T-ZZB 3468-2023 电机制动氢气透平膨胀机

T/ZZB3468—2023电机制动氢气透平膨胀机Hydrogenturboexpanderbrakedbygenerator浙江省质量协会发布IT/ZZB3468—2023 12规范性引用文件 13术语和定义 24结构组成与基本参数 25基本要求 46技术要求 57检验方法 68检验规则 89标志、包装、运输和贮存 9 T/ZZB3468—2023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》的规定起请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由浙江省质量协会归口。本文件主要起草单位：杭州杭氧膨胀机有限公司。本文件参与起草单位：杭氧集团股份有限公司、东华能源（张家港）新材料有限公司、浙江卫星能源有限公司、杭州汉德质量认证服务有限公司。本文件主要起草人：陈克平、肖宏远、李海辉、戴国军、杨冬冬、杨卫东、高军、付栋梁、吴立群、沈孝、董笠、杜渐杨、虞孟群、许则勤、傅磊。本文件评审专家组长：阮建国。T/ZZB3468—20231电机制动氢气透平膨胀机本文件规定了电机制动氢气透平膨胀机（以下简称膨胀机）的术语和定义、结构组成与基本参数、基本要求、技术要求、检验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存及质量承诺。本文件适用于进气压力不大于10MPa，进气温度不高于350℃的富氢气体介质，采用油轴承，经减速箱传动并由发电机制动，额定发电功率不大于30000kW的透平膨胀机。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/T755旋转电机定额和性能GB/T1029三相同步电机试验方法GB/T1032三相异步电动机试验方法GB/T2888风机和罗茨鼓风机噪声测量方法GB/T2900.25电工术语旋转电机GB/T2900.35电工术语爆炸性环境用设备GB/T3190变形铝及铝合金化学成分GB/T3620.1钛及钛合金牌号和化学成分GB/T3836.1爆炸性气体环境用电气设备第1部分：设备通用要求GB/T3836.2爆炸性气体环境用电气设备第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB/T3836.3爆炸性气体环境用电气设备第3部分：由增安型“e”保护的设备GB/T3836.4爆炸性气体环境用电气设备第4部分：由本质安全型“i”保护的设备GB/T3836.5爆炸性气体环境用电气设备第5部分：由正压外壳“p”保护的设备GB/T3836.8爆炸性气体环境用电气设备第8部分：由“n”型保护的设备GB/T6388运输包装收发货标志GB/T8196机械安全防护装置固定式和活动式防护装置的设计与制造一般要求GB/T8542高速齿轮传动装置技术规范GB/T9239.12机械振动转子平衡第12部分：具有挠性特性的转子的平衡方法与允差GB/T10465稀油润滑装置技术条件GB/T10606空气分离设备术语GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB/T21109.1过程工业领域安全仪表系统的功能安全第1部分：框架、定义、系统、硬件和软件要求GB/T21109.2过程工业领域安全仪表系统的功能安全第2部分：GB/T21109.1的应用指南T/ZZB3468—20232GB/T21109.3过程工业领域安全仪表系统的功能安全第3部分：确认要求的安全完整性等级GJB2218A航空用钛及钛合金棒材和锻坯规范YS/T479一般工作用铝及铝合金锻件HG/T20513仪表系统接地设计规范JB/T6443.1－2006石油、化学和气体工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机第1部分：一般要求JB/T6443.2－2006石油、化学和气体工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机第2部分：离心与轴流式压缩机JB/T9147膜片联轴器JB/T11289－2012干气密封技术条件JB/T11847－2014透平膨胀机技术条件NB/T47013.5承压设备无损检测第5部分：渗透检测3术语和定义GB/T2900.25、GB/T2900.35、GB/T10606界定的及下列术语和定义适用于本文件。3.1电机制动氢气透平膨胀机hydrogenturbo-expanderbrakedbygenerator富氢流体流经喷嘴和叶轮膨胀，同时对外输出的功采用发电机制动的旋转机械。3.2正常工作点normaloperatingpoint预期长期运行并按最佳效率优化的工作点。3.3富氢气体hydrogen-richgas主要由氢气组成，氢含量大于50%（摩尔比）且摩尔质量不大于12的气体介质。4结构组成与基本参数4.1结构组成膨胀机由主机机头、减速箱、联轴器、发电机、控制系统等组成，其结构型式为图1所示。T/ZZB3468—202334.2基本参数膨胀机基本参数为：Q—体积流量（m3/h，0℃,0.101325MPaA）P1—进气压力（MPaA）P2—排气压力(MPaA)4.3使用条件4.3.1含氢一级密封泄漏气不得直接对外排放，必须排往火炬。4.3.2隔离气须为惰性气体，且最低压力必须高于泄漏管网压力0.03MPa及以上。4.3.3如果设置有二级密封，则二级密封必须为惰性气体，且二级泄漏气高空排放管应高于附近有人员作业的最高设备的2m以上。4.3.4氢气设备与管道上法兰间的跨接电阻应小于0.03Ω。4.3.5氢气管道内表面应无毛刺、铁锈、焊渣和污垢等。4.3.6氢气管道应经试压合格。4.3.7装置运转前必须用惰性气体置换，置换后氧的体积分数不高于0.5%。4.3.8氢气系统动火检修，应保证系统内部和动火区域的氢气体积分数不高于0.4%。T/ZZB3468—202344.3.9对氢气设备管道和阀门等连接点应进行泄漏检查，应使用中性肥皂水或便携式可燃气体检测仪进行漏气检查合格。4.3.10氢气系统停运后，应使用盲板或其它有效隔离措施隔断与运行设备的联系，应使用氧气体积分数不高于3%的惰性气体进行置换吹扫。5基本要求5.1研发设计5.1.1应采用计算机辅助设计软件对流体动力学进行优化设计。5.1.2应采用计算机辅助设计软件对叶轮、蜗壳等旋转部件和承压部件进行强度分析。5.1.3应采用计算机辅助设计软件对轴承转子系统动力学进行分析。5.1.4产品核心部件除易损件、消耗件外，设计使用寿命应不少于20年，连续运行时间不少于3年。5.1.5机组设计必须考虑各法兰管口上所允许的管道负荷应符合JB/T6443.2－2006附录2E的规5.2原材料和零部件5.2.1叶轮应采用铝合金或钛合金；铝合金化学成分应符合GB/T3190的要求，力学性能应符合YS/T479的要求；钛合金化学成分应符合GB/T3620.1的要求，力学性能符合GJB2218A的要求。5.2.2与氢气介质直接接触的材料应符合JB/T6443.1-2006中2.2.1.9的规定。5.2.3喷嘴导叶宜采用20Cr13或XM-19，蜗壳材料应采用奥氏体不锈钢。5.2.4喷嘴导叶应选用可调型式。5.2.5电机性能应符合GB/T755的规定，防爆结构及标志应符合GB/T3836.1、GB/T3836.2、GB/T3836.3、GB/T3836.4、GB/T3836.5、GB/T3836.8的规定。5.2.6仪表及传感器应符合GB/T21109.1、GB/T21109.2、GB/T21109.3的规定，防爆结构及标志应符合GB/T3836.1、GB/T3836.2、GB/T3836.3、GB/T3836.4、GB/T3836.8的规定。5.2.7电控箱/柜防爆结构及标志应符合GB/T3836.1、GB/T3836.2、GB/T3836.3、GB/T3836.4、GB/T3836.5、GB/T3836.8的规定。5.2.8供油系统宜符合GB/T10465的规定。5.2.9齿轮传动装置应符合GB/T8542的规定。5.2.10膜片式联轴器应符合JB/T9147的规定。联轴器应设有安全防护装置，其应符合GB/T81965.3工艺装备5.3.1应具备加工三维扭曲叶片的五轴联动加工中心。5.3.2应具备表面加工粗糙度不低于2μm的磨床。5.3.3应具备对叶轮、主轴进行动平衡试验的装备。5.4检验检测5.4.1应具备金属材料化学成份及力学性能测试设备。5.4.2应具备承压壳体强度试验、气密性试验的测试设备。5.4.3应具备箱体振动烈度检验的测试设备。5.4.4应具备验证叶轮在超速条件下材料强度试验设备。T/ZZB3468—202355.4.5应具备叶轮、主轴及齿面无损检测设备。5.4.6应具备机组机械运转测试的试验平台。6技术要求6.1外观6.1.1各零部件必须经检查合格，外购件、外协件必须有合格证明文件方可进行装配。6.1.2机组外观检查表面应无影响设备使用性能的严重磕碰伤，紧固件不应有松动、缺失等现象。6.1.3碳钢零件外表面需涂上底漆和面漆，表面涂漆后，涂层应光洁、完好，不应有剥落、碰伤。6.1.4各气管、水管、油管的对外接口在发运前应封口。6.1.5各仪表测点及阀门应有不锈钢位号牌标识。6.1.6机组上氢气管线架空铺设，各电缆管线得到有效保护。6.1.7机组各管线布置整齐，设备便于检修。6.1.8齿轮传动装置及电动机应在明显的位置用红色箭头表示转子的旋转方向。6.2性能要求6.2.1在正常工作点运行时，膨胀机效率应达到协议约定的保证效率，该保证值不低于设计预测效率6.2.2无负载机械运转试验时间不少于4小时，运转期间轴承温度不大于设计图样规定。6.2.3振幅值6.2.3.1机组轴振应不大于公式（1）计算的振幅值要求或者25.4μm，取两者的最小值。A≤25.4·i....................................(1)A——轴的振动双振幅值,单位为微米(μm)N——额定转速(或最高连续转速),单位为转每分(r/min)振动探头检测区域的电气与机械综合径向跳动是不得高于公式（1）中的1/4或6.35μm中的较高者，电气与机械综合轴向跳动不得高于12.7μm。如果卖方能够证明存在着电的或机械的径向跳动，对振动测量值形成外加干扰，则在工厂试验时，所测得振幅信号可以夭量地减去由式（1）计算所得的最大试验值的25%或6.35μm二者中的较大者；如果采用了例如金属喷镀铝等降低电气跳动的处理工艺，导致电气径向跳动无指向性，则该干扰应该用数学方法减去。6.2.3.2箱体振动烈度应不大于2.5mm/s。6.2.4噪声要求在工作状态下，膨胀机的噪声值（声压级）不大于89dB(A)。6.3膨胀机本体6.3.1蜗壳宜采用整体铸造，也可采用焊接方式。蜗壳应做强度试验和气密性试验。试验结果以无变形、无泄漏为合格。T/ZZB3468—202366.3.2高速转子动平衡应不低于GB/T9239.12中G1级精度，低速转子（转速≤3100r/min）不低于GB/T9239.1中G2.5级精度。6.3.3叶轮应做超速试验和无损探伤检测，残余变形量应不大于0.025%，无损探伤检查不得有裂纹等缺陷。6.3.4采用经校准的磁强计测定的主轴自由空气剩磁强度不大于5Gs。6.3.5主轴应经无损检测，具体要求按图样及技术文件的规定。6.3.6旋转零件和静止零件之间的运转间隙按图样规定。6.3.7机组各部位的机械及仪表装配间隙应符合项目技术图样规定。6.3.8机组发运前，应进行校接线检查，确保接线正确、可靠，仪表量程设置正确。6.4干气密封泄漏量应符合JB/T11289－2012中5.3.1的规定。6.5控制系统6.5.1机组与上位机控制系统联接后，具备紧急停车及安全联锁功能。6.5.2就地仪表接地应符合HG/T20513的相关规定。6.5.3膨胀机应具备下列仪表：a）转速测量探头至少3个；b）高速轴振动测量探头至少2个；c）轴位移测量探头至少2个；d）主机供油压力测量至少3个；e）干气密封泄漏气量测量至少3个；f）制动电机的绕组测温；g）齿轮箱的径向和止推轴承测温及其备用仪表；h）制动电机的径向轴承测温及其备用仪表。6.6配套部机6.6.1供油系统供油装置应设置可切换使用的双油泵。在油泵切换时的保压设备宜采用囊式蓄能器，在备用泵加速期间或电动机驱动泵至少4秒钟期间，囊式蓄能器应能满足系统供油压力保持在联锁停机值之上，高位油箱应至少能提供3min正常工况供油量。6.6.2发电机额定功率应不低于最大持续输入功率（即最大持续轴功率减去齿轮传动装置、联轴器等各种功率传递损失）的110%。制造商提供的电机试验结果应符合GB/T1029或GB/T1032的要求。7试验方法7.1外观采用目视检查。7.2性能要求T/ZZB3468—202377.2.1效率7.2.2无负载机械运转试验在设计转速下做4小时无负荷机械运转。试验后拆检膨胀机，不允许有影响质量的缺陷。7.2.3振动测量7.2.3.1轴的振动测量采用非接触式仪器,测量方法按JB/T6443.1－2006中4.3.6的规定。7.2.3.2箱体振动测量采用非接触式仪器，测量方法按JB/T6443.1－2006中4.3.6的规定。7.2.4噪声测量测量方法参照GB/T2888的规定。7.3膨胀机本体7.3.1蜗壳压力试验蜗壳强度检测介质为水，试验压力为最高工作压力的1.5倍且不低于0.14MPa，至少保压30被浸没水中至少30min，目测是否泄漏。如试验零件预计在运行温度下的材料强度低于该材料在试验温度下的强度，则水压试验的压力应再乘一个系数，该系数由材料在试验温度下的许用工作应力除以额定运行温度下许用工作应力获得。7.3.2动平衡按GB/T9239.12的规定。7.3.3叶轮超速试验按120%额定转速做超速试验，达到规定转速后维持1min，超速完成后检测其残余变形量，并按NB/T47013.5的规定做PT渗透检查。7.3.4剩磁用手持式高斯仪测主轴测振面剩磁。7.3.5主轴无损检测按NB/T47013.5的规定。7.3.6运转间隙零件装配后的迷宫密封间隙采用塞尺检查；轴承径向间隙采用抬轴法或压铅法检查；轴承止推间隙采用百分表检查，将轴推至止推两侧极限位置进行测量。7.3.7机械及仪表装配间隙机械装配间隙采用塞尺检查，标准量具无法直接检查时采用压铅法检查。仪表装配间隙根据仪表安装说明要求，采用万用表或百分表进行检查。T/ZZB3468—202387.3.8校接线采用万用表检查仪表至接线端子之间接线是否正确、可靠，对照I/O监控数据表检查各仪表量程是否正确。7.4干气密封按制造商提供的质量证明文件进行审核。采用流量计检测泄漏量，合同工况下干气密封性能由制造商采用单独的试验获得验证。7.5控制系统7.5.1膨胀机运行，与上位机控制系统联接后，观察是否具备紧急停车及安全联锁功能。7.5.2就地仪表接地采用目测法。7.5.3目测膨胀机配置仪表类型及数量。7.6配套部机7.6.1供油系统按制造商提供的质量证明文件进行审核。7.6.2发电机按制造商提供的质量证明文件进行审核。8检验规则检验分为出厂检验和验收检验8.1出厂检验电机制动透平膨胀机每套机组均需经出厂检验，出厂检验合格后方能出厂，并附有产品合格证。出厂检验检验项目、技术要求、试验方法按表1的规定。表1检验项目、技术要求、试验方法1√√2-√3√-4