ICS23.140 J72 中华人民共和国国家标准 GB/T28246—2012 高 炉煤气能量回收透平膨胀机 Topgaspressurerecoveryturbineexpander 2012-03-09发布 2012-07-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国风机标准化技术委员会(SAC/TC187)归口。 本标准起草单位:西安陕鼓动力股份有限公司、沈阳鼓风机集团股份有限公司。 本标准主要起草人:梁淑雯、梅元平、柳黎光、陈凤义、郑华、丁如义。 ⅠGB/T28246—2012 高炉煤气能量回收透平膨胀机 1 范围 本标准规定了轴流式高炉煤气能量回收透平膨胀机(以下简称膨胀机)的基本设计、联轴器和护罩、 控制和仪表、检查与试验、保证、涂装和包装与运输的最低要求。 本标准适用于介质为高炉煤气,其粉尘含量不大于10mg/Nm3的膨胀机。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是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 GB/T2888 风机和罗茨鼓风机噪声测量方法 GB/T3766 液压系统通用技术条件 GB/T6557 挠性转子机械平衡的方法和准则 GB/T9239.1 机械振动 衡态(刚性)转子平衡品质要求 第1部分:规范与平衡允差的检验 GB/T12467.3 金属材料熔焊质量要求 第3部分:一般质量要求 GB/T13306 标牌 GB/T26137—2010 高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验 JB/T1265 25MW~200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术条件 JB/T4365 专用的润滑、轴密封和控制油系统 JB/T6887 风机用铸铁件技术条件 JB/T8467 锻钢件 超声波探伤方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 高炉煤气能量回收透平膨胀机 topgaspressurerecoveryturbineexpander 利用高炉煤气的绝热膨胀将其压力能和热能转化为机械能的透平机械。 3.2 工作转速nr workingspeed 在设计工况下膨胀机功率输出轴的转速。 3.3 最高连续工作转速nmax max.continuousoperatingspeed 膨胀机在规定工况范围内允许连续运行的最高转速(r/min)。一般情况下,该转速依据被驱动的 耗功机械的最高连续工作转速来确定,nmax≤1.05nr。 3.4 最低连续工作转速nmin min.continuousoperatingspeed 膨胀机转子在规定工况范围内允许连续运行的最低转速(r/min)。 1GB/T28246—2012 3.5 跳闸转速nt tripspeed 膨胀机的独立超速紧急装置动作,自动切断气源时的运行转速(r/min)。电气控制跳闸取 nt=1.08nr;机械控制跳闸nt=1.10nr。 3.6 超速试验转速ns overspeedtestspeed 对膨胀机转子的安全可靠性进行验证时的转速(r/min),一般取ns=1.15nr。 3.7 膨胀机转子 rotorofexpander 含有一定能量的高炉煤气经膨胀加速推动转子作旋转运动,将获得的机械功以旋转方式传递给耗 功机械的部件。 3.8 危急遮断器 emergencybreaker 当转子转速达到超速设定值时,立即能触发超速保护系统的控制或遮断的部件。 3.9 盘车装置 barringgear 膨胀机启动时提供扭矩使转子从静止进入低速运转状态,或在膨胀机热运行停机时,带动转子以低 转速旋转,以防止冷却不均匀造成转子弯曲变形的驱动部件。 3.10 设计运行工况 designoperationcondition 在设计工作转速下所对应的运行参数为设计运行工况。该工况通常是卖方提供性能保证的运 行点。 说明: ○———工作点; //———允许工作范围。 图1 速度定义示意图 4 基本设计 4.1 通则 4.1.1 根据进气状态,膨胀机可分为湿式、干式和干湿两用膨胀机。其结构一般设计为下进气、下排气 或径向进气、轴向排气的单吸双支结构,下进气、下排气双吸双支结构等。 2GB/T28246—2012 4.2 一般要求 4.2.1 膨胀机的进口工况应稳定,其压力波动值应保持在±10.0kPa范围内。 4.2.2 膨胀机及其辅助设备应确保在启动、停机及瞬时超负荷的情况下安全运行,在规定的使用条件 下,连续工作时间应不少于三年。 4.2.3 静叶调节机构、轴承结构、轴端密封及油系统的设计应考虑在膨胀机及其辅助设备运行或停机 期间能防止湿气、粉尘及杂质的侵入。 4.2.4 膨胀机应提供起吊环、吊环螺钉、顶起螺钉及导杆。在中分面上顶起螺钉接触处,应加工出凹坑 或采取其他措施,以防顶起上半机壳时损坏结合表面。 4.2.5 膨胀机及其辅助设备的布置及结构应便于操作及维护,并留有足够的空间。 4.2.6 润滑、动力油系统及其相关部件应按有关规定配备有加热、冷却功能,其设计规范按表1。 表1 冷却系统水程设计规范 项 目 设 计 参 数 管内水速 1.5m/s~2.5m/s 最高允许工作压力(表压) 0.7MPa 试验压力(1.5倍最高允许工作压力)(表压) 1.05MPa 最大压力降 0.1MPa 最高进口温度 35℃ 最高出口温度 50℃ 最大温升 20℃ 最小温升 10℃ 水程污垢系数封闭循环(净化)水 0.85×10-4m2K/W 一般冷却水 1.7×10-4m2K/W 碱水 3.4×10-4m2K/W 碳钢壳体腐蚀裕度 3mm 4.2.7 当对膨胀机及其配套设备的噪声有要求,需要提供消声、隔声装置时应由买卖双方协商。 4.3 铸件 膨胀机铸件的技术要求应按JB/T6887规定。 4.4 焊接件 焊接零件(包括管道)的材料应具有良好的焊接性能,焊接辅料必须与母材相熔。焊接件的检查和 试验应按GB/T12467.3执行。 4.5 机壳 4.5.1 机壳一般采用水平剖分结构,铸造或钢板焊接而成。 4.5.2 在设计机壳厚度时,如果机壳不是耐腐蚀材料,则至少应预留有3.2mm的裕度。 4.5.3 应对机壳和接管所构成的系统进行热应力和热平衡计算,以保证其始终处于稳定状态。 4.5.4 与机壳相连接的部件,连接前应进行消除应力处理。 3GB/T28246—2012 4.5.5 机壳加工完成后应进行水压试验,其试验压力(表压)不低于最高工作压力的1.5倍。 4.5.6 机壳支腿应有一定的稳定性,并具有吸收(或减少)由于热膨胀而引起的机壳热变形的功能。机 壳的四个支腿应设置在下机壳的中分面附近,并布置在膨胀机轴线两侧。 4.5.7 上下机壳之间应用预紧螺柱联结。预紧螺柱的预紧应力应不超过螺柱材料最小屈服极限的 0.75倍。 4.5.8 机壳上的接管应采用法兰连接或加工出平面后用螺柱连接。 4.5.9 应避免采用螺栓贯通孔。当选用双头螺柱连接时,螺纹孔不应穿透机壳,其剩余母材应有足够 的厚度和腐蚀裕度。 4.6 静叶承缸 4.6.1 双支撑结构机壳内置有水平剖分结构的静叶承缸,其两端与机壳支撑连接: a) 进气端与机壳之间采用止口定位,排气端沿机壳定位孔可轴向自由滑动; b)排气端另外还配备有扩压段,与机壳之间采用止口定位连接,构成排气通道。 4.6.2 静叶承缸与机壳之间应形成一个密闭的调节腔,进、排气室的煤气不得泄入调节腔。 4.6.3 在工作温度下,材料的力学性能应稳定,热变形小。 4.7 静叶调节机构 4.7.1 静叶调节机构为水平剖分结构,内置于由机壳和静叶承缸所形成的密闭调节腔内。在液力的驱 动下,调节机构相对膨胀机主轴作圆周或轴向移动,带动曲柄转动,达到调节静叶角度。 4.7.2 可调静叶的套筒轴承应具有自润滑功能,不得采用润滑油。 4.7.3 可调静叶与静叶承缸之间的装配应保证稳固,在气流的多次冲击作用下不得出现摇摆,但在驱 动力的作用下应能保持转动。 4.7.4 调节机构一般采用液力驱动或电力驱动。静叶应能双向灵活转动,并在明显部位设置有显示静 叶旋转角度的刻度盘。 4.7.5 调节机构贯穿机壳处应防止粉尘侵入。 4.8 转子 4.8.1 一般要求 4.8.1.1 膨胀机转子由主轴、动叶和动叶锁紧块等组成。 4.8.1.2 膨胀机的转子可以采用挠性转子或刚性转子。在运转条件下,刚性转子的临界转速 ≥1.25nr;挠性转子的一阶临界转速≤0.85nmin,二阶临界转速ncr2≥1.25nr。 4.8.1.3 动叶通过沿轮毂圆周方向均匀分布的轴向叶根槽嵌镶在轮毂上,并用锁紧装置轴向定位。 4.8.1.4 转子需进行横向振动及扭曲振动分析计算,装配后应进行动平衡校正。 4.8.2 主轴 4.8.2.1 由经热处理的整体锻钢件加工而成,也可采用焊接空心轴结构: a) 锻钢制主轴应进行化学成分分析和力学性能检验; b)膨胀机的主轴件应符合JB/T1265的规定。其超声波检查可按JB/T8467执行。 4.8.2.2 在主轴上测量径向轴振动和轴向位移的传感环面,应与轴承相配合的轴颈同轴,其表面不得 用硬物刻划符号,不得有造成表面不连续的油孔或键槽。该环面不得喷镀、涂镀或装设轴套,其最终表 面粗糙度Ra值应为0.4μm~0.8μm。该环面应进行退磁处理,其电的和机械的综合跳动值应不超过 最大许可峰—峰振幅值的25%或