管处3GBT 15097-2008 取样并计算平均废气排放量。对于废气排放的计算，应采用总排气质量流量。423如果排气成分受到任何排气后处理的影响，则排气试样应在该设备的下游处取得。424取样探头应采取适当方式予以固定。取样探头应为不锈钢材料制成的直管段，且一端封闭。在 探头的轴向上至少等间距取3个不同径向平面，每个径向平面的管壁上至少有3个均布孔。取样探头 伸入排气管内长度至少应为排气管内径的80。425用于测HC湿浓度的排气试样温度应保持在463 K4-10 K；测CO和CO。干浓度的排气试样温 度应在278 K及以下(一般在273 K277 K之间)；测Nn浓度的排气试样温度应在333 K以上。43试验前准备431复查试验台各设备和测试仪表的安装连接，并确认连接可靠。432对分析仪进行零点和量距刻度标定。若试验中需要多种量程测定排气各成分浓度，则应对所用 的每种量程进行标定。433应安装一个与分析仪相连接的条带记录器或等效数据获取系统，以便于检查历史测量数据。434分析仪器应安放在适当位置，有足够空间且无明显温度波动、无振动。435应进行系统泄漏试验。测试管探头应与排气系统脱开并且端部塞住；开启分析仪泵，初步稳定 后所有流量表的读数为零。若不为零，应检查取样管路并消除缺陷。44测量过程441安装取样探头，接通测量仪器的所有部件(分析仪、加热管、泵、条带记录仪以及其他测量装置)， 并让测量系统预热。其预热时间应按照分析仪制造厂的推荐；若没有规定，建议至少预热2 h。442启动柴油机进行暖机运行，使水温、油温、油压等运转参数达到制造厂规定的范围。443排放测量应在柴油机工况稳定后进行，每一测量点的转速应稳定，其转速波动应不大于额定转 速的土1或3 rmin内(取大者)；负荷调整偏差应不大于全负荷的2。444一次测量循环应按表3规定的测量点和顺序(或反向顺序)连续完成，否则测量无效。445每一测量点至少稳定运转5 rain后进行测量。对于每一测量点，从柴油机排气中连续取样测量10 min，并将CO、Nq、HC、Oz、COz分析仪的输出信号连续记录在记录纸上或贮存在数据获取系统中，取其算术平均值。446在进行CO、Nn、HC、Oz、CO：测量的同时，按附录A测量并记录其他相关数据(如转速、功率、扭矩、温度、压力、湿度、燃料消耗等)。447完成最后一个测量点后，应立即复核432确定的CO O N旺、CO。和HC分析仪的零点和量距刻度标定。若测量前后分析仪的零点漂移低于该分析仪满量程的2或零点与量距刻度标定点的 间距偏差低于该分析仪满量程的2，测量有效否则，测量无效，应重新测试。5测量结果的计算51排气质量流量或燃烧空气消耗量的计算按GBT 819011999附录A规定的方法进行。52按公式(4)公式(6)分别计算每个测量点的CO、N05和HC质量排放量。 Gco一0966G。(干)+GfVrc0(实测)K，10_3(4) GN。一1586G(干)+GfVrNo一(实测)Kn10_3 (5)Gnc一0478G(干)+GfVHc(实测)10_3(6)式中： Gc0每个测量点的CO质量排放量，单位为克每小时(gh)； GN0一每个测量点的Nq质量排放量，单位为克每小时(gh)；Gnc每个测量点的HC质量排放量，单位为克每小时(gh)；G。(干)每个测量点换算到标准环境状况下的柴油机空气消耗量，单位为千克每小时(kgh)； G每个测量点柴油机燃油消耗量，单位为千克每小时(kgh)；4GBT 15097-2008yc。(实测)按447确定的每个测量点的CO排放浓度，10一(ppm)； VN0一(实测)按447确定的每个测量点的NO：排放浓度，10一(ppm)； Vwc(实测)按447确定的每个测量点的HC排放浓度，10“(ppm)；K。c0干、湿基浓度换算系数，见附录B； K“Nn排放浓度的进气湿度温度修正系数，见附录c。53按公式(7)公式(9)分别计算每个测量点的CO、N旺和HC的比排放量。Cbs一n女(7)吣一警一譬式中：6sc0每个测量点的CO质量排放量，单位为克每千瓦小时g(kWh)bsN每个测量点的NO：质量排放量，单位为克每千瓦小时g(kwhi6swc每个测量点的HC质量排放量，单位为克每千瓦小时g(kWhi； P每个测量点的功率，单位为千瓦(kw)。54按公式(io)公式(12)分别计算CO、NO：和HC的加权平均比排放量。粥co一黼BS一黼踊c一黼式中：Bsco一次测量循环的CO加权平均比排放量，单位为克每千瓦小时g(kW“)； BSw4一次测量循环的NO加权平均比排放量，单位为克每千瓦小时g(kwh) BSwc一次测量循环的HC加权平均比排放量，单位为克每千瓦小时g(kW-h)；wr每个测量工况的加权系数，见表3。GBT】50972008附录A (资料性附录) 柴油机排放测量结果记录表柴油机排放测量记录表见表A1。表A1 柴油机排放谢量结果记录表试验模式l2345678功率扭矩 速度开始时间 测量的环境数据 大气压力kPa 进气温度K 进气湿度(gkg) 大气系数(，i) 测量的柴油机数据 转速(rmin) 附加功率kW 设定功率kW实测功率kW 平均有效压力MPa 燃油齿条未修正燃油消耗g(kWh) 燃油质量流量(kgh) 空气质量流量(kgh) 排气质量流量(kgh) 排气温度K排气背压MPa 气缸冷却水出口温度K 气缸冷却水进口温度K 气缸冷却水压力MPa 中间冷却的空气温度K 滑油温度K 滑油压力MPa 进气压力降MPa 测量的排气数据Nq浓度干湿10“(ppm)GBT 15097-2008 表A1(续)试验模式12345678CO浓度干湿lo“(ppm) C02浓度干湿lO_6(ppm)02浓度干湿lo“(ppm) HC浓度干湿10“(ppm) 计算出的排气数据 N旺温度湿度修正系数 燃油特定系数质量流量(kgh)NO； 比排放量g(kWh) 加权平均比排放量g(kWh)3 质量流量(kgh)CO比排放量Eg(kWh)3 加权平均比排放量Eg(kW“) 质量流量(kgh)HC比排放量IEg(kW5)3 加权平均比排放量gl(kWh)注：c1工况怠速工况点的比排放量不作计算。7CBT 15097m2008附录B (规范性附录) 柴油机CO排放浓度的干、湿基换算B1 CO干、湿基浓度的换算按公式(B1)计算。 V(湿)一K，V(实测)B2干、湿基浓度换算系数K，按公式(B2)公式(B4)计算。 K。一1一Ww一丽簿穗般H祭100。(476+763。3)M+725(B3)、 M一赤(丽群蔷器)c叫，式中：w柴油机排气中的水蒸气容积分量；，柴油的氢碳原子数比，取，一175； M吸入柴油机的空气中氧的摩尔数； H试验时的环境空气含湿量，单位为克(水)每千克(干空气)(gkg)。B3试验时环境空气含湿量H按公式(B5)计算。H一墼P一助，式中：一进气空气的相对湿度，；P。干球湿度(进气温度)下的饱和水蒸气压，可由表B1查得，单位为千帕(kPa)声大气压，单位为千帕(kPa)。表B1 各种湿度下的饱和水蒸气压pI 00 01 02 03 04 O5 06 07 08 09O0611 0615 06200624 062906330638064206470652106570661O6660671 06760681 068506900695070020705 071007160721 07260731 07360741 074707523 075707630768077407790785079007960801 08074 08130819082408300836084208480854086008665 087208780884089008960903090909150922092860935 0941 094809540961 096709740981 0988 099471001 1008 1015 10221029 1036 1043 10501058 106581072 1079 1087 1094 11021109 11171124 1132 114091147 1155 1163 1171 1079 1187 1195 1203 121l 121910 1227 1235 1244 1252 1260 1269 1277 1286 1294 130311 1312 1321 13291338 13471356 136513741383 139212 1402 1411 14201430 1439 1448 14581468 1477 14878GBT 15097m2008 表B1(续)00 0102 0304 05o6 07 08 o913 1497 1507 1516 1526 15361546 1556 15671577 158714 1598 1608 1618 1629 1639 1650 1661 16721682 169315 1704 1_7151726 1_7371749 1760 1771 1783 1794 180616 1817 1829 18401852 18641876 1888 1900 1912 192417 1937 1949 1961 1974 1986 1999 2011 20242037205018 2063 20762089210221152129 214221552169218319 219622102224 2238 2252 2266 2280 2294 2308 232320 2 337 235223662381 239624102425Z4402455 247121 2486 2501 2517253225482563 257925952611 262722 264326592675 2692 270827242741 2758 2775 279123 2808 28252843 2860 28772894 291229302947 296524 2983 3001 3019 3037 3055307430923111 3 129 314825 316731863205 32243243326232823301 3 32l 334126 336l 3381 340l 3421 3441 3461 3482 3502 3523 354427 3565 3586 3607362836493 67l 3692371437353757283779 3801 3824384638683 89l 39133936 3959 398229 4005 40284052407540994122414641704194421830 42434267 4292 4 3164341 4366439144164441446731 4492451845444 570 4596462246484675470l 472832 4755 47824809483648634891 491949464974500233 503050595087 5116 51445173 52025231 5261 529034 53205349 5379 5409 5 439 5，4705500553l 5561 559235 5623 565456865