氢燃料内燃机试验台架 技术规范-

ICS27.020

CCSJ91

团体标准

T/CICEIA/CAMSXXXX—XXXX

氢燃料内燃机试验台架技术规范

Testbenchforhydrogenfuelinternalcombustionengines—Technicalspecification

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国内燃机工业协会

发布

中国机械工业标准化技术协会

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氢燃料内燃机试验台架技术规范

1范围

本文件规定了氢燃料内燃机试验台架的技术要求，消防和安全、防雷与接地、防静电等要求。

本文件适用于采用氢气作为燃料的内燃机试验台架。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB4962氢气使用安全技术规程

GB15322可燃气体探测器

GB17691—2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）

GB/T22095铸铁平板

GB/T24499—2009氢气、氢能与氢能系统术语

GB/T29729—2022氢系统安全的基本要求

GB/T37140—2018检验检测实验室技术要求验收规范

GB50016建筑设计防火规范

GB50054—2011低压配电设计规范

GB50057建筑物防雷设计规范

GB50058—2014爆炸危险环境电力装置设计规范

GB50116火灾自动报警系统设计规范

GB50140建筑灭火器配置设计规范

GB50177—2015氢气站设计规范

GB50217—2018电力工程电缆设计规范

GB50235工业金属管道工程施工规范

GB50370气体灭火系统设计规范

GB/T50493—2019石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范

GB50516—2010加氢站技术规范

GB50974消防给水及消火栓系统技术规范

GB55036—2022消防设施通用规范

3术语和定义

GB/T24499—2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

氢浆slushhydrogen

液态氢和固态氢的混合物。

[来源：GB/T24499-2009,4.3]

3.2

氢气汇流排hydrogenmanifolds

采用钢瓶气体供应气体用的汇流排组等设施。

[来源：GB/T24499-2009,4.30]

3.3

放空排气装置ventunit

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用于放空氢气站或加氢站的设备、管路系统的氢气或氢气天然气混合燃料或替他气体燃料的排气

专用装置。

[来源：GB/T24499-2009,4.31]

4技术要求

4.1电气系统

4.1.1配电要求

氢燃料内燃机试验台架配电做如下要求：

a)试验室配电应采用三相五线制，配电电压应满足测试设备的电压需求；

b)配电系统接地型式采用TN-C-S系统，电缆入户处设隔离开关箱，做总等电位联结及重复接地，

自入户隔离开关柜起，整个系统的中性线（N）与保护线（PE）分开不再合并，即户内采用TNS

系统；

c)照明及一般用电设备采用放射式、树干式或两者相结合的配电方式。大容量及重要的负荷采

用放射式配电方式；

d)配电线路装设短路、过载、接地故障保护；

e)配电线路采用阻燃性电缆/电线。穿管敷设的一般配电分支线路采用普通型电缆/电线。阻燃

性电缆/电线的阻燃等级不低于B1级；

f)漏电断路器。单相漏电断路器均采用两极，三相漏电断路器采用四极。

4.1.2配电线路敷设

氢燃料内燃机试验台架配电线路敷设应符合GB50217—2018和GB50054—2011的要求。

4.1.3设备安装

除注明外，各设备安装做如下要求：

a)试验间内的灯具及插座选用应具备防爆功能；

b)照明、开关、插座等设备的安装应符合GB50054-2011的要求。

4.2氢气供给

4.2.1氢储存

4.2.1.1氢气储存容器

氢气储存容器应符合GB/T29729—2022中7.2.3.1的要求。

4.2.1.2液氢储存容器

液氢储存容器应符合GB/T29729—2022中7.2.3.2的要求。

4.2.1.3氢浆储存容器

氢浆储存容器应符合GB/T29729—2022中7.2.3.3的要求。

4.2.1.4固态氢储存容器

固态氢储存容器应符合GB/T29729—2022中7.2.3.4的要求。

4.2.2氢气管道

氢气管道应符合GB/T37140—2018中第10章的要求外，还有符合下述规定；

a)氢气管道的材料宜选用S31603或其他已试验证实具有良好氢相容性的材料，且应符合GB/T

29729—2022中7.2.4的要求；

b)所有氢气管道的设计压力不应小于最大工作压力的1.10倍；

c)氢气管道的连接宜采用经氢相容性评定合格的焊接接头或其他能有效防止泄露的连接方式；

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d)氢气管道与设备、阀门的连接，可采用法兰或锥管螺纹连接。螺纹连接处，应采用聚四氟乙

烯薄膜作为填料；

e)氢气管道设置合适的安全泄放装置，与用氢设备连接的管道应设置切断阀，连接至有明火的

用氢设备管道设置阻火器；

f)氢气管道宜采用架空敷设，其支架应为非燃烧体，且不应与电缆、导电线路、高温管线敷设

在同一支架上；

g)氢气管道与其他管道共架敷设或分层布置时，氢气管道布置在外侧并置于上层，且应保持一

定的安全距离。

4.2.3氢气汇流排

4.2.3.1一般要求

氢燃料内燃机试验台架的氢气汇流排应符合下述一般要求：

a)汇流排上的主管、阀门、减压器、安全阀三通、接头等均应与氢气介质相容；

b)氢气汇流排应具备氢气浓度报警功能；

c)汇流排的设计、制造及安装应避免由于膨胀、收缩或机械撞击及震动而造成的损坏；

d)与氢气及其混合气体接触的各零部件，应考虑氢脆的影响。

4.2.3.2安装

氢燃料内燃机试验台架的汇流排安装应符合下述要求：

a)汇流排管道施工应符合GB50235的要求；

b)汇流排中管道、阀门、附件等连接可采用焊接或其他能有效防止泄露的连接方式；

c)汇流排组装或焊接后，应进行气密性试验。

4.2.4氮气吹扫装置

氢气系统和设备均应设置氮气吹扫装置，氮气吹扫装置应符合下述要求：

a)氮气吹扫装置应符合GB50516-2010中7.2.6的要求；

b)应保证足够的气量，使吹扫气体流动速度大于正常操作的流速；

c)气源压力一般控制在（0.6～0.8）MPa，可视情况降低或提高吹扫气源压力；

d)吹扫管路时应对仪表和调节阀和安全阀采取适当的保护措施。

4.2.5氢气放空排气装置

氢气放空排气装置的设置应保证氢气安全排放，并应符合下列规定：

a)氢气放空管的设置应符合GB50516-2010中6.5.4以及GB4962第8章的要求；

b)氢气排空后，排空管路应用氮气吹扫；

c)气源压力一般控制在（0.6～0.8）MPa，可视情况降低或提高吹扫气源压力；

d)放空单管内直径应大于对应安全阀的泄放口直径，放空总管的截面积应大于各安全阀泄放口

截面积之和。

4.2.6附件

4.2.6.1安全泄放装置

安全泄放装置应符合GB/T29729—2022中7.2.5.1的要求。

4.2.6.2阀门

阀门应符合GB/T29729—2022中7.2.5.2的要求。

4.2.6.3密封件

密封件应符合GB/T29729—2022中7.2.5.3的要求。

4.2.6.4过滤器

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过滤器应符合GB/T29729—2022中7.2.5.4的要求。

4.2.6.5阻火器

阻火器应符合GB/T29729—2022中7.2.5.6的要求。

4.3试验系统

4.3.1试验室条件

4.3.1.1通则

氢燃料内燃机试验室应采用试验间、设备间、操作间分离的布置；试验间、设备间、操作间穿墙留

洞，用于敷设通讯线材、分析仪器采样管路，在试验时应选用防火材料进行封堵。

4.3.1.2试验间条件

氢燃料内燃机试验间应满足以下条件：

a)试验间应符合GB50016—2018中3.1的要求；

b)试验间爆炸性气体环境危险区域划分应符合GB50058-2014中3.2要求；

c)试验间在使用易导致氢聚集的结构时，应在聚集处设置氢气释放装置；

d)试验间应具备氢气浓度泄露和可燃气体监测报警装置，监测报警装置的选型、安装及限值设

定应符合GB/T50493—2019的规定；

e)试验间应安装通风装置，通风系统应采取防爆措施和采用防爆型通风设备，排风量不应低于

12次/h；

f)试验间应具备泄爆装置，泄爆装置可具备多级泄爆功能；

g)试验间泄爆面为空旷无人的场地，或朝天泄爆；

h)试验间应具备消防监测报警及灭火装置；

i)试验间墙面、门应做吸声降噪设计，墙面和门的结构和材料要保证氢气无存留；

4.3.1.3设备间条件

用于氢燃料内燃机测试的设备间应满足以下条件：

a)设备间应符合GB50016—2018中3.1的要求，；

b)设备间应具备氢气浓度监测报警装置、通风装置；

c)设备间应具备消防监测报警及灭火装置。

4.3.1.4操作间条件

用于氢燃料内燃机测试的操作间应满足以下条件：

a)操作间应远离爆炸危险区域，否则应采用防火墙对操作间进行保护；

b)应通过观察窗或监视系统监视控制室；

c)观察窗应使用防弹玻璃，并在满足使用要求的前提下尽可能小。

4.3.2试验台架

4.3.2.1铸铁平台

用于氢燃料内燃机测试的铸铁平台应满足GB/T22095的有关规定。

4.3.2.2测功机

测功机主要是测量转速和扭矩，测量精度和安装应满足以下要求：

a)测功机的主要组成部件至少应包括下述内容：安装底座、制动器、控制器、转速传感器、扭

矩传感器、冷却器等；

b)测功机控制器对转速和扭矩的测量频率不低于10Hz；

c)测功机控制器对转速和扭矩的测量精度应符合GB17691—2018的附件CB中表CB.2的线性要

求，且不超过GB17691—2018的附件CB中表CB.1规定的范围；

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d)测功机电气系统应能防水、防震动、防过热、防过电压、防过电流、防电磁干扰，应有可靠

的接地。

4.3.2.3通风系统

氢燃料内燃机试验台架的通风系统应满足以下要求：

a)在对试验间通风系统进行规划设计时，需建立内燃机热平衡方程，并对试验室内热源进行分

析统计；

b)试验间热源主要包括发动机、测功机、试验辅助设备、墙体散热等；

c)通风系统设计需考虑通风换气量的确定、风量的控制和调节、通风系统的降噪；

d)通风系统可采用大风量通风系统，排风量不应低于12次/h排气；

e)通风系统需根据试验间进行针对性设计，需满足以下目标：

满足试验间发动机试验所需温度、湿度的要求；

满足测功机等设备对环境温度、湿度的要求；

可将发动机辐射的热量排出到室外

f)通风系统排风口需处于试验间顶部；

g)通风系统应具备防爆功能。

4.3.2.4排烟系统

氢燃料内燃机试验台架的排烟系统需满足以下要求：

a)排烟系统应采用耐高温变频风机进行强制排烟；

b)排烟系统应具有良好的密封性，以防止有害气体泄露；

c)排烟系统设计应避免产生过多湍流，且应考虑试验室排气噪声对被测发动机的影响；

d)排烟系统应具备防爆功能

4.3.3测控系统

4.3.3.1测控系统

氢燃料内燃机试验台架测控系统一般要求：

a)测控系统需根据不同试验类型而选定；

b)测控系统运行频率不低于1kHz；

c)测控系统需具备数据集中管理功能；

d)测控系统需具备多级别限制报警功能；

e)测控系统需具备动态自动测试功能。

4.3.3.2数据采集系统

氢燃料内燃机试验台架数据采集系统一般要求：

a)数据采集系统应包含预定义和可自定义的传感器通道；

b)数据采集系统应具备温度、压力等基础信号的测量；

c)数据采集系统应可扩展电压、电流、电阻等测量模块；

d)数据采集系统所使用的传感器测量精度应符合GB17691—2018的附件CB中表CB.1规定的范

围。

4.3.4试验设备

4.3.4.1进气空调

氢燃料内燃机试验台架进气空调一般要求：

a)进气空调需具备主控制单元、空气加热单元、湿度控制单元、压力调节单元，如放置在涉氢

区域内，不允许直接加热空气；

b)进气空调的温度控制精度应满足使用要求，控制精度不低于±2℃；

c)进气空调的湿度控制精度应满足使用要求，控制精度不低于±2%；

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d)进气空调主控制单元需具备控温、控湿、调压、报警、温度/湿度设定及与上位机通讯功能、

模拟量及通讯量输入/输出功能。

4.3.4.2氢气流量计

氢燃料内燃机试验台架氢气流量计一般要求：

a)宜采用科里奥利原理的质量流量计；

b)应定期校核氢气流量计，以确保其工作正常；

c)氢气流量计防爆要求应符合GB50058—2014中第5章的要求，且不应低于氢气爆炸混合物的

级别和组别；

d)氢气流量计应有防静电接地装置；

e)氢气流量计工作时的表面温度应低于氢在空气中的着火温度；

f)在有爆炸危险环境区域内敷设的电缆和导线，应符合GB50217—2018的规定。敷设电缆或导

线用的保护钢管，应在以下位置做隔热密封：

电缆或导线引向电气设备接头前；

相邻的不同环境间。

4.3.4.3空气流量计

氢燃料内燃机试验台架空气流量计一般要求：

a)空气流量计宜采用热式质量流量计或超声波质量流量计；

b)空气流量计设计对发动机的影响应尽可能小；

c)空气流量计需具备高度动态和精确的气流测量，满足试验要求。

4.3.4.4冷却系统

氢燃料内燃机试验台架冷却系统一般要求：

a)冷却系统控制单元需具备控温、报警、温度设定及与上位机通讯功能、模拟量及通讯量输入/

输出功能；

b)冷却系统需具备发动机缺水自动补水装置；

c)如冷却系统的电气部分位于试验间内，需具备防爆功能。

4.3.4.5中冷温控系统

氢燃料内燃机试验台架中冷温控系统一般要求：

a)中冷温控系统需具备控制单元、水泵单元、阻力调节单元；

b)中冷温控系统阻力调节单元可选手动或自动的空气节流阀；

c)中冷温控系统可采用二级系统控制温度，用于中冷温控系统介质恒温；

d)中冷温控系统的温控精度应满足使用要求，控制精度不低于±2℃；

e)中冷温控系统控制单元需具备控温及与上位机通讯功能、模拟量及通讯量输入/输出功能；

f)如中冷温控系统的电气部分位于试验间内，需具备防爆功能。

4.4辅助设施

4.4.1排放设备用气瓶间

4.4.1.1气源系统

氢燃料内燃机试验台架排放设备气源系统一般要求：

a)气瓶间应符合GB50016—2014中2.1.7的要求，具备防爆面和泄爆面，且泄爆比例大于22%，

气瓶间不可吊顶；

b)气瓶间单独建设，远离办公场区，应该在地上一层合理位置，不设在地下室；

c)气瓶间泄爆面为空旷无人的场地，或朝天泄爆；

d)易燃气瓶与助燃气瓶分别放置，两者中间为防爆墙体隔断，氧化性和腐蚀性气体不放在一起，

毒气或腐蚀性气体采用自动气柜；

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e)气瓶间有通风、电源插座、照明等电器，且满足防爆要求。钢瓶有接地并防滑固定，气瓶间

采用电化学或红外式的精密探头测试泄漏；

f)气体存储应符合GB/T50493—2019中10.2.1的要求。

4.4.1.2管道系统

氢燃料内燃机试验台架管道系统需满足以下要求：

a)使用不同规格的304或316不锈钢材质制成的管线和配件搭建；

b)特殊种类气体的输送，应选择相应的材质。

4.4.1.3调压系统

氢燃料内燃机试验台架调压系统一般要求：

a)根据试验室仪器配置和气体使用要求，在楼层、试验台架、仪器使用终端配置相应的气体减

压阀和截止阀，以满足各种仪器设备对使用气体的不同需求；

b)可选阀门有：减压门、球阀、针阀、单向阀等。

4.4.1.4泄漏报警及紧急切断系统

氢燃料内燃机试验台架泄漏报警及紧急切断系统一般要求：

a)针对易燃易爆和有毒气体，需配备泄漏报警功能；

b)针对易燃易爆和有毒气体，需配备紧急切断系统。

5消防和安全

5.1消防设施

5.1.1消防设施应符合GB55036—2022的要求。

5.1.2应设置消火栓消防给水系统。消火栓消防给水系统应符合GB50016和GB50974的有关规定。

5.1.3灭火器材的配置，应符合GB50140的有关规定。

5.1.4试验间需设置火焰报警探测器，火焰报警探测器的设置应符合GB50116的有关规定。

5.1.5试验间需设置七氟丙烷气体灭火系统或其他有效的灭火方式，七氟丙烷灭火系统的设置应符合

GB50370的有关规定。

5.2安全设施

5.2.1氢气进气总管上应设自动和手动功能同时具备的紧急切断阀。手动紧急切断阀的位置应便于发

生事故时及时切断氢气源。

5.2.2储氢容器或瓶式氢气储存压力容器组与发动机氢气入口之间，应设置切断阀、氢气主管切断阀、

吹扫放空装置、紧急切断阀、加氢软管和加氢切断阀。

5.2.3氢气系统和设备，均应设置氮气吹扫装置，所有氮气吹扫口前应配置切断阀、止回阀。吹扫氮

气中含氧量不得大于0.5％。

5.2.4液氢储存压力容器安全保护装置的设置，应符合下列规定：

a)液氢储存压力容器内容器和真空夹层均应设有安全泄压装置；

b)液氢储存压力容器内容器安全泄放装置的泄放量设计应计及液氢迅速相变为氢气导致的超压

危险。

5.2.5液氢增压泵安全保护装置的设置，应符合下列规定：

c)液氢增压泵出口与第一个切断阀之间，应设安全阀；

d)液氢增压泵应设置进口、出口压力超限报警和超限停机装置；

e)液氢增压泵系统应设控制柜频率过高、过低报警装置；

f)液氢增压泵应设温度超限报警和超限停机装置；

g)润滑油系统应设油压过高、过低或油温过高的报警装置。

5.3安全联控

5.3.1氢燃料试验台架、氢气储存场所应配备安全联控装置。

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5.3.2安全联控系统应包含氢气传感器、烟雾探测器、火焰探测器、蜂鸣器、气源切断阀、试验间电

源急停、自动灭火系统、通排风系统等，安全矩阵按表1的规定。

5.3.3安全联控所涉及的消防设施，应符合第5.1的要求。

5.3.4安全联控系统宜与发动机测控系统进行功能集成。

5.3.5安全联控系统控制应进行优先级协调。

5.3.6安全联控系统优先级协调根据试验台实际情况进行调整。

表1安全矩阵表

警报类别控制措施实施时间

实验室断气，发动机停机，氢气截止阀关闭，

氢气泄漏报警氮气吹扫截止阀开启，通排风系统最大功率模立即，直至氢气报警消失8秒后

式开启

实验室断气，发动机停机，氢气截止阀关闭，

温度或烟雾报警立即