汽车研发中心发动机性能实验室基础设计
关键词：发动机实验室，布局，消防，公用设备系统
前言：随着世界汽车行业的迅猛发展，许多汽车开发厂商及汽车配件行业为了进行产品开发、增强自主设计的能力并积累充实设计开发数据库都在进行建设发动机性能单向试验室。而如何更合理的的设计布局实验室，是实验室建设方案初步定为的重要一环。
1、发动机性能实验室的设计要求
通用的发动机实验室的构成大都有实验间、测控及观察室[2]，实验间内部公用系统又包括排烟
系统、通风空调系统、压缩空气系统、供油系统、循环水系统、配电系统、监控系统及消防灭火系统等。
2、实验室的整体布局设计
发动机性能实验室房间尺寸：房间总长13350mm（其中实验间长10000mm，测控及观察室长3350mm），总宽7500mm，高度6200mm（其中正负零以上5500mm，正负零以下的设备层700mm，中间由承重OA地板分隔，地板尺寸L×W×H=600×600×30mm）。实验间墙体宽155mm，采用轻钢龙骨双层石膏板并中间填充延绵，为防止破碎飞溅，在双层石膏板之间加设镀锌铁板以增加墙体抗打击强度，镀锌铁板长为实验间长度10000mm，高度为1500mm，厚4mm。
实验间的物流通道宽2100mm，设置外开双扇门， 门宽2300mm，高2130mm。人流通道宽900mm，设置外开单扇防火门，门宽900mm，高2100mm。观察窗宽3000mm，高1000mm。观察窗设置两层玻璃，里侧为有机玻璃，外侧为隔声玻璃。
实验间内设有钢筋混凝土设备基础两座，分别为测功机基础及发动机台架基础。测功机基础
尺寸L×W×H=1190×1150×600mm，预留4处Ф200圆孔。发动机台架基础尺寸L×W×H=2700×1700×400mm。
实验间内的噪声主要包括发动机的噪声、空气噪声及其他设备噪声，若未经处理将严重影响周围环境及试验人员的身体健康。
实验间的隔声可采取下列综合措施：设置双道隔声门、三层隔声窗、厚隔音墙、隔音密闭闸板门。设置进气、排气消音器及排烟消音器。实验间内部设置消音墙壁及顶棚，另外测控室、实验间之间的连通孔洞也必须进行隔声处理[3]。通过上述9种措施使实验室环境的环境噪声及测控室噪声达到下述指标：测控室噪声值小于汽车消音器62dB(A)，离实验间20m处的噪声值小于50dB(A)。
3、实验室的消防灭火系统
实验间的灭火系统为独立的气体灭火系统，气体为IG541混合气体。系统采用组合分配全淹没式灭火方式。
1）基本设计参数
①系统储存压力：15MPa；
②喷头入口压力：Pc2.0MPa；
③系统启动气源：N2；
④储瓶间应是防护区域外的独立房间，且直通疏散通道，并设有能关闭的门和应急照明灯；
⑤防护区的围护结构及门窗的耐火极限不应低于0.5h，围护结构及门窗的允许压强不小于1.2KPa，且防护区的门应向外开且能自动关闭[4]；
⑥防护区应设置泄压口。
2）设计技术参数见下表：
3）实验间内的气体灭火设备组成
在实验间内共布置4个气体喷头，2个点型光电感烟火灾探测器及2个点型感温火灾探测器。气体灭火管道管材为镀锌钢管，外涂红防锈漆，螺纹连接。
4）控制方式及工作原理
气体灭火系统的控制，要求同时具有气动启动、电气气动及应急机械手动气动三种方式：
①气动启动工作原理：
当实验间内的两个火灾探测器同时发出火灾信号，自动灭火控制器立即发出信号指令，打开该实验间区域的启动钢瓶，瓶中的高压氮气分为两路，一路经气路单向阀打开该区选择阀，一路直接打开灭火剂储存瓶组，施行该实验间灭火。
②电气手动气动方式：
将灭火控制柜面板上的启动方式转换开关置于半自动位置，手动按动灭火系统启动按钮，使该实验间的选择阀及灭火剂储存瓶组瓶头阀打开，便可实施电气手动启动灭火功能。其优点是可根据火灾现场及人员撤退情况，适时释放灭火剂。
③应急机械手动启动方式
当气动启动及电气手动启动功能失效时，工作人员可在设备现场实施应急手动，以打开该实
验间的选择阀及瓶头阀，进行灭火。
紧急启动切断盒用来被保护区现场，人为应急启动灭火系统或停止灭火系统的启动。
5）实验间气体消防设计计算清单见下表：
4、实验室的排烟及通风系统
1)排烟系统
实验间内共设置5处设备排烟管道，管径分别为DN400（3个），DN40（2个），管材为2mm不锈钢管，氩弧焊连接，外加玻璃棉，末端设置手动阀门调节排烟量。排烟管末端中心距地面500mm。 5路排烟支管最终汇成1路DN400总排烟管连接至实验间上方二层设备间排烟风机。排烟风机型号：FDHF-TH 450C，风量为6700m3/h，全压2300Pa，功率11KW，耐温300℃。
2)通风空调系统
实验间内设置空调送风口及回风口各一处，尺寸均为1600×1000mm，空调送回风量为2270
0m3/h，新风量6700m3/h 。新风直接引自室外，夏季新风参数：34.9℃DB，25.5℃WB，冬季新风参数：13.1℃DB。
空调机布置在实验栋二层设备间，设备基础尺寸：4500mm×2400mm。
夏季空调送风参数：20℃DB，空调机制冷量：171kW，冷冻水流量：490L/min ；
冬季空调送风参数：20℃DB，空调机制热量：52.5kW，热水流量：75L/min(60-50℃)。
5、实验室的配电系统
—1、照明配电
—实验间内共设置6个照明灯，每个照明灯80W，共计0.48KW。
—2、工艺配电
—实验间两侧各设置有5个220V两相插座及2个380V三相插座。
6、实验室的压缩空气系统
实验间内共设置9处压缩空气管布置在实验间两侧，支管管径DN15，干管管径DN25。压缩空气管道管材为镀锌钢管，螺纹连接。
实验室用气量负荷率取0.2，需要压缩空气总量为4.56Nm3/min。
7、实验室的循环水系统
有一路DN80的循环水供回水管进入实验间，分为两路支管，沿地面分布在发动机基础两侧，末端设置蝶阀，管径均为DN65。循环水管材为镀锌钢管，焊接。
循环水系统采用开式系统。室外设置开式冷却塔，冷、热水池，循环泵组及加药设置等。实验室循环用水量负荷率取0.4，需要循环水用水量100m3/h。
8、实验室的供油系统
有8路供油管道进入实验间，分布在实验间一侧，末端汇成一路，设置紧急切断阀（压缩空气控制），并沿地面延伸至发动机基础一侧。供油管管径DN20，管材为不锈钢管（SUS304），氩弧焊接。
实验栋二层设置储油室，长8000mm，宽3000mm，并与实验栋二层设备间用防火墙隔离。储油室内部设置不锈钢日用油箱9个。油箱尺寸Ф400×500H，容积70L，油箱台架高1000mm。油箱配置有补油管、输油管、溢流管、放空管，通气管液位显示计等。在室外地下预埋一处不锈钢紧急排油箱，有效容积630L。与储油室中油箱的溢流管、放空管连接。
油箱的自动控制系统包括（1）根据对油箱的液位监控，控制油泵房内供油泵的启停；（2）对油箱内的液位上、下限的报警监控；（3）地震时对油箱阀门的控制：补油管紧急切断阀关闭，油箱放空阀开启。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，1999.
[2]安相壁.汽车试验工程[M].长沙：国防工业出版社，2005.
[3]罗新民．汽车发动机试验室的设计.重庆重型汽车研究院.测试技术.
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