T/ZZB3468—2023電機制動氫氣透平膨脹機Hydrogenturboexpanderbrakedbygenerator浙江省質量協(xié)會發(fā)布IT/ZZB3468—2023 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 24結構組成與基本參數(shù) 25基本要求 46技術要求 57檢驗方法 68檢驗規(guī)則 89標志、包裝、運輸和貯存 9 T/ZZB3468—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由浙江省質量協(xié)會歸口。本文件主要起草單位：杭州杭氧膨脹機有限公司。本文件參與起草單位：杭氧集團股份有限公司、東華能源（張家港）新材料有限公司、浙江衛(wèi)星能源有限公司、杭州漢德質量認證服務有限公司。本文件主要起草人：陳克平、肖宏遠、李海輝、戴國軍、楊冬冬、楊衛(wèi)東、高軍、付棟梁、吳立群、沈孝、董笠、杜漸楊、虞孟群、許則勤、傅磊。本文件評審專家組長：阮建國。T/ZZB3468—20231電機制動氫氣透平膨脹機本文件規(guī)定了電機制動氫氣透平膨脹機（以下簡稱膨脹機）的術語和定義、結構組成與基本參數(shù)、基本要求、技術要求、檢驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和貯存及質量承諾。本文件適用于進氣壓力不大于10MPa，進氣溫度不高于350℃的富氫氣體介質，采用油軸承，經(jīng)減速箱傳動并由發(fā)電機制動，額定發(fā)電功率不大于30000kW的透平膨脹機。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T755旋轉電機定額和性能GB/T1029三相同步電機試驗方法GB/T1032三相異步電動機試驗方法GB/T2888風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法GB/T2900.25電工術語旋轉電機GB/T2900.35電工術語爆炸性環(huán)境用設備GB/T3190變形鋁及鋁合金化學成分GB/T3620.1鈦及鈦合金牌號和化學成分GB/T3836.1爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第1部分：設備通用要求GB/T3836.2爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備GB/T3836.3爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第3部分：由增安型“e”保護的設備GB/T3836.4爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第4部分：由本質安全型“i”保護的設備GB/T3836.5爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第5部分：由正壓外殼“p”保護的設備GB/T3836.8爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備第8部分：由“n”型保護的設備GB/T6388運輸包裝收發(fā)貨標志GB/T8196機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置的設計與制造一般要求GB/T8542高速齒輪傳動裝置技術規(guī)范GB/T9239.12機械振動轉子平衡第12部分：具有撓性特性的轉子的平衡方法與允差GB/T10465稀油潤滑裝置技術條件GB/T10606空氣分離設備術語GB/T13384機電產(chǎn)品包裝通用技術條件GB/T21109.1過程工業(yè)領域安全儀表系統(tǒng)的功能安全第1部分：框架、定義、系統(tǒng)、硬件和軟件要求GB/T21109.2過程工業(yè)領域安全儀表系統(tǒng)的功能安全第2部分：GB/T21109.1的應用指南T/ZZB3468—20232GB/T21109.3過程工業(yè)領域安全儀表系統(tǒng)的功能安全第3部分：確認要求的安全完整性等級GJB2218A航空用鈦及鈦合金棒材和鍛坯規(guī)范YS/T479一般工作用鋁及鋁合金鍛件HG/T20513儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)范JB/T6443.1－2006石油、化學和氣體工業(yè)用軸流、離心壓縮機及膨脹機-壓縮機第1部分：一般要求JB/T6443.2－2006石油、化學和氣體工業(yè)用軸流、離心壓縮機及膨脹機-壓縮機第2部分：離心與軸流式壓縮機JB/T9147膜片聯(lián)軸器JB/T11289－2012干氣密封技術條件JB/T11847－2014透平膨脹機技術條件NB/T47013.5承壓設備無損檢測第5部分：滲透檢測3術語和定義GB/T2900.25、GB/T2900.35、GB/T10606界定的及下列術語和定義適用于本文件。3.1電機制動氫氣透平膨脹機hydrogenturbo-expanderbrakedbygenerator富氫流體流經(jīng)噴嘴和葉輪膨脹，同時對外輸出的功采用發(fā)電機制動的旋轉機械。3.2正常工作點normaloperatingpoint預期長期運行并按最佳效率優(yōu)化的工作點。3.3富氫氣體hydrogen-richgas主要由氫氣組成，氫含量大于50%（摩爾比）且摩爾質量不大于12的氣體介質。4結構組成與基本參數(shù)4.1結構組成膨脹機由主機機頭、減速箱、聯(lián)軸器、發(fā)電機、控制系統(tǒng)等組成，其結構型式為圖1所示。T/ZZB3468—202334.2基本參數(shù)膨脹機基本參數(shù)為：Q—體積流量（m3/h，0℃,0.101325MPaA）P1—進氣壓力（MPaA）P2—排氣壓力(MPaA)4.3使用條件4.3.1含氫一級密封泄漏氣不得直接對外排放，必須排往火炬。4.3.2隔離氣須為惰性氣體，且最低壓力必須高于泄漏管網(wǎng)壓力0.03MPa及以上。4.3.3如果設置有二級密封，則二級密封必須為惰性氣體，且二級泄漏氣高空排放管應高于附近有人員作業(yè)的最高設備的2m以上。4.3.4氫氣設備與管道上法蘭間的跨接電阻應小于0.03Ω。4.3.5氫氣管道內(nèi)表面應無毛刺、鐵銹、焊渣和污垢等。4.3.6氫氣管道應經(jīng)試壓合格。4.3.7裝置運轉前必須用惰性氣體置換，置換后氧的體積分數(shù)不高于0.5%。4.3.8氫氣系統(tǒng)動火檢修，應保證系統(tǒng)內(nèi)部和動火區(qū)域的氫氣體積分數(shù)不高于0.4%。T/ZZB3468—202344.3.9對氫氣設備管道和閥門等連接點應進行泄漏檢查，應使用中性肥皂水或便攜式可燃氣體檢測儀進行漏氣檢查合格。4.3.10氫氣系統(tǒng)停運后，應使用盲板或其它有效隔離措施隔斷與運行設備的聯(lián)系，應使用氧氣體積分數(shù)不高于3%的惰性氣體進行置換吹掃。5基本要求5.1研發(fā)設計5.1.1應采用計算機輔助設計軟件對流體動力學進行優(yōu)化設計。5.1.2應采用計算機輔助設計軟件對葉輪、蝸殼等旋轉部件和承壓部件進行強度分析。5.1.3應采用計算機輔助設計軟件對軸承轉子系統(tǒng)動力學進行分析。5.1.4產(chǎn)品核心部件除易損件、消耗件外，設計使用壽命應不少于20年，連續(xù)運行時間不少于3年。5.1.5機組設計必須考慮各法蘭管口上所允許的管道負荷應符合JB/T6443.2－2006附錄2E的規(guī)5.2原材料和零部件5.2.1葉輪應采用鋁合金或鈦合金；鋁合金化學成分應符合GB/T3190的要求，力學性能應符合YS/T479的要求；鈦合金化學成分應符合GB/T3620.1的要求，力學性能符合GJB2218A的要求。5.2.2與氫氣介質直接接觸的材料應符合JB/T6443.1-2006中2.2.1.9的規(guī)定。5.2.3噴嘴導葉宜采用20Cr13或XM-19，蝸殼材料應采用奧氏體不銹鋼。5.2.4噴嘴導葉應選用可調(diào)型式。5.2.5電機性能應符合GB/T755的規(guī)定，防爆結構及標志應符合GB/T3836.1、GB/T3836.2、GB/T3836.3、GB/T3836.4、GB/T3836.5、GB/T3836.8的規(guī)定。5.2.6儀表及傳感器應符合GB/T21109.1、GB/T21109.2、GB/T21109.3的規(guī)定，防爆結構及標志應符合GB/T3836.1、GB/T3836.2、GB/T3836.3、GB/T3836.4、GB/T3836.8的規(guī)定。5.2.7電控箱/柜防爆結構及標志應符合GB/T3836.1、GB/T3836.2、GB/T3836.3、GB/T3836.4、GB/T3836.5、GB/T3836.8的規(guī)定。5.2.8供油系統(tǒng)宜符合GB/T10465的規(guī)定。5.2.9齒輪傳動裝置應符合GB/T8542的規(guī)定。5.2.10膜片式聯(lián)軸器應符合JB/T9147的規(guī)定。聯(lián)軸器應設有安全防護裝置，其應符合GB/T81965.3工藝裝備5.3.1應具備加工三維扭曲葉片的五軸聯(lián)動加工中心。5.3.2應具備表面加工粗糙度不低于2μm的磨床。5.3.3應具備對葉輪、主軸進行動平衡試驗的裝備。5.4檢驗檢測5.4.1應具備金屬材料化學成份及力學性能測試設備。5.4.2應具備承壓殼體強度試驗、氣密性試驗的測試設備。5.4.3應具備箱體振動烈度檢驗的測試設備。5.4.4應具備驗證葉輪在超速條件下材料強度試驗設備。T/ZZB3468—202355.4.5應具備葉輪、主軸及齒面無損檢測設備。5.4.6應具備機組機械運轉測試的試驗平臺。6技術要求6.1外觀6.1.1各零部件必須經(jīng)檢查合格，外購件、外協(xié)件必須有合格證明文件方可進行裝配。6.1.2機組外觀檢查表面應無影響設備使用性能的嚴重磕碰傷，緊固件不應有松動、缺失等現(xiàn)象。6.1.3碳鋼零件外表面需涂上底漆和面漆，表面涂漆后，涂層應光潔、完好，不應有剝落、碰傷。6.1.4各氣管、水管、油管的對外接口在發(fā)運前應封口。6.1.5各儀表測點及閥門應有不銹鋼位號牌標識。6.1.6機組上氫氣管線架空鋪設，各電纜管線得到有效保護。6.1.7機組各管線布置整齊，設備便于檢修。6.1.8齒輪傳動裝置及電動機應在明顯的位置用紅色箭頭表示轉子的旋轉方向。6.2性能要求6.2.1在正常工作點運行時，膨脹機效率應達到協(xié)議約定的保證效率，該保證值不低于設計預測效率6.2.2無負載機械運轉試驗時間不少于4小時，運轉期間軸承溫度不大于設計圖樣規(guī)定。6.2.3振幅值6.2.3.1機組軸振應不大于公式（1）計算的振幅值要求或者25.4μm，取兩者的最小值。A≤25.4·i....................................(1)A——軸的振動雙振幅值,單位為微米(μm)N——額定轉速(或最高連續(xù)轉速),單位為轉每分(r/min)振動探頭檢測區(qū)域的電氣與機械綜合徑向跳動是不得高于公式（1）中的1/4或6.35μm中的較高者，電氣與機械綜合軸向跳動不得高于12.7μm。如果賣方能夠證明存在著電的或機械的徑向跳動，對振動測量值形成外加干擾，則在工廠試驗時，所測得振幅信號可以夭量地減去由式（1）計算所得的最大試驗值的25%或6.35μm二者中的較大者；如果采用了例如金屬噴鍍鋁等降低電氣跳動的處理工藝，導致電氣徑向跳動無指向性，則該干擾應該用數(shù)學方法減去。6.2.3.2箱體振動烈度應不大于2.5mm/s。6.2.4噪聲要求在工作狀態(tài)下，膨脹機的噪聲值（聲壓級）不大于89dB(A)。6.3膨脹機本體6.3.1蝸殼宜采用整體鑄造，也可采用焊接方式。蝸殼應做強度試驗和氣密性試驗。試驗結果以無變形、無泄漏為合格。T/ZZB3468—202366.3.2高速轉子動平衡應不低于GB/T9239.12中G1級精度，低速轉子（轉速≤3100r/min）不低于GB/T9239.1中G2.5級精度。6.3.3葉輪應做超速試驗和無損探傷檢測，殘余變形量應不大于0.025%，無損探傷檢查不得有裂紋等缺陷。6.3.4采用經(jīng)校準的磁強計測定的主軸自由空氣剩磁強度不大于5Gs。6.3.5主軸應經(jīng)無損檢測，具體要求按圖樣及技術文件的規(guī)定。6.3.6旋轉零件和靜止零件之間的運轉間隙按圖樣規(guī)定。6.3.7機組各部位的機械及儀表裝配間隙應符合項目技術圖樣規(guī)定。6.3.8機組發(fā)運前，應進行校接線檢查，確保接線正確、可靠，儀表量程設置正確。6.4干氣密封泄漏量應符合JB/T11289－2012中5.3.1的規(guī)定。6.5控制系統(tǒng)6.5.1機組與上位機控制系統(tǒng)聯(lián)接后，具備緊急停車及安全聯(lián)鎖功能。6.5.2就地儀表接地應符合HG/T20513的相關規(guī)定。6.5.3膨脹機應具備下列儀表：a）轉速測量探頭至少3個；b）高速軸振動測量探頭至少2個；c）軸位移測量探頭至少2個；d）主機供油壓力測量至少3個；e）干氣密封泄漏氣量測量至少3個；f）制動電機的繞組測溫；g）齒輪箱的徑向和止推軸承測溫及其備用儀表；h）制動電機的徑向軸承測溫及其備用儀表。6.6配套部機6.6.1供油系統(tǒng)供油裝置應設置可切換使用的雙油泵。在油泵切換時的保壓設備宜采用囊式蓄能器，在備用泵加速期間或電動機驅動泵至少4秒鐘期間，囊式蓄能器應能滿足系統(tǒng)供油壓力保持在聯(lián)鎖停機值之上，高位油箱應至少能提供3min正常工況供油量。6.6.2發(fā)電機額定功率應不低于最大持續(xù)輸入功率（即最大持續(xù)軸功率減去齒輪傳動裝置、聯(lián)軸器等各種功率傳遞損失）的110%。制造商提供的電機試驗結果應符合GB/T1029或GB/T1032的要求。7試驗方法7.1外觀采用目視檢查。7.2性能要求T/ZZB3468—202377.2.1效率7.2.2無負載機械運轉試驗在設計轉速下做4小時無負荷機械運轉。試驗后拆檢膨脹機，不允許有影響質量的缺陷。7.2.3振動測量7.2.3.1軸的振動測量采用非接觸式儀器,測量方法按JB/T6443.1－2006中4.3.6的規(guī)定。7.2.3.2箱體振動測量采用非接觸式儀器，測量方法按JB/T6443.1－2006中4.3.6的規(guī)定。7.2.4噪聲測量測量方法參照GB/T2888的規(guī)定。7.3膨脹機本體7.3.1蝸殼壓力試驗蝸殼強度檢測介質為水，試驗壓力為最高工作壓力的1.5倍且不低于0.14MPa，至少保壓30被浸沒水中至少30min，目測是否泄漏。如試驗零件預計在運行溫度下的材料強度低于該材料在試驗溫度下的強度，則水壓試驗的壓力應再乘一個系數(shù)，該系數(shù)由材料在試驗溫度下的許用工作應力除以額定運行溫度下許用工作應力獲得。7.3.2動平衡按GB/T9239.12的規(guī)定。7.3.3葉輪超速試驗按120%額定轉速做超速試驗，達到規(guī)定轉速后維持1min，超速完成后檢測其殘余變形量，并按NB/T47013.5的規(guī)定做PT滲透檢查。7.3.4剩磁用手持式高斯儀測主軸測振面剩磁。7.3.5主軸無損檢測按NB/T47013.5的規(guī)定。7.3.6運轉間隙零件裝配后的迷宮密封間隙采用塞尺檢查；軸承徑向間隙采用抬軸法或壓鉛法檢查；軸承止推間隙采用百分表檢查，將軸推至止推兩側極限位置進行測量。7.3.7機械及儀表裝配間隙機械裝配間隙采用塞尺檢查，標準量具無法直接檢查時采用壓鉛法檢查。儀表裝配間隙根據(jù)儀表安裝說明要求，采用萬用表或百分表進行檢查。T/ZZB3468—202387.3.8校接線采用萬用表檢查儀表至接線端子之間接線是否正確、可靠，對照I/O監(jiān)控數(shù)據(jù)表檢查各儀表量程是否正確。7.4干氣密封按制造商提供的質量證明文件進行審核。采用流量計檢測泄漏量，合同工況下干氣密封性能由制造商采用單獨的試驗獲得驗證。7.5控制系統(tǒng)7.5.1膨脹機運行，與上位機控制系統(tǒng)聯(lián)接后，觀察是否具備緊急停車及安全聯(lián)鎖功能。7.5.2就地儀表接地采用目測法。7.5.3目測膨脹機配置儀表類型及數(shù)量。7.6配套部機7.6.1供油系統(tǒng)按制造商提供的質量證明文件進行審核。7.6.2發(fā)電機按制造商提供的質量證明文件進行審核。8檢驗規(guī)則檢驗分為出廠檢驗和驗收檢驗8.1出廠檢驗電機制動透平膨脹機每套機組均需經(jīng)出廠檢驗，出廠檢驗合格后方能出廠，并附有產(chǎn)品合格證。出廠檢驗檢驗項目、技術要求、試驗方法按表1的規(guī)定。表1檢驗項目、技術要求、試驗方法1√√2-√3√-4