中大功率沼气发电机组（GB/T 29488-2013）

前言 　　本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 　　本标准由中国电器工业协会提出。 　　本标准由全国往复式内燃燃气发电设备标准化技术委员会（(SAC/TC 372)归口。 　　本标准由中国石油集团济柴动力总厂负责起草。淄博淄柴新能源有限公司、江苏盛源燃气动力机械有限公司、浙江义乌发电设备有限公司、郑州金阳电气有限公司参加起草。 　　本标准主要起草人：李俐、李树生、王安忠、王令金、李宗立、季晓初、汤洪辉、史清晨、刘根成、张宏斌、陈俊民、杨赛青。 　　1范围 　　本标准规定了中大功率沼气发电机组（以下简称“机组”）的要求、试验、检验规则、标志、包装与贮运等。 　　本标准适用于额定频率为50Hz或60Hz，功率不小于250kW，以沼气（甲烷含量不低于30%）为主要燃料的往复式内燃机驱动的交流工频发电机组。 　　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 146.1标准轨距铁路机车车辆限界 　　GB 146.2标准轨距铁路机车建筑限界 　　GB/T 191包装储运图示标志 　　GB/T 2820.1往复式内燃机驱动的交流发电机组第1部分：用途、定额和性能 　　GB/T 2820.3往复式内燃机驱动的交流发电机组第3部分：发电机组用交流发电机 　　GB/T 2820.4往复式内燃机驱动的交流发电机组第4部分：控制装置和开关装置 　　GB/T 2820.5-2009往复式内燃机驱动的交流发电机组第5部分：发电机组 　　GB/T 2820.9往复式内燃机驱动的交流发电机组第9部分：机械振动的测量和评价 　　GB/T 2820.10往复式内燃机驱动的交流发电机组第10部分：噪声的测量（包面法） 　　GB 3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求 　　GB 4556往复式内燃机防火 　　GB/T 6072.1往复式内燃机性能第1部分：功率、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求 　　GB/T 8190.1往复式内燃机排放测量第1部分：气体颗粒排放物的试验台测量 　　GB/T 8190.4往复式内燃机排放测量第4部分：不同用途发动机的稳态试验循环 　　GB/T 19205天然气标准参比条件 　　GB/T 20136-2006内燃机电站通用试验方法 　　GB 20651.1往复式内燃机安全第1部分：压燃式发动机 　　GB/T 21428往复式内燃机驱动的发电机组安全性 　　NY/T 1220.2沼气工程技术规范第2部分：供气设计 　　NY/T 1704沼气电站技术规范 　　3术语和定义 　　GB/T 6072.1，GB/T 2820.1，GB/T 2820.5中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 　　3.1 　　沼气biogas 　　有机物质在厌氧条件下进行微生物降解产生出的一种可燃气体，主要成分是甲烷、二氧化碳，还有少量的一氧化碳、氢气、氧气、硫化氢、氮气等。 　　3.2 　　沼气发电机组biogas generating set 　　由以沼气为燃料的往复式内燃发动机、交流发电机、控制装置和辅助设备组成的发电机组。 　　4要求 　　4.1发电机组燃料要求 　　4.1.1沼气质量 　　沼气质量应符合下列要求： 　　a)低热值不低于14MJ/Nm3（相当于甲烷体积分数不低于30%); 　　b)温度不高于50℃; 　　c)发电机组用沼气品质见表1。 　　4.1.2调节用气的储气装置容量 　　调节用气的储气装置容量按下列参数确定： 　　a)沼气发电机组连续运行时，储气装置的容量按照运行机组总额定功率大于2h的用气量设计； 　　b)沼气发电机组间断性运行时，储气装置容量应按照大于间断发电时间的产气总量设计。 　　4.1.3当燃料品质不符合本标准4.1.1规定时，标定功率允许试验用燃料气体的低热值与功率标定时所用沼气低热值按比例换算。 　　4.2供气要求 　　4.2.1沼气发电机组在距离机组燃气支管前1m处的沼气压力不低于3kPa。 　　4.2.2供气压力低于3kPa时，应配置气体增压设备。 　　4.2.3需要时，可设置甲烷浓度传感器、用气调节阀、气体计量仪表等装置。 　　4.2.4沼气中甲烷在30s内的体积分数变化率不应超过200。 　　4.2.5机组连续运行期间沼气中甲烷体积分数变化量不应超过500。 　　4.2.6应有沼气渗漏、溢出和排泄等防护装置。 　　4.3监测设备 　　4.3.1机组的监测范围决定于： 　　a)预定用途； 　　b)运行方式； 　　c)发电机组的大小和型式； 　　d)用电设备的要求； 　　e)制造商的要求； 　　f)用户的要求。 　　4.3.2监测设备应保证机组的使用和运行。 　　4.4标准基准条件 　　4.4.1为了确定发电机组的额定功率，应采用下列标准基准条件： 　　a）总大气压力：Pr =100kPa; 　　b）环境空气温度：Tr=298K(tr=25℃); 　　C)相对湿度：φr=30%。 　　4.4.2当现场实际工作条件不同于4.4.1给出的标准基准条件时，应按GB/T 2820.1的规定执行。 　　4.4.3在测量和计算沼气时，使用的压力、温度和湿度（饱和状态）的标准参比条件是101.3kPa，20℃。其他的沼气标准参比条件可按照GB/T 19205。 　　4.5机组输出功率种类 　　4.5.1基本功率（PRP) 　　在商定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，机组每年运行时间不受限制地为可变负载持续供电的最大功率（见图1)。 　　在24h周期内允许平均功率输出（Ppp）不大于PRP的70%，除非内燃机制造商另有规定。 　　注1：当要求允许的平均功率（Ppp）大于规定值时，可使用持续功率（COP). 　　当确定某一可变功率序列的实际平均输出功率（Ppa）时，功率小于30％PRP的功率应视为30%，且时间不计。 　　4.5.2持续功率（COP) 　　在商定的运行条件下并按制造商规定的维修间隔和方法实施维护保养，机组每年运行时间不受限制地为恒定负载持续供电的最大功率（见图2). 　　4.6运行方式 　　输出功率种类为持续功率（COP)或基本功率（PRP）的机组，在4.4规定条件下，应能按额定工况正常地连续运行12h。 　　4.7输出规定功率的条件 　　4.7.1机组在下列条件下应能可靠工作（允许修正功率），具体条件（或比以下条件恶劣时）应在供需双方协议中说明。 　　a）海拔高度不超过4000m。 　　b）环境温度： 　　 1）下限值分别为5℃，一15℃，一25℃，一45℃; 　　 2）上限值分别为40℃，45℃，50℃° 　　c)最高温度条件下空气相对湿度：月平均最大相对湿度不大于90%(25℃)。 　　4.7.2机组运行的现场条件应由用户明确确定，且应对任何危险条件（如易燃、易爆环境）加以说明。 　　4.7.3当试验海拔高度超过1000m（但不超过4000m）时，环境温度的上限值按海拔高度每增加100m，降低0.5℃修正。 　　4.8启动要求 　　在环境温度不低于5℃时，经3次启动，至少应有一次启动成功。电启动每次间隔2min，一次不超过15s。当环境温度在一45℃一5℃范围内时，按使用说明书规定采取预热措施，机油温度不应低于40℃，机组应能在30min内顺利启动。 　　4.9电气性能 　　4.9.1电压整定范围 　　机组在空载与75％额定输出之间的所有负载（或与用户协商规定负载）和在商定的功率因数范围内、额定频率下，发电机端子处电压调节的上升和下降的最大可能范围为±5%。 　　4.9.2电压和频率性能等级 　　电压和频率性能等级按表2的规定，有特殊要求的机组按供需双方协议。 　　4.9.3冷热态电压变化 　　机组在额定工况下从冷态到热态的电压变化：采用可控励磁装置发电机的机组不应超过±2％额 　　定电压：对采用不可控励磁装置发电机的机组不应超过±5％额定电压。 　　4.9.4畸变率 　　机组在空载额定电压时的线电压波形正弦性畸变率不应大于5%。 　　4.9.5并联 　　4.9.5.1同型号规格和容量比不大于3:1的机组在20％一95％总额定功率范围内应能稳定地并联运行，且可平稳转移负载的有功功率和无功功率，其有功功率和无功功率的分配差度不应大于如下规定： 　　a)有功功率分配△P：在80％和100％额定负载之间为±5%；在20％和80％额定负载之间为±10%; 　　b)无功功率分配△Q：在20％和100％额定负载之间为±10%。 　　4.9.5.2若容量比大于3:1的机组并联时，各机组承担负载的有功功率和无功功率分配差度应按供需双方协议规定。 　　4.10温升限值温度 　　4.10.1机组在运行中，发电机温升限值应符合GB/T 2820.3的规定。 　　4.10.2机组高、低温循环水温度的限值应符合产品技术条件的规定。 　　4.11污染环境的限值 　　4.11.1振动 　　机组应根据需要设置减振装置。常用发电机组振动位移、速度、加速度限值见表3。 　　4.11.2噪声 　　机组的噪声限值不应大于表4的规定，或符合相关行业标准的规定。 　　4.11.3污染物排放限值 　　机组在额定工况时排出的污染物排放限值应符合表5的规定。 　　4.12经济性 　　4.12.1机组的热耗率（或耗气量）要求应符合产品技术条件的规定。热耗率最大允差不超过技术条件中规定数值的5%。当试验环境与标准环境状况不符时，机组热耗率按GB/T 6072.1的规定方法进行修正。 　　4.12.2标定工况下机组的机油消耗率应符合技术条件要求。 　　4.13安全性 　　4.13.1接地 　　机组应有可靠的接地端子并有明显的标志。 　　4.13.2绝缘电阻 　　机组各独立电气回路对地，以及回路间的绝缘电阻不应低于表6的规定。冷态绝缘电阻仅供参考，不作考核。 　　4.13.3耐受电压 　　机组各独立电气回路对地以及回路间应能承受电压数值应符合表7的规定，频率为50（或60)Hz的正弦波，试验电压1min，且应无击穿或闪络现象。 　　4.13.4相序 　　三相机组的相序：对采用输出插头插座者，应按顺时针方向排列（面向插座）；对采用设在控制屏上的接线端子者，从屏正面看应自左到右或自上到下排列；对控制屏内部母线的排列，从屏正面看应符合表8的规定。 　　4.13.5防护措施 　　4.13.5.1对人有可能接近或触及的旋转、摆动的传动件，如风扇、皮带、链条等应设有防护装置和安全警示标志；机组运行时，对其有可能飞出的构件，应设有防护罩、壳等安全技术措施。 　　4.13.5.2对能造成危险的灼热部分，应有隔热包层和防接触的屏蔽，还应设有管路膨胀补偿措施。 　　4.13.5.3所有接地点均接在机组公共底盘上；导线两端应有接线端子，压接应牢固；所有走线应整齐，均应用槽、盒、软管、套管等保护，避免裸露；机组正常使用时，当流体逸出时应有防其损坏电气绝缘的措施。 　　4.13.6防火防爆 　　4.13.6.1沼气的净化储存、输配、供气系统的安全防护要求应符合NY/T 1220.2，NY/T 1704的规定。 　　4.13.6.2发动机的防火装置应符合GB 4556的规定。 　　4.13.6.3沼气发动机进气总管应安装可迅速关闭沼气的防爆电动阀、手动阀等安全防爆装置，安全防爆装置在发生紧急情况时，应能保证动作迅速可靠。 　　4.13.6.4沼气发动机应设置泄压防爆阀，其开启压力与泄压流通面积应符合产品技术条件的规定。 　　4.13.6.5机组消声器应具有消火功能。 　　4.13.6.6发电机组的通气孔和溢出装置应安装在易于操作的位置。 　　4.13.6.7机组所有电器元器件，应使其在运行时不致点燃周围的沼气。电器设备的防爆应符合GB 3836.1的规定。 　　4.13.6.8机组设计时应考虑沼气管路的走向、布局、容器放置、渗漏、溢出和排泄所发生的危险。 　　4.14保护措施 　　4.14.1发动机至少有下列保护功能： 　　a)超速保护； 　　b)油压低保护； 　　c)出水温高保护； 　　d)机油温高保护。 　　4.14.2发动机应有回火阻燃装置。 　　4.14.3机组应有下列保护功能： 　　a)过载保护； 　　b)短路保护； 　　c)过电压、欠电压保护； 　　d)过频率、欠频率保护； 　　e)逆功率保护（有要求时）。 　　4.15机组监控 　　4.15.1机组的控制方式、控制装置和开关装置应符合GB/T 2820.4，必要时可实现遥控操作。 　　4.15.2控制屏的使用环境、安装要求、电缆铺设应符合有关专业标准的规定。 　　4.15.3控制屏各监测仪表（发动机仪表除外）的准确度等级：频率表不低于0.5级；功率因数表不低于2.5级；其他不低于1.5级。 　　4.16外观质量 　　4.16.1机组的焊接部位牢固，焊缝应均匀，无裂纹、药皮、溅渣、焊边、咬边，漏焊及气孔等缺陷。 　　4.16.2控制屏表面平整，仪表及按钮等排列布置整齐美观。 　　4.16.3喷涂部分的漆膜均匀，无明显裂纹、脱落、流痕、气泡、划伤等现象。 　　4.16.4电镀件的镀层光滑，无漏镀、斑点、锈蚀等现象。 　　4.16.5紧固件无松动，固定牢固。 　　4.17成套性 　　机组成套供应包括： 　　a)发动机、发电机、控制屏／柜（控制屏根据用户要求提供）、随机备件、附件、工具及包装； 　　b)机组产品合格证及随机技术文件。 　　5试验 　　5.1仪器仪表 　　机组试验在制造厂试验台上进行。型式试验时，用于测量电流、电压、功率、频率、功率因数等电气参数的仪器仪表的准确度应为0.2级；出厂试验允许采用0.5级准确度的仪表进行测量。 　　5.2试验项目 　　机组试验及检验项目按表9的规定。 　　5.3试验要求 　　5.3.1部件试验不能代替整机试验。 　　5.3.2试验应在经预热的机组上进行。 　　5.3.3功率可按4.4.2规定进行修正。 　　5.3.4负载变化的等级为空载25%、50%、75%，100％额定功率。 　　5.3.5允许模拟沼气工况进行机组试验。 　　5.3.6各项试验可在生产厂当时所具有的环境条件（环境温度、相对湿度、大气压力）和用天然气等模拟沼气的情况下进行，检查并确认试验场地无沼气泄漏，且通风良好。 　　5.4试验方法 　　5.4.1外观 　　用目测方法对4.16有关要求进行检查。 　　5.4.2防护措施、机械强度和防火防爆 　　防护措施、机械强度和防火防爆均应按GB 20651.1及GB/T 21428相关条款规定进行检查。 　　5.4.3瞬态频率偏差和频率恢复时间及相对频率容差带 　　5.4.3.1测量方法如下： 　　a)启动并调整机组在额定工况下稳定运行； 　　b)减负载至空载，从空载逐级突加至25%、50％额定负载（或根据机组发动机的结构和用途由双方技术协议规定突加负载），再由50％负载突减至空载，重复进行三次。用动态（微机）测量仪或示波器或其他仪器记录突加突减负载后频率的变化迹线。 　　5.4.3.2计算方法 　　a)机组的（对额定频率的）瞬态频率偏差按式（1)、式（2)计算： 　　b)频率恢复时间（tf，in，tf，de）是指在规定的负载突变后，从频率离开稳态频率带至其永久地重新进人规定的稳态频率容差带（AD之间的间隔时间（见图3)，单位为秒（S). 　　c)相对频率容差带按式（3)计算： 　　5.4.4瞬态电压偏差和电压恢复时间 　　5.4.4.1测量方法如下： 　　a)启动并调整机组在额定工况下稳定运行； 　　b)减负载至空载，调整电压、频率为额定值，从空载逐级突加至25%，50％额定负载（或根据机组发动机的结构和用途由双方技术协议规定负载）调整电压，频率为额定值，再突减负载至空载，重复进行三次。用动态（微机）测量仪或示波器或其他仪器记录突加突减负载后的电压变化迹线； 　　c)记录各级负载下的有关稳定读数。 　　5.4.4.2计算方法如下： 　　a)瞬态电压偏差按式（4)、式（5)计算： 　　b)电压恢复时间按式（6)计算： 　　5.4.4.3稳态电压容差带△U（见图4)，按式（7)计算： 　　5.4.5连续运行试验 　　5.4.5.1启动并调整机组在额定工况下连续运行12h(出厂试验时间可适当缩减），试验过程中机组应无漏油、漏水、漏气现象，紧固件应无松动。 　　注：控制屏带自动化模块装置的机组，连续运行时模块必须投人。 　　5.4.5.2每隔30min记录一次机组的功率、频率、电压、三相电流、功率因数、发动机出水温度、机油温度、各缸排气温度和环境状况等参数。 　　5.4.6机组热耗率 　　记录沼气的消耗量及机组相应起动时间、输出功率、机油压力、排气温度、环境温度、空气相对湿度、大气压力、沼气压力、冷却水温度、机油温度，按式（8)计算出机组热耗率。 　　5.4.7测量振动值 　　机组在空载运行和额定负载运行时用测振仪进行测量。测量方法应按GB/T 2820.9的规定进行（或按技术协议、产品技术条件规定的测量方法和部位进行测量）。结果应符合4.11.1的规定。 　　6检验规则 　　6.1检验分类 　　机组检验分出厂检验和型式检验。 　　6.1.1出厂检验 　　每台机组应进行出厂检验，其检验项目按表9的规定。 　　6.1.2型式检验 　　下列情况之一者应进行型式检验，其检验项目按表9的规定： 　　a)新产品定型投产之前； 　　b)产品的设计或工艺上的变更足以影响产品性能时； 　　c)出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。 　　6.2判定规则 　　6.2.1每台出厂检验的机组，各项检验项目均为合格时，该台机组判定合格。 　　6.2.2型式检验的机组各项检验项目合格时，判定该台机组合格；如出现不合格项目时，应进行调整或改进，再次进行试验，直至合格为止，否则不能投产。 　　7标志、包装和贮运 　　7.1定额标牌 　　机组定额标牌应包括如下内容： 　　a)执行标准号（本标准）； 　　b）制造商名称和商标； 　　c)机组型号； 　　d)机组编号； 　　e)机组制造日期； 　　f）相数； 　　g）机组额定转速，r/min; 　　h）机组额定功率，kW，（按本标准加词头COP，PRP) ; 　　i）额定频率，Hz; 　　i）额定电压，V; 　　k）额定电流，A; 　　l)额定功率因数，cosp; 　　m）接线方式； 　　n）净重量，kg或t; 　　o）外形尺寸（长×宽×高），mm。 　　7.2包装 　　7.2.1机组包装后的外形尺寸应符合GB 146.1，GB 146.2的规定。 　　7.2.2机组及其备、附件在包装前，凡未经涂漆或电镀等保护的裸露金属应采取临时性防锈保护措施。 　　7.2.3机组的包装应能防雨，牢固可靠，有明显、不易脱落的识别标志。其标志应符合GB/T 191的规定。 　　7.2.4机组应随附下列文件： 　　a)机组出厂质量证明书； 　　b)机组使用说明书及主要配套件使用说明书； 　　c)备品清单。 　　7.3贮运 　　7.3.1机组应贮存在有顶盖的仓库内，不应有腐蚀性有害气体存在。 　　7.3.2机组的包装应根据需要能进行水路、铁路和汽车运输。