GB/T 26137-2010 高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验

　　ICS 23. 140 J 72

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 26137—2010

　　高炉煤气能量回收透平膨胀机

　　热力性能试验

　　Thermodynamicperformancetestingfor

　　blastfurnacegasenergy recoveryturbo-expander

　　2011-01-14发布 2011-07-01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

　　GB/T 26137—2010

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 符号和说明 1

　　4 试验装置和仪器 3

　　4. 1 试验装置 3

　　4. 2 试验管路 4

　　4. 3 流量测量 4

　　4. 4 测量仪表 4

　　4. 5 功率测量 5

　　5 试验规则 5

　　5. 1 测量项 目 5

　　5. 2 性能试验条件 5

　　5. 3 试验转速 6

　　5. 4 流量测量 6

　　5. 5 气体密度确定 6

　　5. 6 压力测量 6

　　5. 7 温度测量 6

　　5. 8 功率测量 7

　　6 试验条件的稳定 7

　　7 试验结果的计算 7

　　7. 1 性能计算 7

　　7. 2 性能换算 8

　　8 试验报告 8

　　附录 A (资料性附录) 热力学计算 10

　　GB/T 26137—2010

　　前 言

　　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 :沈阳鼓风机(集团)有限公司 、陕西鼓风机(集团)有限公司 。

　　本标准主要起草人 : 陈凤义 、王斗 、李杰 、郑华 、张三元 。

　　Ⅰ

　　GB/T 26137—2010

　　高炉煤气能量回收透平膨胀机

　　热力性能试验

　　1 范围

　　本标准规定了高炉煤气能量回收透平膨胀机(以下简称膨胀机)热力性能试验的试验方法 。

　　烟气 、硝酸尾气及其他能量回收透平膨胀机的热力性能试验可参照本标准 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 1236 工业通风机 用标准化风道进行性能试验(GB/T 1236—2000,idtISO 5801:1997)

　　GB/T 2624. 1 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第 1 部分 :一般原理和要求(GB/T 2624. 1—2006,ISO 5167-1:2003,IDT)

　　GB/T 2624. 2 用 安 装 在 圆 形 截 面 管 道 中 的 差 压 装 置 测 量 满 管 流 体 流 量 第 2 部 分 : 孔 板(GB/T 2624. 2—2006,ISO 5167-2:2003,IDT)

　　GB/T 2624. 3 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第 3 部分 : 喷嘴和文丘里喷嘴(GB/T 2624. 3—2006,ISO 5167-3:2003,IDT)

　　GB/T 2624. 4 用安装在圆 形 截 面 管 道 中 的 差 压 装 置 测 量 满 管 流 体 流 量 第 4 部 分 : 文 丘 里 管(GB/T 2624. 4—2006,ISO 5167-4:2003,IDT)

　　JB/T 3165 离心和轴流式鼓风机和压缩机热力性能试验

　　3 符号和说明

　　3. 1 本标准的符号和说明按表 1规定 。

　　表 1 符号和说明

　　符号

　　名 称

　　单位

　　说 明

　　d

　　节流孔直径

　　m

　　节流孔直径指孔板内径 、文丘里管喉径或喷嘴缩口直径

　　D

　　管道直径

　　m

　　流量计上游管道直径或试验管道直径

　　A

　　节流测量元件面积

　　m2

　　V

　　体积

　　m3

　　t

　　时间

　　s

　　n

　　转速

　　r/min

　　m

　　质量

　　kg

　　ρ

　　密度

　　kg/m3

　　ρ

　　ρN

　　标准状态下的密度

　　kg/m3

　　ρN

　　pN

　　标准状态下的压力

　　Pa

　　101 325

　　1

　　GB/T 26137—2010

　　表 1 (续)

　　符号

　　名 称

　　单位

　　说 明

　　p

　　测量压力

　　Pa

　　表压

　　pa

　　大气压力

　　Pa

　　现场环境压力

　　pμp

　　上游压力

　　Pa

　　节流元件上游取压口测得的绝对静压

　　Δp

　　节流压差

　　Pa

　　孔板 、喷嘴或文丘里管上 、下游取压口处的静压之差

　　N

　　输出功率

　　W

　　N=G ·cp · Δt·fd

　　Nis

　　等熵功率

　　W

　　Nis=G ·cp · (T1 -T2is)

　　η

　　效率

　　η

　　ητ

　　机械效率

　　一般取 0. 98

　　G

　　质量流量

　　kg/s

　　膨胀机进口的质量流量

　　Q

　　容积流量

　　m3 /s

　　QN

　　标准状态下的流量

　　Nm3 /h

　　将质量流量换算到标准状态下的小时流量

　　TN

　　标准状态下的热力学温度

　　K

　　273. 15

　　T

　　测量热力学温度

　　K

　　T= 273. 15+t

　　t

　　测量温度

　　℃

　　t=T-273. 15

　　Δt

　　测量温差

　　Δt=t1 -t2

　　cp

　　比定压热容

　　J/(kg ·K)

　　cp-1R

　　κ

　　等熵指数

　　κ= - 췍V(췍p)) s

　　M

　　相对分子量

　　R

　　气体常数

　　J/(kg ·K)

　　R

　　x

　　绝对湿度

　　φ

　　相对湿度

　　fd

　　修正系数

　　汽化潜热的影响修正

　　标准状态

　　压力 :pN = 101 325 Pa=0. 101 3 MPa

　　温度 :t=0 ℃

　　3. 2 下标及定义按表 2规定 。

　　表 2 下标及定义

　　下标

　　定 义

　　g

　　干煤气

　　i

　　煤气成分中的第 i种气体 ,包括 CO、CO2 、CH4、H2 、N2 、O2 等

　　p

　　等压

　　s

　　湿煤气

　　2

　　GB/T 26137—2010

　　表 2 (续)

　　下标

　　定 义

　　is

　　等熵

　　up

　　上游

　　N

　　标准状态

　　0

　　设计条件下参数值 ,无下标的参数值为取自试验测试值

　　1

　　进口法兰处截面

　　2

　　出 口法兰处截面

　　4 试验装置和仪器

　　4. 1 试验装置

　　试验装置一般采用膨胀机现场的机组及进出口连接管道 。试验装置见图 1~ 图 3。

　　图 1 进出口管道为下进下出布置

　　图 2 进出口管道为水平侧向进轴向出布置

　　3

　　GB/T 26137—2010

　　4

　　注 : 图 1~ 图 3 中序号名称 :

　　1— 膨胀机 ;

　　2— 节流元件 ;

　　

　　3— 温度计表 ;

　　4— 压力计 ;

　　

　　5— 管道 。

　　图 3 双进气单出口管道下进下出布置

　　4. 2 试验管路

　　4. 2. 1 进气和出气试验管路的截面面积 ,应尽可能与膨胀机进 、出 口法兰面积相同 。若不同时 ,应另用锥形接头连接 。锥形接头的截面积比和外形尺寸应按 GB/T 1236规定 。

　　4. 2. 2 进 、出气试验管道的内壁面应是平整 、无尘垢和无起皮的光洁管壁 ,管道长度应分别符合图 1~图 3 的规定 。

　　4. 2. 3 进 、出气试 验 管 道 应 分 别 设 有 测 量 静 压 和 温 度 的 测 量 孔 。 对 于 静 压 和 温 度 测 量 孔 的 要 求 按JB/T 3165规定 。

　　4. 3 流量测量

　　4. 3. 1 试验管道应符合 JB/T 3165的规定 。

　　4. 3. 2 孔板结构尺寸应符合 GB/T 2624. 1 和 GB/T 2624. 2 的规定 。

　　4. 3. 3 喷嘴结构尺寸应符合 GB/T 2624. 1 和 GB/T 2624. 3 的规定 。

　　4. 3. 4 文丘里管结构尺寸应符合 GB/T 2624. 1 和 GB/T 2624. 4 的规定 。

　　4. 4 测量仪表

　　4. 4. 1 膨胀机的热力性能试验用仪表按表 3规定 。

　　表 3 试验用仪表

　　测量值名称

　　测量仪表

　　最小刻度

　　精度 %

　　压力

　　精密气压计压力变送器

　　最大量程的 0. 5%

　　±0. 5

　　大气压力

　　精密气压计

　　绝对压力变送器

　　最大量程的 0. 5%

　　±0. 5

　　差压

　　精密气压计压力变送器

　　最大量程的 0. 5%

　　±0. 5

　　GB/T 26137—2010

　　表 3 (续)

　　测量值名称

　　测量仪表

　　最小刻度

　　精度 %

　　温度

　　铂热电阻温度计

　　0. 1 ℃

　　±0. 5

　　转速

　　转速表

　　最大量程的 0. 5%

　　±0. 5

　　流量

　　流量计

　　最大量程的 0. 5%

　　±0. 5

　　电测法测功率

　　电流表

　　最大量程的 0. 5%

　　±0. 5

　　电压表

　　功率因数表

　　±0. 1

　　功率表

　　±1. 0

　　注 : 本标准推荐的测量仪表是最低限度要求 ,并不限制使用其他同等或更高精度的仪表 。

　　4. 4. 2 仪表校验

　　差压 、压力 、温度 、转速和功率表等应定期进行计量检定 。

　　4. 5 功率测量

　　功率测量采用热平衡法或电测法 。

　　5 试验规则

　　5. 1 测量项目

　　a) 流量 ;

　　b) 进口压力 ;

　　c) 进口温度 ;

　　d) 出 口压力 ;

　　e) 出 口温度 ;

　　f) 主轴转速 ;

　　g) 大气压力 ;

　　h) 气体组分 ;

　　i) 输出功率 。

　　5. 2 性能试验条件

　　性能试验条件不应超过表 4 和表 5 的范围 。

　　表 4 测量项目偏差量

　　测量项 目

　　符号

　　单位

　　偏差量 %

　　进口压力

　　p1

　　kPa

　　±5

　　进口温度

　　T1

　　K

　　±8

　　介质密度

　　ρ1

　　kg/m3

　　±2

　　主轴转速

　　n

　　r/min

　　±2

　　流量

　　Q

　　m3 /h

　　±4

　　注 : 偏差量是指试验条件量与设计条件量的偏差的百分比 。压力为绝对压力 ,温度为绝对温度 。

　　5

　　GB/T 26137—2010

　　表 5 测量项目波动量

　　测量项 目

　　符号

　　单位

　　波动量 %

　　进口压力

　　p1

　　kPa

　　±2

　　进口温度

　　T1

　　K

　　±0. 5

　　出 口压力

　　p2

　　kPa

　　±2

　　节流装置压差

　　Δp

　　kPa

　　±2

　　节流装置上游压力

　　pup

　　kPa

　　±2

　　节流装置上游温度

　　Tup

　　K

　　±0. 5

　　介质密度

　　ρ

　　kg/m3

　　±0. 25

　　主轴转速

　　n

　　r/min

　　±0. 5

　　输出功率

　　N

　　kW

　　±1

　　注 : 温度 、压力波动量是分别指平均绝对温度 、平均绝对压力的百分比 。

　　5. 3 试验转速

　　性能试验的转速偏差与波动量应满足表 4 和表 5 的规定 。

　　5. 4 流量测量

　　5. 4. 1 流量测量装置

　　试验时应采用 GB/T 2624节流孔板或喷嘴作为流量测量节流装置测定流量 。

　　节流装置上 、下游所需直管段的最小长度应符合 GB/T 2624的规定 。

　　5. 4. 2 节流装置的安装

　　节流装置应放在系统温度低于 150 ℃的地方 , 以减小节流装置的热膨胀和热变形 。节流装置的法兰和管道 ,应采用与节流件有相同热膨胀系数的耐腐蚀材料 。

　　5. 4. 3 膨胀机的流量调节通过高炉顶压或减压阀组调节 。

　　5. 5 气体密度确定

　　气体的密度是根据测量出的压力 、温度和煤气组分确定的 。压力和温度的测量按照本标准的规定进行 ,煤气组分由符合精度要求的气体分析仪进行测量 。

　　5. 6 压力测量

　　5. 6. 1 测量压力

　　压力测量包括出口压力 、进口压力 ,流量计上游压力 、流量计节流压差 、大气压力 。