2024直驱透平有机朗肯循环低温余热发电机组技术规范

直驱透平有机朗肯循环低温余热发电机组技术规范目 次前言 III范围 4规范引文件 4术语定义 4技术求 7试验法 10试验查目验规则 14标志包、输保管 15IIPAGEPAGE10直驱透平有机朗肯循环低温余热发电机组技术规范范围本文件规定了直驱透平ORC发电机组（以下简称“发电机组”）的相关术语及定义、技术要求、试验方法等。本文件适用于直驱透平ORC发电机组（以下简称“发电机组”）。对特殊要求，可由用户与制造厂协商。规范性引用文件（GB/T150.1-2011 1GB/T191-2008 包储图示志GB/T755-2019 旋电机定和能GB/T1028-2018 业能资评方GB/T4208—2017 （IP）GB/T4942-2021 （IP）GB/T10870-2014 热泵GB/T13234-2018 GB/T13306-2011 标牌GB/T13384-2008 GB/T18216.4-2021 1000V1500V4GB/T18430.1-2007 ）（热泵）GB/T20626.2-2018 2GB25131-2010 ）GB/T31346-2014 GB/T37819-2019 GB/T39091-2020 GB/T40284-2021 JB/T4330-1999 JB/T7249-2022 JB/T13305-2017 NB/T31012-2019 NB/T47012-2020 术语和定义GB/T1028-2018，GB/T39091-2020，JB/T7249-20223.1有机朗肯循环OrganicRankineCycle；ORC3.2directdrivingmotor3.3透平膨胀机turbo-expander将高压制冷剂通过叶轮旋转而膨胀成低温、低压状态而输出机械功的膨胀机。3.4低品位余热lowtemperaturesurplusheat工业生产工艺系统消耗输入能源后输出可利用的低温热能，气态载体余热温度小于200℃，液态载体余热小于95℃，固态载体余热小于400℃。3.5比焓enthalpy单位质量物质的焓，单位为kJ/kg。3.6比熵specificentropy单位质量物质的熵，单位为kJ/（kg*k）。3.7余热质量流量rateofflowofsurplusheat单位时间内通过某一作用单元的余热热源质量，单位为kg/s。3.8等熵功率isentropicpower膨胀机按理论等熵热力过程膨胀时所输出的功率，单位为千瓦（kW）。3.9消耗功率auxiliarypower在规定的发电试验条件下，装置运行时所消耗的电功率，单位为千瓦（kW）。3.10毛输出功率grossoutputpower在规定的发电试验条件下，装置膨胀机做功驱动发电机所发出的电功率，单位为千瓦（kW）。3.11净输出功率netoutputpower在规定的发电试验条件下，装置膨胀机做功驱动发电机所发出的电功率减去装置消耗功率的差值，单位为千瓦（kW）。3.12吸热量heatabsorption在规定的发电试验条件下，有机工质在装置的蒸发器侧从热源吸收的热量，单位为千瓦（kW）。3.13放热量heatrelease在规定的发电试验条件下，有机工质在装置的冷凝器侧向冷却介质放出的热量，单位为千瓦（kW）。3.14毛热电转化效率grossefficiencyofthermoelectricconversion输出功率与吸热量的比值。3.15净热电转化效率netefficiencyofthermoelectricconversion净输出功率与吸热量的比值。3.16蒸发器evaporator液态工作介质通过吸收热源介质的热量并自身气化蒸发的换热器。3.17冷凝器condenser气态工作介质通过把热量传递给冷却介质并自身液化的换热器。3.18冷却塔coolingtower利用水和空气直接接触换热并伴有部分水蒸发使水冷却的设备。3.19检漏leakdetection检查发电机组是否有工作介质泄露的操作。3.20检漏仪leakdetector检查发电机组中工作介质泄露用的工具。如卤素检漏灯、电子式卤素检漏仪。技术要求型号产品型号中应包含产品名称代号、产品分类编号和设计序列号信息等，型号中应体现规定工况下装置的输出功率。型式按膨胀形式可分为：透平式、容积式。按轴承形式可分为：滚动轴承式、滑动轴承式、空气悬浮轴承式、纯电磁悬浮轴承式、永磁偏置磁悬浮轴承式等。按热源形式可分为：蒸汽式、热水式、热油式等按冷却形式可分为：水冷式、风冷式、蒸发冷却式等发电机组的余热名义工况描述应与JB/T13305-2017中4.3.1的规定一致。发电机组应在规定的冷却环境条件下工作：a）工作环境温度：－20℃～＋45℃。b）空气相对湿度：≤95％（20℃以下时）；c）海拔高度：≤2000m；d）对气候条件和使用场所参见GB/T20626。主要包括使用气候条件，发电机组应在如下大气环境下进行试验：a）环境温度：-5℃～40℃；b）≤95%（20c）86kPa～106kPa。由用户与制造商协商确定。GB/T18430.1-20075.2机组在进行耐压试验时，系统各部位无异常变形和泄露。气密性14g/a机组在进行真空试验时，系统各部位应无异常变形，且压力回升不得超过0.15kPa。运转发电机组出厂前应进行运转试验，机组应无异常。若试验条件不完备或对于额定电压3000V及以上的机组，可以使用现场进行运转试验。发电机组在额定试验条件下，等熵效率不应低于82%。实测毛输出功率不小于名义毛输出功率的95%。实测净输出功率不小于名义净输出功率的95%。发电机组按照表1工况运行时，热电转化效率应符合表中规定的范围。表1不同热源温度时热电转化效率工作介质温度（℃）冷源条件毛热电转化效率（%）净热电转化效率（%）≥145循环冷却水，进水温度30℃，出水温度35℃≥13≥11.5<145，≥135≥12≥10<135，≥125≥11≥8.5<125，≥115≥10≥7≤125，≥115≥9≥5.5发电机组按照表2工况运行时，热电转化效率应符合表中规定的范围。表2不同冷源温度时热电转化效率冷却水进/出口温度（℃）热源条件毛热电转化效率（%）净热电转化效率（%）25/30℃循环热水，进水温度145℃≥13≥1130/35℃≥12≥1035/40℃≥11≥9.440/45℃≥10≥845/50℃≥9≥6.5发电机组应能承受热源超限，可在10s内完成检测、故障上报、保护措施执行到位和膨胀机保护停机。发电机组应能承受并网线路断路，可在10s内完成检测、故障上报、保护措施执行到位和膨胀机保护停机。8000h16000h寿命透平膨胀机设计使用寿命不应少于20年，配套系统设计使用寿命不应少于10年。温升3GB/T755GB/T755表3定绕和芯限值 位：K部件测量方法155（F）级绝缘允许温升180（H）级绝缘允许温升定子绕组（5000kW及以上）埋置检温计法（ETD）/电阻法110/105130/125定子绕组（5000kW以下）埋置检温计法（ETD）/电阻法115/105135/125定子铁芯温度计（Th）或埋置检温计法（ETD）10512585℃。噪声机组应按JB/T4330的规定测量机组的噪声声压级，实测值应不大于机组的明示值。在额定运行时，距离机组1.5m处噪声应小于85dB。振动机组应进行振动测量，实测值应不大于机组的明示值。外观发电机组外表面应清洁，涂漆表面应光滑。管路附件安装一般应横平竖直、美观大方。充注工作介质前，机组内应保持洁净、干燥。保质期18个12试验方法试验环境条件符合4.2.2的要求。0.50.50.1级，温度计的误差不大于土l℃。电网电网55流量、温度、压力测量3冷源系统2发电机组6电压、电流、电能、谐波测量图1发电机组实验台示意图4流量、温度、压力测量4流量、温度、压力测量1热源系统1—热源系统，模拟现场余热工况2—被试发电机组3—冷源系统，模拟现场冷却工况4—用于测量热源输入热量的模块5—用于测量冷源带走热量的模块6—用于测量被试发电机组并网电量的模块）发电机和变流器外壳防护等级分别按GB/T4942—2021和GB/T4208—2017规定执行或采用图纸审查方式检验。壳体、外观、表面应无划伤、无变形，应符合4.3.10的要求。机组耐压试验按NB/T47012-2020中耐压试验中4.6.2的规定。1.251.151.15倍。机组有机工质侧经过耐压试验后，按NB/T47012-2020中7.8.2气密性试验方法进行检验。机组有机工质侧真空试验按照GB/T18430.1-2007中6.3.1的规定。气密性试验合格后，抽真空至0.3kPa，至少保压30min，符合4.3.1.3的要求。机组按照说明文件进行运转试验，检查机组运行是否正常。换热器换热量测量、辅助设备消耗功率测量按照JB/T13305-2017中6.3.3.1规定。机组等熵膨胀效率按公式（1）计算：𝜂𝑖

=ℎ2−ℎ1×100% （1）′ℎ−ℎ′21ηi：膨胀机等熵膨胀效率，%；h1kJ/kg；h2kJ/kg；2h’：膨胀机出口工质等熵膨胀比焓，单位为kJ/kg。2——输入余热功率按公式（2）计算：—CpΔT（2）Ph：余热热源输入功率，单位为kW；—Cp：蒸发器进出口余热热源平均比热容，单位为kJ/（kg*℃）；T：蒸发器进出口余热热源温差，单位为℃；m1：余热热源的质量流量，单位为kg/s。——净输出功率按公式（3）计算：Pn=Pg-Pa （3）式中：Pn（kW）；Pg（kW）；Pa（kW）——毛热电转化效率按公式（4）计算：式中：

𝜂𝑔

=𝑃𝑔×100%……（4）𝑃ℎηg：发电机组在规定发电试验条件下的毛热电转化效率，单位为%。——净热电转化效率按公式（5）计算：式中：

𝜂𝑛

=𝑃𝑛×100%……（5）𝑃ℎηn：发电机组在规定发电试验条件下的净热电转化效率，单位为%。NB/T31012—20196.2.15.4注：当发电机不能通过直接加负荷时，温升试验可通过稳态短路试验完成。噪声按照JB/T4330-1999矩形六面体测量表面的方法，并按照JB/T4330-1999表面平均声压级的方法计算声压级。参考GB/T18430.1-2007中6.3.6.2，机组按如下方法测量振动：10Hz-1000Hz80Hz的相对灵敏度为基准，其他频率的相对灵敏度应在基准灵敏度的+10%～-2010调节热源工况（大于热源设计温度10±1℃），测试发电机组故障报警是否及时上报，测试透平膨胀机、阀门、泵是否按指令执行到位，反应时间应符合4.3.4.1要求。4.3.4.2目测机组外观，应符合4.3.8的规定。试验检查项目和验收规则每套发电机组需经检验合格后才能出厂，并应附有检验合格证。每台机组均应做出厂检验，检验项目、要求及试验方法按照表4的规定。凡遇下列情况之一者，应进行型式试验：a）第一次试制或小批量试生产时；312表4检验项目项目出厂检验型式检验技术要求试验方法1一般要求√√4.3.8视检2标志7.13包装7.34接地电阻GB25131-2010GB25131-20105有机工质侧耐压、气密性、真空性能实验4.3.15.4.16蒸汽、热水、冷水侧水压试验4.3.15.4.1.17运转4.3.25.4.2等熵效率—4.3.3.15.4.3.2.18毛输出功率4.3.3.25.4.3.2.29净输出功率4.3.3.35.4.3.2.210毛热电转化效率4.3.3.45.4.3.2.211净热电转化效率4.3.3.45.4.3.2.212噪声和振动4.3.75.4.413故障保护测试4.3.45.4.514温升4.3.65.4.415耐潮GB25131-2010GB25131-201016防触电保护GB25131-2010GB25131-2010注：“√”表示需检验项目：“—”表示不需要检验项目。c）d）标志、包装、运输和保管标志要求GB/T13306内容55标记内容机组功能型号√名称√吸热量，单位为千瓦（kW）√输出电压，单位为伏（V）；相数；频率，单位为赫兹（Hz）√最大运行电流，单位为安培（A）√毛输出功率，单位为千瓦（kW）√净输出功率，单位为千瓦（kW）√热电转化效率，%△膨胀机转速，单位为RPM√噪声