style="width:2.24672in;height:0.64658in" /> ………………………… (2) 本文是学习GB-T 29542-2013 工业尾气能量回收透平膨胀机. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
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")。
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/T 191 包装储运图示标志
GB/T 2100 一般用途耐蚀钢铸件
GB/T 3766 液压系统通用技术条件
GB/T 6557 挠性转子机械平衡的方法和准则
GB/T 9239.1 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/T 11345 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级
GB/T 12467.3 金属材料熔焊质量要求 第3部分： 一般质量要求
GB/T 13306 标牌
GB/T 26137 高炉煤气能量回收透平膨胀机热力性能试验
JB/T 4365 专用的润滑、轴密封和控制油系统
JB/T 6887 风机用铸铁件 技术条件
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 industrial off-gas energy
recovery turbine expander
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 working speed
n
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 min continuous operating speed
Ymin
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 max continuous operating speed
T max
GB/T 29542—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。 nmx≤1.05 nr。
3.5
跳闸转速 trip speed
n₁
通过超速装置自动跳闸时的转速。电气控制跳闸取n=1.08n,; 机械控制跳闸
n₁=1.10m。
3.6
超速试验转速 over-speed test speed
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n、=1.15
n,～1.2 n。
3.7
额定工况 rated condition
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 shaft end seal
限制工作介质泄漏的主轴端部密封。
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
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1.5 m/s～2.5 m/s |
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0.7 MPa |
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1.05 MPa |
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0.1 MPa |
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GB/T 29542—2013
表 1 ( 续 )
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|---|---|---|
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3 mm | |
膨胀机铸件的技术要求应符合JB/T 6887或 GB/T 2100 的规定。
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/T 12467.3 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/T 11345 的 规定。
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。
4.4.2.1
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2.5 MPa
(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2.5 MPa (表压),高于0.5 MPa
(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0.5 MPa
(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。
4.4.3.1
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。
4.5.1 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。
GB/T 29542—2013
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
nal≥1.25n。 挠性转子的一阶临界转速nmi≤0.85nmi, 二阶临界转速nez≥1.25 nr。
4.6.2 转子需进行超速试验，超速时间不少于1 min。
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：6 μm。
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0.4 μm,
推力盘任一侧表面总的轴向跳动不 应超过13 μm。
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。
4.8.1
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。
4.9.1
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。
4.9.6
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
GB/T 29542—2013
始终低于油封。
4.9.7
轴承箱上应能安装测振仪表，并在每一付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。
4.9.8
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。
4.9.9
为保证热胀过程中轴承箱与机壳同轴，双支结构膨胀机的轴承箱体在轴向、径向应设有导向键，
以便在底座上可以定向滑动。
4.10.1 平衡校正
4.10.1.1
膨胀机转子组装后应进行动平衡校正。刚性转子的动平衡校正可按GB/T 9239.1
进 行 。
4.10.1.2
转子进行动平衡校正时，其剩余不平衡量应不超过式(1)的计算值或质量偏心矩250μm,
两 值中取较大值。
U=6350 W/nmax …………… ………… (1)
式 中 ：
U —— 剩余不平衡量，单位为克毫米(g ·mm);
W —— 轴颈处静载荷，单位为千克(kg);
nmax—— 最高连续运行转速，单位为转每分(r/min)。
当 质 量 偏 心 矩 单 位 用 μm 表 示 ， 其 计 算 公 式 为 剩 余 不 平
衡 量 / 轴 颈 处 的 静 态 质 量 载 荷
[U/1000 W]。
4.10.1.3
动平衡校正过程中，当剩余不平衡量超过规定时，可在轮毂(或轮盘)端面配置调整块、调整
条或调整螺钉进行平衡，并用螺钉牢固。
4.10.1.4 挠性转子的平衡方法可按GB/T 6557 进行。
4.10.2 振动测量
4.10.2.1
膨胀机在规定工作转速范围内的任一转速下进行机械运转试验时，在靠近径向轴承的任意
环面上所测得的未滤波的峰- 峰振幅值不应超过式(2)的计算值或25μm,
两值中取较小值。
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式 中 ：
A —— 未滤波的轴振动振幅值，单位为微米(μm), 是真实的峰- 峰振幅值；
nmax ——最高工作转速，单位为转每分(r/min)。
当膨胀机在最高连续运行转速与跳闸转速之间的任意转速下运行时，其振幅值应不超过1
. 5倍最
高连续运行转速下记录的最大振幅值。
4.10.2.2
如果膨胀机主轴存在电的或机械的径向圆跳动，则在进行机械运转试验时，从测得的振幅信
号中可以矢量地减去0 . 25A,A 值按式(2)计算。
4.11.1 润滑油系统应符合 JB/T 4365 的规定。
4.11.2 动力油系统应符合 GB/T 3766 的规定。
4.12.1 膨胀机应配备有电动或液动的盘车装置。
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4.12.2
在启动膨胀机时，盘车装置将膨胀机转子升速到某一定值后，应能手动啮合自动脱开。
4.12.3
正常运行停机时，防止冷却不均匀造成转子弯曲与不平衡，启动盘车装置使转子在低转速下旋
转达到常温状态。
4.13.1 膨胀机标牌应为耐腐蚀材料制成，尺寸规格按GB/T 13306
执行，包括下列内容：
a) 产品名称；
b) 产品编号；
c) 产品型号；
d) 工作介质；
e) 进口容积流量，m³/min;
f) 进口介质温度，℃;
g) 进口压力(绝对压力),MPa;
h) 出口压力(绝对压力),MPa;
i) 工作转速，r/min;
j) 最大输出功率，kW;
k) 制造日期；
4.13.2 在膨胀机机壳易看到的位置钉旋转方向箭头。
5.1.1
膨胀机与耗功机械之间连接的联轴器可选用刚性或挠性联轴器。联轴器应能在机组中连续运
转3年以上。
5.1.2 联轴器与轴的连接，应能在机组运行中承受最大连续扭矩的175%。
5.1.3 当采用挠性联轴器时，轴线的位移达到额定值的125%时能正常连续运转。
5.2.1
联轴器及膨胀机主轴的外露部分应用护罩屏蔽，防止机组运行时人或其他物体接近旋转部件。
5.2.2
联轴器护罩不得妨碍两半联轴器的连接。当需要检查、维护时，护罩应易拆卸。
5.2.3 当承受900 N
的静载荷时，其挠曲变形量不超过护罩无支撑长度的万分之五。
6.1.1
膨胀机可根据故障保护要求设计保护系统，控制流体压差能使截止阀和调节阀立即关闭。
6.1.2
跳闸系统投入运行，排除故障后跳闸装置应不能自动回复设置，应由操作者重新进行设定，才能
再打开进气阀。
6.1.3
膨胀机应有监测径向轴振动、轴位移及轴承温度的传感元件，当出现异常时应能连锁停机。
6.2.1
压力测量仪应适合膨胀机的工作介质。量程应使正常工作压力值处在压力表量程的
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1/3～2/3处。
6.2.2 温度测量应采用热电偶和电阻式温度检测仪。
6.2.3 转速测量仪可附加远控读数装置和连续记录、打印转速功能。
膨胀机可按表2设置控制监测项目。
表 2 膨胀机控制监测项目
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“H”表示上限报警；"L"表示下限报警；"T"表示仪表显示。"LL"表示下下限停机；“HH”表示上上限停机；
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7.1.1 在规定的检查完成前，承压件不得涂漆。
7.1.2
膨胀机的轴承箱及辅助设备中的油箱在内外清理干净后，做刷煤油检查，在30 min
持续时间内 不得有渗漏现象。
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7.2.1.1 膨胀机出厂时进行机械运转试验。
7.2.1.2
机械运转试验可不在工作载荷的情况下进行。在最高连续工作转速下润滑油温度稳定后进
行轴振动测量，其取值应包括整个工作转速范围(含达到快速切断阀动作前的转速)。
7.2.1.3
进行机械运转试验时，膨胀机在最高连续工作转速下运转不得少于2 h。
7.2.1.4
试验过程中如发现轴端密封、油封及接合面间有泄漏现象，应停机处理后再进行试验。
7.2.1.5
如果膨胀机采用有机械式超速保护装置，试验前应首先调整好保护装置的整定值。
7.2.1.6
机械运转试验后应对轴承进行检查，并记录所有测量值。
7.2.1.7
机械运转试验后，如不符合要求需要拆卸修整时，修整后应重新进行试验。
膨胀机的性能试验应符合GB/T 26137 的规定。
7.2.3.1
承压件(包括辅助设备)应进行水压试验，其试验压力应为该承压件最高工作压力的1.5倍，
但不得低于0.14 MPa (表压)。
7.2.3.2 水压试验时间一般应持续30 min
。在此期间，壳体表面或结合处应无渗漏现象发生。对于
大型壁厚铸件(壁厚超过30 mm), 可考虑适当延长试验时间。
7.2.3.3
材质为奥氏体不锈钢的承压件进行水压试验时，试验水中氯化物的含量应小于50
mg/L 。 试
验后，应彻底清除部件的内外表面，以防试验水蒸发后有氯化物沉淀而腐蚀部件。
7.2.3.4
如果承压件工作温度下的材料强度低于室温下的材料强度，水压试验压力还应乘以按式(3)
计算出的σ值。
style="width:3.83343in;height:0.61996in" /> ………………………… (3)
式(3)中的室温下的材料许用工作应力和工作温度下的材料许用应力应按国家相关材料标准选取。
7.2.4.1
当工作介质为有毒或腐蚀性气体时，膨胀机机壳应进行气密性试验。
7.2.4.2
气密性试验时充氮气加压到机壳设计最高工作压力并保持至少30 min,
各结合处应无泄漏。
7.2.5.1
膨胀机在正式投运前应进行试运行试验，连续试运行时间应不少于72 h。
7.2.5.2
在低负荷试运行中，应检查膨胀机的安全、连锁报警系统和停机控制系统。
保证期从膨胀机投入运行之日起为12个月，但不超过从卖方厂(或发货港)发货之日起18个月。
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9.1.1
所有零部件的不加工表面(除有特殊规定或要求外)均应涂漆；加工表面应进行防护处理。
9.1.2 零件的外形应光洁平整，总装后不得有油污、划伤、碰伤等缺陷。
9.1.3
涂层应牢固。装饰性涂层不允许有流挂、起泡、发白、失光、划伤、碰伤等缺陷。
9.1.4
外露的螺柱、螺栓、螺母、垫圈均应经氧化处理。螺柱和螺栓的外露长度在把紧螺母、垫圈后应
保留有3扣～5扣。
9.2.1 膨胀机的全部试验和检查合格、清洁处理后方可进行包装。
9.2.2
产品可采用箱包或简包型式，但应保证多次装卸，长途运输，并应采取防潮、防振措施。
9.2.3 各种仪表及受振易损件应作专门包装，并加填料保护。
9.2.4
包装箱上应明显地标出被包装物的质量、质心点位置和起吊点等标识，指示标识应符合
GB/T 191的规定。
9.2.5 包装箱的设计应符合水路、铁路、陆路、海路等运输的有关规定。
9.3.1 产品各包装件存放时应垫平放稳，离开地面高度应不少于200 mm～300
mm。
9.3.2 室外存放时应有防雨淋、日晒及积水的保护措施。
9.3.3
产品在贮存期间应每半年(经船运第一次为3个月)开箱检查一次。油漆涂层不能有变色、剥
蚀，包装件的标志应清晰。
style="width:1.71336in" />GB/T 29542—2013
(规范性附录)
外力和外力矩
设计膨胀机机壳时，应考虑对机壳进、出气管法兰上的管路载荷加以限定。为了保证系统安全具有
最大的可靠性，管路施加给机壳进、出气管法兰上的管路载荷应尽可能地小，这与膨胀机的承载能力大
小无关。作为规范，由进口、抽加气口和出口接管法兰作用于膨胀机上的外力和外力矩限定如下：
a) 在任何接管法兰处施加于膨胀机的总合力和总合力矩应不超过式(A.1)
的计算值。
F,+1.09M,≤54. 1D 。 … … … … … … … … … …(A. 1)
式中：
F,— 合力，单位为牛顿(N) (见图A. 1), 其值按式(A.2) 计算：
F.=√F+F,+F, ……… ……………… (A.2)
M.—— 合力矩，单位为牛顿米(N ·m) (见图 A. 1), 其值按式(A.3) 计算：
style="width:2.74672in;height:0.39996in" /> … …………………… ( A.3)
对于直径≤200 mm 的接管：
D.— 标称接管直径，单位为毫米(mm)。
对于直径>200 mm 的接管，应按式(A.4) 计算接管的当量直径：
style="width:1.98665in;height:0.57332in" /> … … … … … … … … … …(A.4)
式中：
D. —— 接管的当量直径，单位为毫米(mm);
Dom ——标称管径，单位为毫米(mm)。
b)
在最大连接管中心线上分解的进口、抽加气口和出口接管法兰处的合力和合力矩不应超过下
列值：
1) 合力不超过：
F.+1.64M 。≤40.4D 。 … … … … … … … … … …(A.5)
式中：
F。— 分解给进口、抽加气口和出口的合力，单位为牛顿(N);
M.—— 进口、抽加气口和出口的合力矩，单位为牛顿米(N ·m);
D.—— 一个圆形开口直径，单位为毫米(mm)。D.
直径的圆面积等于进口、抽加气口和出口
的开口的总面积。如果当量管口直径>230 mm 时，使用下列D. 值 ：
style="width:2.56013in;height:0.56672in" />
2) 各合力、合力矩的分力和分力矩(见图 A. 1) 应不超过下列各式的计算值：
F 、=16. 1D.;M,=24.6D。
式中：
F 、——F。的水平分力，其方向与膨胀机轴线平行，单位为牛顿(N);
M 、—M 。 围绕水平轴线的分力矩，单位为牛顿米(N ·m)。
Fy=40.5D 。;M,=12.3D。
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式中：
F,— F。的垂直分力，单位为牛顿(N);
M,——M 。围绕垂直轴线的分力矩，单位为牛顿米(N ·m)。
F,=32.4D 。;M,=12.3D。
式中：
F,—F 。 的水平分力，其方向与膨胀机轴线成直角，单位为牛顿(N);
M,——M 。围绕与膨胀机轴线直角的水平轴线的分力矩，单位为牛顿米(N ·m)。
style="width:5.35342in;height:3.72658in" />与膨胀机轴线平行
图 A.1 经修正的合力与合力矩
c)
外力和外力矩的大小只与膨胀机结构有关，与连接管路、法兰和法兰螺栓连接的力和力矩无
关，其值应不超过本附录所规定的限值。
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(资料性附录)
材料及零部件检查项目推荐表
材料及零部件检查项目推荐表见表 B.1。
表 B.1 材料及零部件检查项目推荐表
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更多内容 可以 GB-T 29542-2013 工业尾气能量回收透平膨胀机. 进一步学习