ICS23.140 J72 中华人民共和国国家标准 GB/T29542—2013 工 业尾气能量回收透平膨胀机 Industrialoff-gasenergyrecoveryturbineexpander 2013-06-09发布 2014-01-01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、陈凤义、郑华、洪士强。 ⅠGB/T29542—2013 工业尾气能量回收透平膨胀机 1 范围 本标准规定了工业尾气透平膨胀机的基本设计、联轴器及护罩、控制和仪表、检查和试验、保证、涂 装及包装与运输的最低要求。 本标准适用于轴流式工业尾气能量回收透平膨胀机(以下简称“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/T2100 一般用途耐蚀钢铸件 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 恒态(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/T11345 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 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 高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验 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 3 术语 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 工业尾气能量回收透平膨胀机 industrialoff-gasenergyrecoveryturbineexpander 利用工业尾气(例如:裂解烟气、硝酸废气等)膨胀,将热能转化为机械能的透平机械。 3.2 工作转速 workingspeed nr 在设计工况下膨胀机功率输出轴的转速。 3.3 最低连续运行转速 mincontinuousoperatingspeed nmin 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)。 3.4 最高连续运行转速 maxcontinuousoperatingspeed nmax 1GB/T29542—2013 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。 3.5 跳闸转速 tripspeed nt 通过超速装置自动跳闸时的转速。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 over-speedtestspeed ns 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~1.2nr。 3.7 额定工况 ratedcondition 在规定的条件下,膨胀机发出额定功率的运行工况。 3.8 轴端密封 shaftendseal 限制工作介质泄漏的主轴端部密封。 4 膨胀机 4.1 要求 4.1.1 膨胀机及其辅助设备的设计应在规定的使用条件下,包括在启动、停机及瞬时超负荷的情况下 连续运行。 4.1.2 膨胀机及其辅助设备的布置和结构应便于操作及维护。 4.1.3 为便于装配和拆卸,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面。 4.1.4 静叶调节装置、轴承结构、轴端密封及油系统应设计成在膨胀机及其辅助设备运行或停机期间 能防止湿气、灰尘及杂质的侵入。 4.1.5 润滑、动力油系统及其相关部件应配备有加热、冷却功能,其设计规范见表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 最大允许工作压力(表压) 0.7MPa 试验压力(1.5倍最大允许工作压力)(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℃ 2GB/T29542—2013 表1(续) 项目 设计参数 水程污垢系数封闭循环(净化)水 0.85×10-4 m2·K/W 一般冷却水 1.7×10-4 m2·K/W 碱水 3.4×10-4 m2·K/W 碳钢壳体腐蚀裕度 3mm 4.2 铸件 膨胀机铸件的技术要求应符合JB/T6887或GB/T2100的规定。 4.3 焊接件 4.3.1 焊接零件(包括管道)的材料应具有良好的焊接性能,焊接辅料应与母材相熔。焊接件的检查和 试验应符合GB/T12467.3的规定。 4.3.2 需要进行超声波无损探伤的焊缝,其超声波无损探伤方法和质量要求应符合GB/T11345的 规定。 4.4 机壳 4.4.1 设计 4.4.1.1 机壳允许最高工作压力至少为最高进口压力(表压)的1.25倍。 4.4.1.2 应对机壳与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。 4.4.1.3 与机壳相连接的部件连接前应进行消应力处理。 4.4.1.4 承压机壳加工后应进行水压试验,其试验压力应不低于最高工作压力(表压)的1.5倍。 4.4.2 机壳材料 4.4.2.1 当工作介质为无毒、无腐蚀和不易燃烧气体时,材质可按下列条件选取: a) 介质的压力大于2.5MPa(表压),或温度高于350℃的膨胀机机壳可由高强度合金钢质材料 制造。 b) 介质的压力小于2.5MPa(表压),高于0.5MPa(表压),或温度在260℃以下的膨胀机机壳可 由球墨铸铁或焊接性能好的碳素结构钢或低合金结构钢制成。 c) 介质的压力小于0.5MPa(表压),或温度在260℃以下的膨胀机机壳可由铸铁制造。 4.4.2.2 当工作介质为有腐蚀气体时,应采用不锈钢铸造结构。 4.4.3 机壳连接件 4.4.3.1 焊接到机壳上的连接件应符合机壳的材质要求。 4.4.3.2 所有接管的焊接应在水压试验前完成。 4.4.3.3 对于有毒、有腐蚀或可燃的工作介质,不宜采用螺纹连接。 4.5 外力及外力矩 4.5.1 膨胀机各管口所能承受的外力和外力矩可按式(A.1)和式(A.2)计算选取并以表格形式列出。 4.5.2 机壳和支腿应具有足够的强度和刚度,以承受许用外力和外力矩。 3GB/T29542—2013 4.6 转子 4.6.1 膨胀机转子一般采用挠性轴,也可以采用刚性轴。在运转条件下,刚性转子的一阶临界转速 ncr1≥1.25nr。挠性转子的一阶临界转速ncr1≤0.85nmin,二阶临界转速ncr2≥1.25nr。 4.6.2 转子需进行超速试验,超速时间不少于1min。 4.6.3 转子需进行横向振动及轴系扭曲振动分析计算,装配后应进行动平衡校正。当结构采用能拆卸 的独立轮盘,轮盘应在装配前单独做动平衡。 4.6.4 主轴一般用锻钢制成。当工作介质为高温或腐蚀性气体,主轴应采用耐高温或耐腐蚀的锻钢。 4.6.5 在主轴上探测径向轴振动和轴向位移的传感环面应和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。该环面应经退磁处理,使其电的和机械的综合跳动值不超过最大 许可峰-峰振幅值的25%或下列值(两值中取较大者): a) 径向振动探头探测的传感环面:6μm。 b) 轴位移探头探测的传感环面:13μm。 4.6.6 经过退磁或其他方法处理的轴振动测量环面,其剩磁不得超过0.0005T(5Gs)。 4.6.7 推力盘两止推表面的表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm,推力盘任一侧表面总的轴向跳动不 应超过13μm。 4.7 级间密封 定子和转子之间的密封应为迷宫式密封。密封片装在定子或转子上。密封片的安装应便于大修时 更换。 4.8 轴端密封 4.8.1 轴端密封一般采用迷宫式加注入惰性气体的充气密封,或其他型式的密封,以确保工作介质不 外泄。 4.8.2 密封的充气压力应与膨胀机的内部压力进行差压控制,以限制过量密封气体进入工作介质。最 高密封充气压力应大于或至少应等于机壳中的滞留压力。 4.8.3 充气密封的充气系统应能在工艺流程投产之前投入运行。 4.9 轴承和轴承箱 4.9.1 在整个允许的间隙范围内,径向轴承应能提供足够的阻尼,以保证膨胀机在规定的运行转速范 围内(包括临界转速)空载或负载运行时,转子的振动不超过规定的最大峰-峰振幅值。 4.9.2 止推轴承应采用在轴衬体上镶有轴承合金(巴氏合金)的多块瓦结构,以承受双向相等的轴向推 力。当瓦块之间的厚度有较小的误差时,有自调特性的、两侧摆动的瓦块能保证每块瓦承受相等的推力 载荷。 4.9.3 推力轴承的推力盘可与主轴为一整体,也可是可更换的分体式结构。分体式推力盘与主轴之间 的配合应采用过盈配合。 4.9.4 止推轴承负荷应按不超过轴承最大额定负荷的50%选取。最大额定负荷为连续运行产生最小 允许油膜厚度的负荷或瓦块上的最高温度处不超过巴氏合金蠕变或屈服强度时的负荷,取两者之中的 较小值。 4.9.5 膨胀机的轴承箱一般采用分体式结构,通过一定的