ICS 23.140 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
Top gas pressure recovery turbine expander
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
O
中国国家标准化管理委员会 发布
中 GB/T28246—2012
前言
本标准按照GB/T1.1一2009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。 GB/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/Nm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/T 2888 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top gas pressurerecoveryturbineexpander 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 nworking speed 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.continuous operating speed 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nmmmin。continuous operating speed 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）。 GB/T28246—2012
3.5
跳闸转速nttrip speed 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
n=1.08nz；机械控制跳闸nt-1.10n。 3.6
超速试验转速noverspeed test speed 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n。=1.15nr。
3.7
膨胀机转子rotorof expander 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 emergency breaker 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。 盘车装置 barring gear 膨胀机启动时提供扭矩使转子从静止进人低速运转状态，或在膨胀机热运行停机时，带动转子以低
3.9
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 design operation condition
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。
批健
n，超速试验转速
跳闸转速 nmax最高连续工作转速 n100，100%工作转速
O e
nmin，最小连续工作转速
功率
说明： O——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。
2 GB/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。
4.6.2 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部分结构，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 勾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。
A
4.7.3可调 周静叶与 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 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人 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 1.25n；挠性转子的一阶临界转速<0.85n 阶临界转速nez≥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一峰振幅值的25%或下列值（两值中取较大者）：
4 GB/T28246—2012
a）径向振动探头监测的传感环面：6μm。 b）轴位移探头探测的传感环面：13μm。
4.8.2.3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）。 4.8.2.4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圆跳动不应超过13μm。 4.8.3动叶 4.8.3.1应根据叶片承受的静载荷、动载荷、温度、振动、腐蚀等因素综合考虑材料选取。 4.8.3.2叶片的固有频率不应与最小允许转速之下10%起到最高连续转速之上10%的任何激励源频率相重合。 4.8.3.3动叶材质应采用耐高温（>250℃）、高强度的优质碳素结构钢或不锈钢材料制造，并应进行化学成分分析、力学性能检验和裂纹检验。成型后的叶片需进行增加抗疲劳强度处理。 4.9轴承和轴承箱 4.9.1一般要求 4.9.1.1在不拆卸上半机壳的情况下应能更换轴承。 4.9.1.2当无特殊规定时，轴承应安装有温度传感元件。 4.9.2径向轴承
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一峰振幅值。 4.9.3止推轴承 4.9.3.1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。 4.9.3.2止推轴承的推力盘可与主轴为一整体，也可是可更换的分体式。分体式推力盘与主轴之间的配合应采用过盈配合。 4.9.3.3瓦块的几何形状和尺寸精度要高，以便安装或大修时可任意选择瓦块。 4.9.3.4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。 4.9.4轴承箱 4.9.4.1轴承箱一般采用分体式结构，通过一定的连接方式与机壳连为一体，以确保轴承对中的可靠性和重复性 4.9.4.2在轴承箱中，润滑油的泡沫应最少，回油管路截面要大，排油系统要使轴承箱中的油位和泡沫面始终低于油封。 4.9.4.3在最不利的规定运行条件下，当进油口油温低于49℃时，经过轴承和轴承箱的油温升应低于 28℃，出油口最高油温不超过82℃。 4.9.4.4轴承箱上应能安装测振仪表，并在每一副轴承附近留有放置非接触式测振探头的空间和位置。当使用两个非接触式测振探头时应沿圆周方向相隔90°布置。
5 GB/T 28246—2012
4.9.5轴承箱内安装有油封，用以阻止润滑油外泄和外部灰尘侵入，同时阻止由轴端密封处外泄的高温气体进入轴承箱，造成润滑油老化 4.9.6为保证热胀过程中轴承箱与机壳同轴，轴承箱体在轴向、径向应设有导向键，以便在底座上可以定向滑动。 4.10轴端密封 4.10.1一般采用迷宫密封加注入一定压力氮气的充气密封，或其他型式的轴端密封。 4.10.2密封应适宜于在启动、停车和买方规定的其他各种特殊运行工况下密封工作条件的变化。 4.10.3为限制过量密封气体进人工作介质，密封的充气压力应与机组的内部压力进行差压控制。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。 4.10.4充气密封的充气系统应能在工艺流程投产之前投入运行。 4.10.5双向进气膨胀机的两段之间应用密封将其分开，防止互相之间产生气流干扰。 4.11底座
为便于安装找正，底座多采用钢板焊接，底座上设有导向键和调整螺钉。 4.12外力及外力矩
机组各管口所能承受的外力和外力矩应按公式（A.1）和公式（A.2）计算选取，并以表格的形式列表给出。 4.13润滑油和动力油系统 4.13.1润滑油系统 4.13.1.1 润滑油系统应符合JB/T4365的规定。 4.13.1.2膨胀机应配备保证安全停机的高位油箱。其储油量不得少于正常运行期间3min的用油量。 4.13.1.3为了防止杂质流入膨胀机及其他润滑点，高位油箱下部的出油管接口应高出油箱内部底平面25mm。 4.13.1.4高位油箱上排放阀和溢流管接头的内径不得小于20mm 4.13.1.5高位油箱上部应留有内径不小于150mm的开孔，用于调整和检查。 4.13.1.6为了保证停机时膨胀机及其辅助设备各供油点对油压的最低要求，高位油箱出油管中心距膨胀机轴线的高度不得少于5000mm。 4.13.2动力油系统 4.13.2.1动力油系统符合GB/T3766的规定。 4.13.2.2动力油系统应设置有蓄能器。当伺服控制在1s内产生全冲击时，蓄能器能将控制压力维持在90%的系统工作压力。在备用油泵启动过程，该压力最少应保持15s。 4.13.2.3应提供压力表接头便于检查蓄能器的预充气压力。 4.14喷射装置 4.14.1可配备冲洗叶面和流道积灰的喷射装置，在运行中能连续或断续地向叶面和流道喷射液体进行清洗。 4.14.2喷嘴喷射出去的液体应分布均匀，液粒细微。
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