T-CCMA 0225-2025 履带起重机 排气污染物车载测量方法

T/CCMA0225—2025履带起重机排气污染物车载测量方法前言本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国工程机械工业协会（CCMA）提出并归口。本文件起草单位：[建议补充：履带起重机制造企业、环保检测机构、高校环境工程学院、非道路移动机械行业协会等]本文件主要起草人：[建议补充起草人信息]本文件为首次发布。本文件聚焦履带起重机排气污染物的车载实测需求，规范便携式排放测试系统（PEMS）的应用方法、重载作业工况及数据处理要求，填补该类重型工程机械车载排放测量专项标准空白。技术要求严格遵循《非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求》（HJ1014-2020）、《非道路柴油移动机械排气烟度限值及测量方法》（GB36886-2018）等国家标准，符合国家非道路移动机械国四排放升级政策及大气污染防治要求，适用于产品型式检验、生产一致性检查及在用机械排放监督检测。1范围本文件规定了履带起重机排气污染物车载测量的术语和定义、测量原理、仪器设备、测试准备、测试工况、数据采集与处理、结果判定及质量保证。本文件适用于以压燃式发动机（柴油机）为动力、额定功率110kW~1200kW、符合非道路移动机械国四及以上排放标准的履带起重机，测量污染物包括一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOₓ）、颗粒物（PM）及粒子数量（PN）。本文件不适用于以气体燃料发动机、电动机为动力的履带起重机，及额定功率＜110kW或＜国四排放标准的产品。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。GB/T191包装储运图示标志GB252车用柴油（GB19147-2016修改单扩展适用）GB36886-2018非道路柴油移动机械排气烟度限值及测量方法GB20891-2014非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）（含修改单）HJ1014-2020非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求HJ2523-2012便携式排放测试系统（PEMS）技术要求及检测方法ISO8178往复式内燃机排气污染物测量工况法GB/T14560履带起重机中华人民共和国大气污染防治法（2015年修订）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1履带起重机crawlercrane以履带为行走装置，通过起重臂、回转平台、变幅机构等实现重物吊装作业的重型工程机械，包括单履带式、双履带协同作业式等类型。3.2车载测量on-boardmeasurement采用便携式排放测试系统（PEMS），在履带起重机实际吊装作业或模拟重载作业工况下，实时采集排气污染物浓度、发动机运行参数及环境参数，计算污染物排放速率和比排放量的测量方法。3.3便携式排放测试系统（PEMS）portableemissionsmeasurementsystem由排气采样装置、污染物分析仪、流量测量单元、数据记录与处理系统等组成，可在履带起重机重载运行过程中进行污染物排放实时测量的便携式设备。3.4有效功基窗口validwork-basedwindow根据发动机输出功率累计值划分的测试区间，每个窗口内发动机有效功累计值不低于总有效功的10%，且满足数据有效性要求的区间。3.5比排放量specificemission单位发动机有效功对应的污染物排放量，单位为克每千瓦小时（g/(kW・h)）；粒子数量（PN）比排放量单位为每千瓦小时粒子数（#/(kW・h)）。3.6重载作业工况heavy-loadoperationcycle模拟履带起重机实际作业的工况组合，包括行走、回转、变幅、吊装（轻载/重载）等典型作业模式，重点覆盖高功率负荷运行场景。4测量原理采用便携式排放测试系统（PEMS）对履带起重机排气进行全程采样，通过气态污染物分析仪（NDIR法测CO、化学发光法或红外法测NOₓ）测量气态污染物浓度，通过颗粒物分析仪（激光散射法或称重法）测量PM质量浓度，通过粒子计数器测量PN浓度；同步采集发动机转速、扭矩、燃油消耗率等运行参数，结合环境温度、大气压、湿度等参数修正，计算污染物排放速率；基于发动机有效功累计值，核算比排放量，与国四标准限值对比判定排放符合性。5仪器设备5.1便携式排放测试系统（PEMS）5.1.1气态污染物分析仪：CO测量范围0~10%（体积分数），误差≤±2%满量程；NOₓ测量范围0~10000×10⁻⁶（体积分数），误差≤±3%满量程（适配重载高排放场景）；5.1.2颗粒物测量设备：PM测量下限≤0.01g/h，误差≤±5%；PN测量范围1×10¹⁰~1×10¹⁵#/h，误差≤±10%；5.1.3流量测量单元：测量范围1~200m³/h，误差≤±2%（适配大排气量需求）；5.1.4数据记录系统：采样频率≥1Hz，可同步记录污染物浓度、排气流量、发动机运行参数及环境参数，数据存储容量≥16GB；5.1.5系统校准：测试前需按HJ2523-2012要求进行零点校准、跨度校准及系统泄漏检查，校准周期不超过7天。5.2辅助测量设备5.2.1发动机参数采集仪：可采集转速、扭矩、功率等参数，误差≤±1%；5.2.2环境参数测试仪：测量温度（-20℃~60℃）、大气压（80kPa~110kPa）、相对湿度（0%~100%），误差分别≤±0.5℃、±0.5kPa、±2%；5.2.3载荷传感器：测量范围0~额定起重量，误差≤±1%（用于吊装工况载荷监控）；5.2.4油耗仪：测量范围0~200L/h，误差≤±2%（可选，用于燃油消耗率验证）。5.3安全防护设备包括防火帽、耐高温采样管、绝缘手套、便携式灭火器、吊装作业警示装置等，符合GB/T14560及工程机械作业安全要求。6测试准备6.1受试履带起重机要求6.1.1发动机应符合国四及以上排放标准，装用壁流式颗粒物捕集器（DPF）等后处理装置，且运行正常无故障；6.1.2燃油应符合GB19147-2016要求，油箱油量不低于总容量的30%；6.1.3测试前应完成发动机预热（怠速运行15min~20min），使发动机水温、油温达到正常工作范围（水温70℃~90℃，油温60℃~80℃）；6.1.4检查排气系统无泄漏，后处理装置安装牢固，无破损、堵塞现象；吊装机构、行走装置性能完好，水平度符合作业要求，无超载隐患。6.2测试环境要求6.2.1环境温度：-10℃~40℃；6.2.2相对湿度：≤90%；6.2.3大气压：86kPa~106kPa；6.2.4测试场地无明显气流干扰，远离易燃易爆、腐蚀性气体环境，地面平整坚实，满足履带起重机行走及吊装作业空间要求（场地面积≥50m×50m）。6.3仪器安装与校准6.3.1PEMS采样探头安装于排气尾管出口，采样点距尾管出口≥5倍管径，且避开弯管、阀门等干扰部位；大型履带起重机多排气尾管时，需在每个尾管安装采样探头并同步采集；6.3.2发动机参数采集仪通过OBD接口或专用传感器连接，确保参数传输稳定；载荷传感器安装于吊钩或起重臂合适位置，监控吊装载荷；6.3.3按HJ2523-2012要求完成PEMS零点校准、跨度校准及泄漏测试，记录校准数据；6.3.4预运行10min，模拟轻载吊装动作，检查仪器工作状态及数据采集连续性，确保无异常。7测试工况7.1工况组成测试工况模拟履带起重机实际作业场景，总测试时长≥90min，有效测试时长≥60min，工况序列覆盖空载、轻载、重载全负荷范围，具体如下：工况类型持续时间（min）操作要求功率负荷范围怠速工况10~15发动机怠速运行，履带起重机静止，起重臂处于收回状态0%~10%额定功率行走工况15~20以2km/h~5km/h匀速直线行驶，转向行驶占比≤20%，避免急加速/急停20%~40%额定功率回转工况15~20起重臂伸出至额定幅度的50%，空载回转（转速≤3r/min），左右回转交替进行30%~50%额定功率轻载吊装工况20~25吊装额定载荷的30%~50%，起升高度3m~5m，停留3min后平稳下放，重复3~4次50%~70%额定功率重载吊装工况20~25吊装额定载荷的70%~90%，起升高度2m~3m，停留5min后平稳下放，重复2~3次70%~100%额定功率7.2工况要求7.2.1各工况之间过渡平稳，吊装作业应遵循“慢起、稳升、缓放”原则，避免冲击载荷；7.2.2重载吊装工况需严格控制载荷不超过额定载荷的90%，水平度符合设备操作手册要求，防止过载运行；7.2.3测试过程中发动机不得熄火，若出现液压系统故障、发动机报警等异常情况，需立即停止测试，故障排除后重新开始；7.2.4记录各工况的起止时间、操作内容、吊装载荷及发动机运行参数（转速、扭矩、功率）。8数据采集与处理8.1数据采集8.1.1采集参数包括：CO、NOₓ、PM浓度，PN浓度，排气流量，发动机转速、扭矩、功率，吊装载荷，环境温度、大气压、湿度，测试时间等；8.1.2采样频率≥1Hz，数据连续记录，无中断或丢失；8.1.3记录测试过程中的异常情况（如发动机故障、仪器报警、吊装载荷波动等）及处理措施。8.2数据处理8.2.1数据筛选：剔除无效数据（如仪器故障、工况突变、载荷异常等导致的数据异常），有效数据占比≥90%；8.2.2功基窗口划分：按发动机有效功累计值划分有效功基窗口，每个窗口有效功≥总有效功的10%，且至少包含3个窗口；重载工况有效功基窗口应单独统计分析；8.2.3污染物排放速率计算：E_i=C_i\timesQ_{exh}\timesK_i式中：E_i——第i种污染物排放速率（g/h或#/h）；C_i——第i种污染物实测浓度（g/m³或#/m³）；Q_{exh}——标准状态下排气流量（m³/h）；K_i——第i种污染物浓度修正系数（根据环境参数计算）。8.2.4比排放量计算：SE_i=\frac{\int_{t_1}^{t_2}E_i(t)dt}{W_{total}}式中：SE_i——第i种污染物比排放量（g/(kW・h)或#/(kW・h)）；\int_{t_1}^{t_2}E_i(t)dt——测试期间第i种污染物累计排放量（g或#）；W_{total}——测试期间发动机累计有效功（kW・h）。9结果判定9.1判定依据9.1.1气态污染物（CO、NOₓ）：90%以上有效功基窗口的比排放量≤相应功率段国四标准限值的2.5倍（GB20891-2014修改单要求）；9.1.2颗粒物（PM）：比排放量≤0.02g/(kW・h)（HJ1014-2020要求）；9.1.3粒子数量（PN）：比排放量≤5×10¹²#/(kW・h)（HJ1014-2020要求）；9.1.4排气烟度：按GB36886-2018规定的方法测量，烟度值≤0.5m⁻¹（Ⅲ类限值）；重载工况下烟度值不得超过0.8m⁻¹（瞬时峰值）。9.2判定规则9.2.1所有污染物项目均满足9.1要求，判定该履带起重机排气污染物车载测量合格；9.2.2若有1项污染物不满足要求，允许重新测试1次（需更换测试工况序列，重载吊装载荷调整±10%），复检合格则判定为合格；复检仍不合格则判定为不合格；9.2.3测试过程中若出现发动机故障、排气系统泄漏、吊装超载等影响排放或安全的问题，判定为测试无效，需排除故障后重新测试。10质量保证与控制10.1仪器设备质量控制10.1.1PEMS应经法定计量机构检定合格，检定周期不超过1年；10.1.2每次测试前必须进行校准，校准数据记录存档；10.1.3测试过程中若仪器出现漂移（零点漂移超过满量程的±2%），应立即停止测试并重新校准。10.2测试过程质量控制10.2.1测试人员应具备履带起重机操作资质及PEMS使用证书，熟悉吊装作业安全规程；10.2.2测试工况应严格按7.1要求执行，工况偏差不得超过±10%，重载载荷误差≤±5%；10.2.3数据采集过程应全程监控，安排专人记录工况操作及载荷变化，避免人为干扰数据记录。10.3数据质量控制10.3.1有效数据占比不得低于90%，否则测试结果无效；10.3.2发动机累计有效功不得低于20kW・h（重载工况有效功占比≥40%），确保数据统计有效性；10.3.3测试报告应包含完整的原始数据、校准记录、工况记录、载荷曲线及结果计算过程，数据可追溯。11测试报告测试报告应至少包含以下内容：11.1受试履带起重机信息：型号、出厂编号、额定起重量、发动机型号及额定功率、生产厂家、生产日期、排放标准阶段、环保登记号码（按地方管理要求）；11.2测试仪器信息：PEMS型号、校准证书编号、辅助设备（载荷传感器、油耗仪）型号；11.3测试环境条件：温度、大气压、相对湿度、测试场地情况；11.4测试工况记录：各工况持续时间、操作内容、吊装载荷统计、发动机运行参数统计；11.5测试结果：各污染物比排放量、烟度值、有效功基窗口判定结果、重载工况排放专项分析；11.6结果判定：是否符合本文件及国四排放标准要求；11.7异常情况说明：测试过程中出现的问题及处理措施；11.8测试人员、审核人员签字及测试日期。附录