GB/T 30555-2014 螺杆膨胀机(组)性能验收试验规程

ICS27.040

中华人民共和国国彖标准

GB/T30555—2014

螺杆膨胀机(组)性能验收试验规程

Rulesforscrewexpander(unit)thermalacceptancetest

2014-05-06发布2014-10-28实施

GB/T30555—2014

目

刖BI

1范围1

2规范性引用文件1

3术语、定义和符号1

3.1术语和定义1

3.2符号和定义2

3.3保证值的定义3

4导则4

4.1试验的预规划4

4.2试验准备阶段的协议与安排4

4.3试验边界和需要的测量4

4.4试验计划6

4.5试验的准备7

4.6试验的整定7

4.7验收试验8

4.8验收试验的重复9

4.9试验不确定度9

5测量技术和测量仪表9

5.1概述9

5.2功率测量12

5.3流量测量13

5.4压力测量15

5.5凝汽式螺杆膨胀机排汽压力的测量16

5.6温度的测量16

5.7蒸汽品质的测量18

6试验结果的计算18

6.1计算前的准备18

6.2结果的计算18

7试验结果的修正及与保证值的比较20

7.1保证值和保证工况20

7.2汽耗率和输出功率的修正20

7.3单位热流体的发电量的修正20

7.4修正方法21

7.5修正中考虑的变量21

7.6与保证值的比较21

参考文献22

GB/T30555—2014

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刖吕

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由中国电器工业协会提出。

本标准由全国螺杆膨胀机标准化技术委员会(SAC/TC512)归口。

本标准主要起草单位：江西华电电力有限责任公司。

本标准主要参加起草单位：西安热丁研究院有限公司、上海发电设备成套设计研究院、深圳能源集

团月亮湾燃机电厂。

本标准主要起草人:施延洲、胡达、王兴平、余岳峰、苏坚，

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GB/T30555—2014

螺杆膨胀机（组）性能验收试验规程

1范围

本标准规定了用于低温余热发电或驱动用背压式和凝汽式螺杆膨胀机（组）热力性能的试验方法和

计算程序。本标准规定了试验的准备、实施、评估的统一规则，同时也包含了进行试验条件的细节。

本标准适用于工质为汽水两相、饱和蒸汽或过热蒸汽的螺杆膨胀机组，以及非水为T质（如低沸点

T质）的双循环螺杆膨胀机组。

若有本标准未涉及的任何复杂或特殊情况，制造商和买方应在合同签订之前达成适当的协议.

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/T2624（所有部分）用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量（ISO5167（所有

部分）：2003）

GB3102.3力学的量和单位

GB/T8117.1—2008汽轮机热力性能验收试验规程第1部分：方法A——大型凝汽式汽轮机

高准确度试验（IEC60953-1:1990）

GB/T30554—2014螺杆膨胀机术语

3术语、定义和符号

3.1术语和定义

GB/T30554—2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

额定工况ratedcondition

在规定（合同要求）的条件下，螺杆膨胀机运行在额定的进、出口参数和转速下的运行工况。

3.1.2

额定功率ratedpoweroutput

螺杆膨胀机在额定工况下运行，调节阀全开时螺杆膨胀机能发出的功率。该功率也称为铭牌功率。

3.1.3

毛输出功率grosspoweroutput

螺杆膨胀机组发电机端测量的输出功率。

3.1.4

辅机耗功auxiliarypower

螺杆膨胀机组中所有用电设备消耗的电功率。

3.1.5

净输出功率netpoweroutput

由发电机端测量的毛输出功率中扣除辅机耗功，即得到机组的净输出功率。

1

GB/T30555—2014

3.1.6

余热能wasteheat

生产丁艺过程中排出的具有高于环境温度的气态（如：高温烟气）、液态（如：冷却水）、固态（如：各种

高温钢材）物质所载有的热能。

3.1.7

背压式螺杆膨胀机组backpressurescrewexpanderunit

将高于大气压力的排汽用于供热或其他用途的螺杆膨胀机及附属系统。

3.1.8

凝汽式螺杆膨胀机组condensatescrewexpanderunit

排汽直接进入凝汽器的螺杆膨胀机及附属系统。

3.1.9

有机朗肯循环螺杆膨胀机组organicRankinecyclescrewexpanderunit

有机朗肯循环螺杆膨胀机组主要由螺杆膨胀机、蒸发器、冷凝器和丁质泵等组成。余热流体先通过

蒸发器加热低沸点丁-质，产生蒸汽后推动螺杆膨胀机转动，排汽在冷凝器中凝结后由T质泵送至蒸发器

循环使用。通常也称双循环螺杆膨胀机组。

3.1.10

额定转速ratedspeed

设计规定的运行转速。

3.1.11

—类参数primarymeasurement

那些用来计算试验结果的测量参数。

3.1.12

二类参数secondarymeasurement

那些不是用来计算试验结果，但用于确定机组运行状态的测量参数。

3.1.13

不确定度uncertainty

对误差的估计，总不确定度是对系统不确定度和随机不确定度的综合。

3.1.14

系统的不确定度bias（systematic）uncertainty

系统误差的数值估计，按照系统误差的95%置信区间来估算。

3.1.15

随机的不确定度precision（random）uncertainty

随机误差的数值估计，可通过重复测量值的分散度来计算。通常由一组试验数据的平均值的标准

方差来定量。

3.2符号和定义

本标准采用表1中给出的符号、定义和单位。

表1符号、定义和单位

符号描述单位

N.螺杆膨胀机组的净输出功率kW

X发电机端测点处输出功率kW

辅机耗功kW

2

GB/T30555—2014

表1（续）

符号描述单位

输入的余热流体流量kg/s

螺杆膨胀机入口流量kg/s

d汽耗率kg/(kWh)

w单位热流体的发电量(kWh)/kg

H取压点与压力表计中心线之间的垂直距离m

P水在环境温度下的密度kg/m3

g当地重力加速度m/s2

卩螺杆膨胀机等爛效率

hin螺杆膨胀机T.质入口焙kj/kg

hout.螺杆膨胀机工质汨口焙kJ/kg

△爪螺杆膨胀机等爛焙降kj/kg

3.3保证值的定义

3.3.1汽耗率

螺杆膨胀机汽耗率为螺杆膨胀机单位输出功率的汽耗量，即螺杆膨胀机入口流量与发电机输岀功

率之比：

3.3.2额定功率

在规定螺杆膨胀机进、出口参数和转速下，调节阀全开时的发电机输出功率即作为螺杆膨胀机的额

定输出功率。

3.3.3单位热流体的发电量

单位热流体的发电量是描述整个螺杆膨胀机组余热发电系统的一个性能指标。其定义为净输出功

率与输入的热流体流量之比：

N”/°、

W:—（厶）

加0

当制造商提供整个余热发电系统性能保证时,单位热流体的发电量是一个整体性能评价指标。

3.3.4螺杆膨胀机等嫡效率

T质在螺杆膨胀机中的实际焰降与理想熔降之比，表示测量的T质膨胀总效率°当T质在进口和

出口处是过热蒸汽时，相应的焰值可直接由压力和温度的测量值得出。

螺杆膨胀机等癇效率：

hin—h<>..t/c、

bp-（3）

宜特别注意进口阀下游的压力测量，最好在阀门和螺杆膨胀机本体间的连接管上测量，宜避免在阀

3

GB/T30555—2014

体上测量压力。对于不能在阀后测量压力的情况，其保证值宜由阀前至螺杆膨胀机排汽口测量给出，同

时商定流过阀门的压损。

4导则

4.1试验的预规划

按本标准进行试验的各方，在设计阶段应对试验方法、保证值的解释、测点与测量装置的数量、位置

与布置，以及阀门与管道布置等达成协议。建议对一些最重要的测量，要为测量设备提供一些专用的连

接设施，如法兰和温度计套管等，以使验收试验可在不影响正常仪表运行的情况下进行。

选用仪表的原则是:必须能够确定功率和进出合同中规定的“系统”热量以及“系统”的边界条件。

为了满足本标准对测量准确度的要求，必须进行必要的试验前准备丁作和采取必要的措施。

下面列举一些在设计阶段就宜达成协议的典型条目：

a）作为试验计算基础的流量测量装置的位置及其管道布置；

b）为了尽可能保证无不明泄漏流量进出试验循环系统或旁路系统中任何部件，确定所需阀门的

数量及其位置。为了保证正确测量,对关键测点上所需温度套管和压力接头的数量和位置的

要求；

c）为了保证正确测量,对关键测点上所需双重仪表接头的数量及位置的要求；

d）螺杆膨胀机入口蒸汽品质的确定方法。

4.2试验准备阶段的协议与安排

按照本标准进行试验的各方，试验准备阶段的协议与安排如下：

a）参与试验各方在试验前应就如下事项达成协议：试验程序、试验的具体目的、测量方法以及在

限定必要修正量下的运行方式、根据合同中规定的工况修正试验结果的方法和与保证值进行

比较的方法；

b）应就待测变量、测量仪表及其供应者、指示仪表的位置及所需的运行、记录人员等达成协议；

c）应就稳定运行参数和输出功率的方法之类的事项达成协议；

d）凡在使用中易坏或易损的仪表，应储备经严格校验过的备用仪表，以便随时立即投入使用。

在试验过程中，仪表的此类更换都应在观测者的记录纸上清楚地注明。仪表的安装位置及布

置应使记录者能方便地精确读出数值,仪表的校验环境应尽可能地接近试验过程的丁作环境，

将仪表置于可控制的环境中即可达到此目的；

e）过热度小于15K的蒸汽熔值或蒸汽品质的确定方法，只有试验各方对所用方法商定后方可实

施。所达成的协议、确定的方法以及将该熠值或品质值应用于试验结果的方法，均应在试验报

告中详细叙述；

0应就仪表的校验方法及由谁在何时校验达成协议；

g）对按本标准进行试验的任何必需的测量，只要试验各方在试验前达成书面协议，在本标准规

定之外的其他测量方法也可使用。凡与本标准规定的方法有任何差异，都应在试验报告中陈

述清楚。若无书面协议，则应遵循本标准。

4.3试验边界和需要的测量

4.3.1试验边界

试验边界表示了应测量用于计算和修正试验结果的能量流。需要参与计算的所有输入和输出能量

流都应以其通过边界的点为参考来进行测量。在边界内的能量流可不必测量，除非它们被用来确认运

4

GB/T30555—2014

行条件，或与试验边界外的状态有关。

本标准的试验方法和程序的制定为试验边界的定义方面提供了很大的灵活性。在大多数情况下，

试验边界包括了系统的所有设备和系统,但是对具体的试验目的可采取不同的试验边界。

对低温余热发电螺杆膨胀机组，以下能量流应通过试验边界：

a）所有输入的热量；

b）发电机端输出功率。

对一些特殊的试验,规定的试验边界应由试验各方共同确认。

图1表示了背压式螺杆膨胀机组的试验边界。

图2表示了凝汽式螺杆膨胀机组的试验边界。

图3表示了双循环螺杆膨胀机组的试验边界。

实线箭头表示穿过试验边界上的部分或全部能量流的流量和热力参数，应确定这些用于计算机组

性能试验结果的参数。虚线箭头上的能量流特性可能在能量和质量平衡计算中需耍用到，但可不必用

于计算试验结果。

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图1背压式螺杆膨胀机组的试验边界

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图2凝汽式螺杆膨胀机组的试验边界

5

GB/T30555—2014

商M界

图3双循环螺杆膨胀机组的试验边界

4.3.2需要的测量

4.3.2.1主要输入热量

对于背压式或凝汽式螺杆膨胀机组，通常试验边界位于螺杆膨胀机入口主汽阀门前。测量热流体

的压力、温度和流量。水流量比蒸汽流量更容易测量准确，螺杆膨胀机入口蒸汽流量测量方法见5.3.1。

对于双循环螺杆膨胀机组，通常试验边界位于热流体（蒸汽或水）进入蒸发器入口处。测量热流体

的压力、温度和流量。

4.3.2.2主要输出功率

电输出功率是在试验边界上测量的发电机端输出功率。

4.3.2.3螺杆机排汽

当热排放系统未包含在试验边界之内时，螺杆膨胀机的排汽口为试验边界，测量试验边界上的压力

和温度。

4.3.2.4冷端参数

对于凝汽式螺杆膨