"ГОСТ Р ИСО 8528-2-2007. Национальный стандарт Российской Федерации. Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 2. Двигатели внутреннего сгорания"
(утв. и введен в действие Приказом Ростехрегулирования от 31.10.2007 N 300-ст)

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ) и открытым акционерным обществом (ОАО) "НИИЭлектроагрегат" на основе аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 47 "Передвижная энергетика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 октября 2007 г. N 300-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 8528-2:2005 "Генераторные электроагрегаты переменного тока с поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Часть 2. Двигатели" (ISO 8528-:2005 "Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets - Part 2: Engines").

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении A

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт входит в комплекс стандартов ГОСТ Р ИСО 8528 "Электроагрегаты генераторного переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания", включающий в себя следующие части:

часть 1 - Применение, технические характеристики и параметры;

часть 2 - Двигатели внутреннего сгорания;

часть 3 - Генераторы переменного тока;

часть 4 - Устройства управления и аппаратура коммутационная;

часть 5 - Электроагрегаты;

часть 6 - Методы испытаний;

часть 7 - Технические данные для описания и расчета;

часть 8 - Электроагрегаты малой мощности. Технические требования и методы испытаний;

часть 9 - Измерение и оценка механической вибрации

часть 10 - Измерение воздушного шума методом огибающей поверхности;

часть 11 - Динамические системы непрерывного электроснабжения;

часть 12 - Аварийные источники питания для служб обеспечения безопасности.

Настоящий стандарт распространяется на двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для привода генераторов переменного тока в электроагрегатах, применяемых на суше и на море.

Настоящий стандарт не распространяется на двигатели внутреннего сгорания электроагрегатов, используемых в авиации и для приведения в движение наземных транспортных средств и локомотивов.

Требования настоящего стандарта являются приоритетными при предъявлении дополнительных требований к электроагрегатам, например, используемым для обеспечения электроэнергией больниц, высотных зданий и других объектов.

В настоящем стандарте приведены обозначения, термины и определения частоты вращения двигателей внутреннего сгорания, которые используются для привода генераторов переменного тока.

Некоторые положения настоящего стандарта могут быть использованы для электроагрегатов с другими типами первичных двигателей, например паровыми двигателями.

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ИСО 3046-1:2002 Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Характеристики. Часть 1. Стандартные условия и объявленные мощность, расход топлива и смазочного масла

ИСО 3046-4:1978 Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Характеристики. Часть 4. Регулирование частоты вращения

ИСО 3046-5:2001 Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Характеристики. Часть 5. Крутильные колебания

ИСО 8528-1:2000 Генераторные электроагрегаты переменного тока с поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Часть 1. Применение, номинальные значения и рабочие характеристики

ИСО 8528-5:2005 Генераторные электроагрегаты переменного тока с поршневыми двигателями внутреннего сгорания. Часть 5. Генераторы

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

n - частота вращения двигателя внутреннего сгорания (engine speed), мин^-1;

n_r - номинальная частота вращения (declared speed), мин^-1;

n_st - частота вращения при пуске (firing speed), мин^-1;

n_max - максимальная допустимая частота вращения (maximum permissible speed), мин^-1;

n_a - частота вращения при частичной нагрузке (partial-load speed), мин^-1;

n_{i, r} - частота вращения на холостом ходу (declared no-load speed), мин^-1;

n_{i, min} - минимальная устойчивая частота вращения на холостом ходу (lowest adjustable no-load speed), мин^-1;

n_{i, max} - максимальная устойчивая частота вращения на холостом ходу (highest adjustable no-load speed, in revolutions per minute), мин^-1;

n_{d, s} - частота настройки устройства ограничения частоты вращения (setting speed of overspeed limiting devices), мин^-1;

n_{d, o} - частота срабатывания устройства ограничения частоты вращения (operating speed of overspeed limiting devices), мин^-1;

- относительный диапазон уставки частоты вращения (related range of speed setting), %;

- диапазон уставки частоты вращения (range of speed setting), мин^-1;

- нижний диапазон уставки частоты вращения (downward range of speed setting), мин^-1;

- относительный нижний диапазон уставки частоты вращения (related downward range of speed setting), %;

- верхний диапазон уставки частоты вращения (upward range of speed setting), мин^-1;

- относительный верхний диапазон уставки частоты вращения (related upward range of speed setting), %;

v_n - скорость изменения уставки частоты вращения (rate of change of speed setting), с^-1;

- наклон регуляторной характеристики (speed droop), %;

- отклонение характеристики скорость/мощность (speed/power characteristic deviation), %;

P - мощность двигателя (engine power), кВт;

P_a - фактическая мощность двигателя (actual engine power), кВт;

P_r - номинальная мощность двигателя (declared engine power), кВт;

t_r - время срабатывания (response time), с;

p_me - среднее эффективное давление (brake mean effective pressure), кПа;

V_st - объем цилиндра двигателя (swept volume of the engine), см³.

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.2.1 номинальная частота вращения n_r: Частота вращения при номинальной мощности, соответствующая номинальному значению частоты вращения электроагрегата.

3.2.2 частота вращения при пуске n_st: Частота вращения, которую необходимо обеспечить с помощью внешнего источника энергии, независимо от системы подачи топлива, чтобы двигатель начал работать от состояния покоя в режиме самоподдерживающегося вращения.

3.2.3 максимальная допустимая частота вращения n_max: Частота вращения двигателя ниже предельного значения, установленного изготовителем для обеспечения безопасности (см. примечание 1 и рисунок 3).

3.2.4 частота вращения при частотной нагрузке n_a: Установившаяся частота вращения двигателя a при работе двигателя, % номинальной мощности

Например, при 45% мощности a = 45 (см. рисунок 2).

Для a = 45

Соответствующие значения номинальной частоты вращения и частоты вращения при частичной нагрузке определяют при неизменной уставке частоты вращения.

3.2.5 частота вращения на холостом ходу n_{i, r}: Частота вращения двигателя без нагрузки при уставке частоты вращения, аналогичной номинальной частоте вращения n_r.

3.2.6 минимальная устойчивая частота вращения на холостом ходу n_{i, min}: Минимальная частота вращения на холостом ходу, которую можно установить с помощью регулятора.

3.2.7 максимальная устойчивая частота вращения на холостом ходу n_{i, max}: Максимальная частота вращения на холостом ходу, которую можно установить с помощью регулятора.

3.2.8 частота настройки устройства ограничения частоты вращения n_{d, s}:

Частота вращения двигателя, при которой начинает работать устройство ограничения частоты вращения (см. рисунок 3).

3.2.9 частота срабатывания устройства ограничения частоты вращения n_{d, o}: Частота вращения двигателя, при которой для заданной частоты настройки происходит срабатывание ограничителя частоты вращения (см. примечание 2 и рисунок 3).

3.2.10 относительный диапазон уставки частоты вращения : Диапазон уставки частоты вращения, выраженный в процентах номинальной частоты вращения

3.2.11 диапазон уставки частоты вращения : Диапазон между максимальной и минимальной частотами вращения на холостом ходу

3.2.12 нижний диапазон уставки частоты вращения : Диапазон между частотой вращения на холостом ходу и минимальной устойчивой частотой вращения

3.2.13 относительный нижний диапазон уставки частоты вращения : Нижний диапазон уставки частоты вращения, выраженный в процентах номинальной частоты вращения

3.2.14 верхний диапазон уставки частоты вращения : Диапазон между максимальной устойчивой частотой вращения на холостом ходу и частотой вращения на холостом ходу

3.2.15 относительный верхний диапазон уставки частоты вращения : Верхний диапазон уставки частоты вращения, выраженный в процентах номинальной частоты вращения

3.2.16 темп изменения уставки частоты вращения v_n: Скорость изменения уставки частоты вращения при дистанционном управлении, выраженная в процентах относительного диапазона уставки частоты вращения в секунду

3.2.17 диапазон настройки: Диапазон частоты вращения, в котором может быть установлена частота настройки устройства ограничения частоты вращения.

Примечания

1 Предельная частота вращения - максимальная расчетная частота вращения, которую двигатель может поддерживать без риска получить повреждение.

2 Для конкретного двигателя частота срабатывания зависит от полной инерции электроагрегата и конструкции системы защиты от превышения допустимой частоты вращения.

3 100 кПа = 1 бар.

3.2.18 наклон регуляторной характеристики : Разность между номинальной частотой вращения на холостом ходу и номинальной частотой вращения при номинальной мощности для фиксированной уставки частоты вращения (см. рисунок 1), выражаемая в процентах номинальной частоты вращения

3.2.19 отклонение характеристики частота вращения/мощность : Максимальное отклонение от линейной характеристики кривой частота вращения/мощность в диапазоне мощностей от холостого хода до номинального значения, выраженное в процентах номинальной частоты вращения (см. рисунок 2).

3.2.20 характеристика зависимости частота вращения/мощность: Кривая значений установившейся частоты вращения в диапазоне мощностей от холостого хода до номинального значения в зависимости от нагрузки двигателя внутреннего сгорания (см. рисунки 1 и 2).

3.2.21 время срабатывания t_r: Период времени между моментами начала работы устройства ограничения частоты вращения и срабатыванием двигателя внутреннего сгорания.

4.1 Двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для привода генераторов переменного тока на борту судов и в прибрежных сооружениях, должны соответствовать дополнительным требованиям, которые должны быть установлены по согласованию между изготовителем и заказчиком.

Для электроагрегатов переменного тока, предназначенных для работы с нестандартным оборудованием, дополнительные требования в каждом случае должны быть согласованы между изготовителем и заказчиком.

4.2 При необходимости выполнения особых требований любых других органов (например, органов инспекции или законодательных) заказчик должен указать данный орган до размещения заказа.

Другие дополнительные требования должны быть согласованы между изготовителем и заказчиком.

Мощность на валу двигателя внутреннего сгорания (тормозная мощность - по определению ИСО 3046-1) необходимо выбирать с учетом:

а) электрической мощности, указанной заказчиком;

б) электрической мощности, потребляемой независимым вспомогательным оборудованием (см. ИСО 3046-1);

c) потерь электрической мощности в генераторе переменного тока.

Также необходимо учитывать внезапное изменение мощности вследствие появления дополнительной нагрузки, например при пуске электродвигателя, которое влияет на выходные характеристики двигателя внутреннего сгорания и генератора переменного тока.

Изготовитель должен учитывать особенности подключаемой нагрузки и располагать информацией о возможных вариантах подключения нагрузок у заказчика (потребителя).

Мощность двигателя внутреннего сгорания должна быть указана изготовителем двигателя в соответствии с требованиями ИСО 3046-1.

Эксплуатационную мощность двигателя внутреннего сгорания определяют в соответствии с требованиями ИСО 3046-1 с учетом фактических условий эксплуатации электроагрегата (см. ИСО 8528-1), особенностей его применения, номинальной мощности электроагрегата и мощности, потребляемой любым существенным независимым вспомогательным оборудованием (см. ИСО 3046-1).

Для обеспечения гарантированного бесперебойного энергоснабжения потребителей необходимо, чтобы при подключении всех одновременно работающих нагрузок фактическая мощность двигателя не превышала значения эксплуатационной мощности. Двигатель внутреннего сгорания должен обладать дополнительной мощностью для обеспечения его работы при переходных процессах. Не допускается использовать для этого мощность перегрузки по ИСО 3046-1.

Изготовитель двигателя должен сообщить изготовителю электроагрегатов следующие основные характеристики двигателя:

а) номинальную мощность по ИСО 3046-1 и условия эксплуатации;

б) номинальную частоту вращения;

в) расходы топлива и смазочного масла при нормальных условиях эксплуатации по ИСО 3046-1.

Основные характеристики, устанавливаемые изготовителем двигателя, должны быть достаточными для того, чтобы изготовитель электроагрегата и его заказчик могли сделать вывод о возможности применения двигателя в соответствующих условиях.

Для оценки возможности работы двигателя в условиях эксплуатации электроагрегата (в частности, при набросе нагрузки) необходимо вычислить среднее эффективное давление p_me, кПа, которое необходимо для цилиндров двигателя при работе электроагрегата с номинальными мощностью и частотой по формуле

где K = 1,2·10⁵ для четырехтактного двигателя и 0,6·10⁵ - для двухтактного.

Заказчик должен быть уведомлен о том, что продолжительная работа двигателя с частичной нагрузкой влияет на его надежность и ресурс.

Изготовитель двигателя должен сообщить изготовителю электроагрегата минимальную нагрузку, при которой допускается длительная работа двигателя без существенных ухудшений.

При необходимости работы электроагрегата с нагрузками, меньшими минимального значения, изготовитель двигателя должен принять решение о возможности работы двигателя с такими нагрузками и, если необходимо, дать рекомендации и предложить соответствующие меры, которые должны быть приняты.

Выбор системы управления двигателем внутреннего сгорания должен основываться на установившихся и переходных характеристиках частоты вращения, указанных заказчиком. Изготовитель электроагрегата должен гарантировать, что система управления, согласованная с изготовителем двигателя, соответствует заявленным требованиям.

Примечание 4 - Общие требования к регулятором частоты вращения и устройствам защиты от превышения частоты вращения установлены в ИСО 3046-4.

Обозначения, термины и определения характеристик частоты вращения приведены в разделе 3.

Пропорциональным регулятором является такой регулятор частоты вращения, у которого корректирующее воздействие управляющего сигнала пропорционально изменению частоты вращения. Изменение электрической нагрузки приводит к изменению частоты вращения двигателя внутреннего сгорания.

Пропорционально-интегральным регулятором является такой пропорциональный регулятор, у которого корректирующее воздействие управляющего сигнала на двигатель внутреннего сгорания зависит также от изменения частоты вращения вследствие изменения нагрузки двигателя, обусловленного изменением электрической нагрузки генератора переменного тока. Изменение частоты вращения осуществляют по интегральному действию.

При использовании этого типа регулятора изменение электрической нагрузки, как правило, не приводит к изменению частоты вращения.

Для обеспечения возможности параллельной работы электроагрегатов пропорционально-интегральный регулятор должен также работать как пропорциональный регулятор, если не предусмотрено дополнительное управление распределением нагрузки.

Пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором является такой пропорционально-интегральный регулятор, у которого воздействие управляющего сигнала зависит от скорости изменения частоты вращения (дифференцирующее действие). При использовании этого типа регуляторов изменение электрической нагрузки не приводит к изменению частоты вращения.

Для обеспечения возможности параллельной работы электроагрегатов пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор должен также работать как пропорциональный регулятор, если не предусмотрено дополнительное управление распределением нагрузки.

Общие требования к применению регуляторов частоты вращения приведены в ИСО 8528-1.

В зависимости от требований к регулированию, обусловленных применением электроагрегата, допускается использовать P, PI и PID регуляторы.

6.3.3.1 P регулятор используют для электроагрегатов классов применения G1 и G2 (см. ИСО 8528-1, раздел 7).

6.3.3.2 PI регулятор используют для электроагрегатов классов применения G1 - G4. Если данный регулятор будет использоваться в изохронном режиме, то необходимо установить дополнительное устройство распределения нагрузки.

6.3.3.3 PID регулятор используют также как регулятор PI для электроагрегатов классов применения G1 - G4, но с улучшенной переходной характеристикой. Если данный регулятор будет использоваться в изохронном режиме, то необходимо установить дополнительное устройство распределения нагрузки.

Режим приема нагрузки двигателем внутреннего сгорания главным образом зависит от типа системы подачи воздуха в зону горения (см. ИСО 8528-1, подраздел 14.2).

Изготовитель электроагрегатов должен учитывать используемый режим приема нагрузки двигателем внутреннего сгорания и генератором (см. рисунки 6 и 7 ИСО 8528-5).

В двигатель без турбонаддува воздух поступает без наддува (естественное всасывание) или нагнетается под давлением с помощью компрессора с механическим приводом. Максимально возможный наброс нагрузки для такого двигателя должен быть равен его эксплуатационной мощности.

В двигателе с турбонаддувом воздух нагнетается под давлением турбонагнетателем, приводимым в движение выхлопными газами. Для таких двигателей значение набрасываемой нагрузки определяют по среднему эффективному давлению p_me соответствующей тормозной мощности.

Двигатель внутреннего сгорания создает крутильные колебания во всей системе валов электроагрегата. Требования к крутильным колебаниям двигателей внутреннего сгорания установлены в ИСО 3046-5.

Изготовитель двигателей должен предоставить изготовителю электроагрегатов необходимую информацию, которая позволит обеспечить их надежную эксплуатацию. При расчете крутильных колебаний электроагрегат должен рассматриваться в целом (см. ИСО 8528-5).

Двигатель внутреннего сгорания создает линейные колебания, которые действуют как структурные колебания на корпус, основание, муфту и генератор переменного тока.

При необходимости изготовитель двигателя должен сообщить изготовителю электроагрегата характеристики линейных колебаний. При расчете линейных колебаний электроагрегат следует рассматривать в целом (см. ИСО 8528-5).

По запросу изготовителя электроагрегата изготовитель двигателя внутреннего сгорания должен сообщить характеристики шума (см. ИСО 8528-5).

Изготовитель двигателя внутреннего сгорания должен предоставить изготовителю электроагрегата следующие характеристики теплового баланса (для местных условий):

- температуру охлаждения двигателя внутреннего сгорания, скорость потока, а также температуру охладителя (масла, воздуха);

- температуру выхлопных газов, скорость их потока;

- рассеивание, путем излучения тепла.

Изготовитель двигателя внутреннего сгорания должен предоставить изготовителю электроагрегата необходимые данные по составам воздуха и выхлопных газов.

Изготовитель электроагрегата должен учитывать ограничения по потерям давления, установленные изготовителем двигателя внутреннего сгорания:

а) в трубах, отверстиях, устройствах открытия или фильтрации системы воздухообеспечения двигателя внутреннего сгорания;

б) в трубах, глушителях и др. для выхлопных газов.

Если пуск двигателя внутреннего сгорания должен проводиться при специфических условиях, установленных заказчиком электроагрегата или изготовителем (например, при низкой температуре окружающей среды), изготовитель двигателя внутреннего сгорания должен предоставить изготовителю электроагрегата данные, характеризующие пуск двигателя при указанных условиях, и рекомендации по использованию дополнительных средств, которые допускается использовать.

При необходимости изготовитель электроагрегата должен согласовать с изготовителем двигателя внутреннего сгорания характеристики топлива, смазки и охладителя, которые будут использоваться в процессе эксплуатации электроагрегата.

Изготовитель двигателя внутреннего сгорания должен предоставить изготовителю электроагрегата технические данные рекомендуемых топлива, смазочных материалов и охладителя.

Особое значение имеют следующие характеристики топлива:

a) плотность (кг·м^-3);

b) вязкость (Н·с·м^-3);

c) теплотворная способность (кДж);

d) цетановое число;

e) содержание ванадиевых, натриевых, кварцевых и алюминиевых оксидов (%);

f) для высоковязкого топлива - содержание серы (%).

Значения показателей системы регулирования приведены в таблице.

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам приведены в таблице A.1