中大功率沼氣發(fā)電機組（GB/T 29488-2013）

前言 　　本標準按照GB/T 1.1-2009給出的規(guī)則起草。 　　本標準由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。 　　本標準由全國往復式內(nèi)燃燃氣發(fā)電設備標準化技術委員會（(SAC/TC 372)歸口。 　　本標準由中國石油集團濟柴動力總廠負責起草。淄博淄柴新能源有限公司、江蘇盛源燃氣動力機械有限公司、浙江義烏發(fā)電設備有限公司、鄭州金陽電氣有限公司參加起草。 　　本標準主要起草人：李俐、李樹生、王安忠、王令金、李宗立、季曉初、湯洪輝、史清晨、劉根成、張宏斌、陳俊民、楊賽青。 　　1范圍 　　本標準規(guī)定了中大功率沼氣發(fā)電機組（以下簡稱“機組”）的要求、試驗、檢驗規(guī)則、標志、包裝與貯運等。 　　本標準適用于額定頻率為50Hz或60Hz，功率不小于250kW，以沼氣（甲烷含量不低于30%）為主要燃料的往復式內(nèi)燃機驅動的交流工頻發(fā)電機組。 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。 　　GB 146.1標準軌距鐵路機車車輛限界 　　GB 146.2標準軌距鐵路機車建筑限界 　　GB/T 191包裝儲運圖示標志 　　GB/T 2820.1往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第1部分：用途、定額和性能 　　GB/T 2820.3往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第3部分：發(fā)電機組用交流發(fā)電機 　　GB/T 2820.4往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第4部分：控制裝置和開關裝置 　　GB/T 2820.5-2009往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第5部分：發(fā)電機組 　　GB/T 2820.9往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第9部分：機械振動的測量和評價 　　GB/T 2820.10往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第10部分：噪聲的測量（包面法） 　　GB 3836.1爆炸性環(huán)境第1部分：設備通用要求 　　GB 4556往復式內(nèi)燃機防火 　　GB/T 6072.1往復式內(nèi)燃機性能第1部分：功率、燃料消耗和機油消耗的標定及試驗方法通用發(fā)動機的附加要求 　　GB/T 8190.1往復式內(nèi)燃機排放測量第1部分：氣體顆粒排放物的試驗臺測量 　　GB/T 8190.4往復式內(nèi)燃機排放測量第4部分：不同用途發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán) 　　GB/T 19205天然氣標準參比條件 　　GB/T 20136-2006內(nèi)燃機電站通用試驗方法 　　GB 20651.1往復式內(nèi)燃機安全第1部分：壓燃式發(fā)動機 　　GB/T 21428往復式內(nèi)燃機驅動的發(fā)電機組安全性 　　NY/T 1220.2沼氣工程技術規(guī)范第2部分：供氣設計 　　NY/T 1704沼氣電站技術規(guī)范 　　3術語和定義 　　GB/T 6072.1，GB/T 2820.1，GB/T 2820.5中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。 　　3.1 　　沼氣biogas 　　有機物質(zhì)在厭氧條件下進行微生物降解產(chǎn)生出的一種可燃氣體，主要成分是甲烷、二氧化碳，還有少量的一氧化碳、氫氣、氧氣、硫化氫、氮氣等。 　　3.2 　　沼氣發(fā)電機組biogas generating set 　　由以沼氣為燃料的往復式內(nèi)燃發(fā)動機、交流發(fā)電機、控制裝置和輔助設備組成的發(fā)電機組。 　　4要求 　　4.1發(fā)電機組燃料要求 　　4.1.1沼氣質(zhì)量 　　沼氣質(zhì)量應符合下列要求： 　　a)低熱值不低于14MJ/Nm3（相當于甲烷體積分數(shù)不低于30%); 　　b)溫度不高于50℃; 　　c)發(fā)電機組用沼氣品質(zhì)見表1。 　　4.1.2調(diào)節(jié)用氣的儲氣裝置容量 　　調(diào)節(jié)用氣的儲氣裝置容量按下列參數(shù)確定： 　　a)沼氣發(fā)電機組連續(xù)運行時，儲氣裝置的容量按照運行機組總額定功率大于2h的用氣量設計； 　　b)沼氣發(fā)電機組間斷性運行時，儲氣裝置容量應按照大于間斷發(fā)電時間的產(chǎn)氣總量設計。 　　4.1.3當燃料品質(zhì)不符合本標準4.1.1規(guī)定時，標定功率允許試驗用燃料氣體的低熱值與功率標定時所用沼氣低熱值按比例換算。 　　4.2供氣要求 　　4.2.1沼氣發(fā)電機組在距離機組燃氣支管前1m處的沼氣壓力不低于3kPa。 　　4.2.2供氣壓力低于3kPa時，應配置氣體增壓設備。 　　4.2.3需要時，可設置甲烷濃度傳感器、用氣調(diào)節(jié)閥、氣體計量儀表等裝置。 　　4.2.4沼氣中甲烷在30s內(nèi)的體積分數(shù)變化率不應超過200。 　　4.2.5機組連續(xù)運行期間沼氣中甲烷體積分數(shù)變化量不應超過500。 　　4.2.6應有沼氣滲漏、溢出和排泄等防護裝置。 　　4.3監(jiān)測設備 　　4.3.1機組的監(jiān)測范圍決定于： 　　a)預定用途； 　　b)運行方式； 　　c)發(fā)電機組的大小和型式； 　　d)用電設備的要求； 　　e)制造商的要求； 　　f)用戶的要求。 　　4.3.2監(jiān)測設備應保證機組的使用和運行。 　　4.4標準基準條件 　　4.4.1為了確定發(fā)電機組的額定功率，應采用下列標準基準條件： 　　a）總大氣壓力：Pr =100kPa; 　　b）環(huán)境空氣溫度：Tr=298K(tr=25℃); 　　C)相對濕度：φr=30%。 　　4.4.2當現(xiàn)場實際工作條件不同于4.4.1給出的標準基準條件時，應按GB/T 2820.1的規(guī)定執(zhí)行。 　　4.4.3在測量和計算沼氣時，使用的壓力、溫度和濕度（飽和狀態(tài)）的標準參比條件是101.3kPa，20℃。其他的沼氣標準參比條件可按照GB/T 19205。 　　4.5機組輸出功率種類 　　4.5.1基本功率（PRP) 　　在商定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護保養(yǎng)，機組每年運行時間不受限制地為可變負載持續(xù)供電的最大功率（見圖1)。 　　在24h周期內(nèi)允許平均功率輸出（Ppp）不大于PRP的70%，除非內(nèi)燃機制造商另有規(guī)定。 　　注1：當要求允許的平均功率（Ppp）大于規(guī)定值時，可使用持續(xù)功率（COP). 　　當確定某一可變功率序列的實際平均輸出功率（Ppa）時，功率小于30％PRP的功率應視為30%，且時間不計。 　　4.5.2持續(xù)功率（COP) 　　在商定的運行條件下并按制造商規(guī)定的維修間隔和方法實施維護保養(yǎng)，機組每年運行時間不受限制地為恒定負載持續(xù)供電的最大功率（見圖2). 　　4.6運行方式 　　輸出功率種類為持續(xù)功率（COP)或基本功率（PRP）的機組，在4.4規(guī)定條件下，應能按額定工況正常地連續(xù)運行12h。 　　4.7輸出規(guī)定功率的條件 　　4.7.1機組在下列條件下應能可靠工作（允許修正功率），具體條件（或比以下條件惡劣時）應在供需雙方協(xié)議中說明。 　　a）海拔高度不超過4000m。 　　b）環(huán)境溫度： 　　 1）下限值分別為5℃，一15℃，一25℃，一45℃; 　　 2）上限值分別為40℃，45℃，50℃° 　　c)最高溫度條件下空氣相對濕度：月平均最大相對濕度不大于90%(25℃)。 　　4.7.2機組運行的現(xiàn)場條件應由用戶明確確定，且應對任何危險條件（如易燃、易爆環(huán)境）加以說明。 　　4.7.3當試驗海拔高度超過1000m（但不超過4000m）時，環(huán)境溫度的上限值按海拔高度每增加100m，降低0.5℃修正。 　　4.8啟動要求 　　在環(huán)境溫度不低于5℃時，經(jīng)3次啟動，至少應有一次啟動成功。電啟動每次間隔2min，一次不超過15s。當環(huán)境溫度在一45℃一5℃范圍內(nèi)時，按使用說明書規(guī)定采取預熱措施，機油溫度不應低于40℃，機組應能在30min內(nèi)順利啟動。 　　4.9電氣性能 　　4.9.1電壓整定范圍 　　機組在空載與75％額定輸出之間的所有負載（或與用戶協(xié)商規(guī)定負載）和在商定的功率因數(shù)范圍內(nèi)、額定頻率下，發(fā)電機端子處電壓調(diào)節(jié)的上升和下降的最大可能范圍為±5%。 　　4.9.2電壓和頻率性能等級 　　電壓和頻率性能等級按表2的規(guī)定，有特殊要求的機組按供需雙方協(xié)議。 　　4.9.3冷熱態(tài)電壓變化 　　機組在額定工況下從冷態(tài)到熱態(tài)的電壓變化：采用可控勵磁裝置發(fā)電機的機組不應超過±2％額 　　定電壓：對采用不可控勵磁裝置發(fā)電機的機組不應超過±5％額定電壓。 　　4.9.4畸變率 　　機組在空載額定電壓時的線電壓波形正弦性畸變率不應大于5%。 　　4.9.5并聯(lián) 　　4.9.5.1同型號規(guī)格和容量比不大于3:1的機組在20％一95％總額定功率范圍內(nèi)應能穩(wěn)定地并聯(lián)運行，且可平穩(wěn)轉移負載的有功功率和無功功率，其有功功率和無功功率的分配差度不應大于如下規(guī)定： 　　a)有功功率分配△P：在80％和100％額定負載之間為±5%；在20％和80％額定負載之間為±10%; 　　b)無功功率分配△Q：在20％和100％額定負載之間為±10%。 　　4.9.5.2若容量比大于3:1的機組并聯(lián)時，各機組承擔負載的有功功率和無功功率分配差度應按供需雙方協(xié)議規(guī)定。 　　4.10溫升限值溫度 　　4.10.1機組在運行中，發(fā)電機溫升限值應符合GB/T 2820.3的規(guī)定。 　　4.10.2機組高、低溫循環(huán)水溫度的限值應符合產(chǎn)品技術條件的規(guī)定。 　　4.11污染環(huán)境的限值 　　4.11.1振動 　　機組應根據(jù)需要設置減振裝置。常用發(fā)電機組振動位移、速度、加速度限值見表3。 　　4.11.2噪聲 　　機組的噪聲限值不應大于表4的規(guī)定，或符合相關行業(yè)標準的規(guī)定。 　　4.11.3污染物排放限值 　　機組在額定工況時排出的污染物排放限值應符合表5的規(guī)定。 　　4.12經(jīng)濟性 　　4.12.1機組的熱耗率（或耗氣量）要求應符合產(chǎn)品技術條件的規(guī)定。熱耗率最大允差不超過技術條件中規(guī)定數(shù)值的5%。當試驗環(huán)境與標準環(huán)境狀況不符時，機組熱耗率按GB/T 6072.1的規(guī)定方法進行修正。 　　4.12.2標定工況下機組的機油消耗率應符合技術條件要求。 　　4.13安全性 　　4.13.1接地 　　機組應有可靠的接地端子并有明顯的標志。 　　4.13.2絕緣電阻 　　機組各獨立電氣回路對地，以及回路間的絕緣電阻不應低于表6的規(guī)定。冷態(tài)絕緣電阻僅供參考，不作考核。 　　4.13.3耐受電壓 　　機組各獨立電氣回路對地以及回路間應能承受電壓數(shù)值應符合表7的規(guī)定，頻率為50（或60)Hz的正弦波，試驗電壓1min，且應無擊穿或閃絡現(xiàn)象。 　　4.13.4相序 　　三相機組的相序：對采用輸出插頭插座者，應按順時針方向排列（面向插座）；對采用設在控制屏上的接線端子者，從屏正面看應自左到右或自上到下排列；對控制屏內(nèi)部母線的排列，從屏正面看應符合表8的規(guī)定。 　　4.13.5防護措施 　　4.13.5.1對人有可能接近或觸及的旋轉、擺動的傳動件，如風扇、皮帶、鏈條等應設有防護裝置和安全警示標志；機組運行時，對其有可能飛出的構件，應設有防護罩、殼等安全技術措施。 　　4.13.5.2對能造成危險的灼熱部分，應有隔熱包層和防接觸的屏蔽，還應設有管路膨脹補償措施。 　　4.13.5.3所有接地點均接在機組公共底盤上；導線兩端應有接線端子，壓接應牢固；所有走線應整齊，均應用槽、盒、軟管、套管等保護，避免裸露；機組正常使用時，當流體逸出時應有防其損壞電氣絕緣的措施。 　　4.13.6防火防爆 　　4.13.6.1沼氣的凈化儲存、輸配、供氣系統(tǒng)的安全防護要求應符合NY/T 1220.2，NY/T 1704的規(guī)定。 　　4.13.6.2發(fā)動機的防火裝置應符合GB 4556的規(guī)定。 　　4.13.6.3沼氣發(fā)動機進氣總管應安裝可迅速關閉沼氣的防爆電動閥、手動閥等安全防爆裝置，安全防爆裝置在發(fā)生緊急情況時，應能保證動作迅速可靠。 　　4.13.6.4沼氣發(fā)動機應設置泄壓防爆閥，其開啟壓力與泄壓流通面積應符合產(chǎn)品技術條件的規(guī)定。 　　4.13.6.5機組消聲器應具有消火功能。 　　4.13.6.6發(fā)電機組的通氣孔和溢出裝置應安裝在易于操作的位置。 　　4.13.6.7機組所有電器元器件，應使其在運行時不致點燃周圍的沼氣。電器設備的防爆應符合GB 3836.1的規(guī)定。 　　4.13.6.8機組設計時應考慮沼氣管路的走向、布局、容器放置、滲漏、溢出和排泄所發(fā)生的危險。 　　4.14保護措施 　　4.14.1發(fā)動機至少有下列保護功能： 　　a)超速保護； 　　b)油壓低保護； 　　c)出水溫高保護； 　　d)機油溫高保護。 　　4.14.2發(fā)動機應有回火阻燃裝置。 　　4.14.3機組應有下列保護功能： 　　a)過載保護； 　　b)短路保護； 　　c)過電壓、欠電壓保護； 　　d)過頻率、欠頻率保護； 　　e)逆功率保護（有要求時）。 　　4.15機組監(jiān)控 　　4.15.1機組的控制方式、控制裝置和開關裝置應符合GB/T 2820.4，必要時可實現(xiàn)遙控操作。 　　4.15.2控制屏的使用環(huán)境、安裝要求、電纜鋪設應符合有關專業(yè)標準的規(guī)定。 　　4.15.3控制屏各監(jiān)測儀表（發(fā)動機儀表除外）的準確度等級：頻率表不低于0.5級；功率因數(shù)表不低于2.5級；其他不低于1.5級。 　　4.16外觀質(zhì)量 　　4.16.1機組的焊接部位牢固，焊縫應均勻，無裂紋、藥皮、濺渣、焊邊、咬邊，漏焊及氣孔等缺陷。 　　4.16.2控制屏表面平整，儀表及按鈕等排列布置整齊美觀。 　　4.16.3噴涂部分的漆膜均勻，無明顯裂紋、脫落、流痕、氣泡、劃傷等現(xiàn)象。 　　4.16.4電鍍件的鍍層光滑，無漏鍍、斑點、銹蝕等現(xiàn)象。 　　4.16.5緊固件無松動，固定牢固。 　　4.17成套性 　　機組成套供應包括： 　　a)發(fā)動機、發(fā)電機、控制屏／柜（控制屏根據(jù)用戶要求提供）、隨機備件、附件、工具及包裝； 　　b)機組產(chǎn)品合格證及隨機技術文件。 　　5試驗 　　5.1儀器儀表 　　機組試驗在制造廠試驗臺上進行。型式試驗時，用于測量電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)的儀器儀表的準確度應為0.2級；出廠試驗允許采用0.5級準確度的儀表進行測量。 　　5.2試驗項目 　　機組試驗及檢驗項目按表9的規(guī)定。 　　5.3試驗要求 　　5.3.1部件試驗不能代替整機試驗。 　　5.3.2試驗應在經(jīng)預熱的機組上進行。 　　5.3.3功率可按4.4.2規(guī)定進行修正。 　　5.3.4負載變化的等級為空載25%、50%、75%，100％額定功率。 　　5.3.5允許模擬沼氣工況進行機組試驗。 　　5.3.6各項試驗可在生產(chǎn)廠當時所具有的環(huán)境條件（環(huán)境溫度、相對濕度、大氣壓力）和用天然氣等模擬沼氣的情況下進行，檢查并確認試驗場地無沼氣泄漏，且通風良好。 　　5.4試驗方法 　　5.4.1外觀 　　用目測方法對4.16有關要求進行檢查。 　　5.4.2防護措施、機械強度和防火防爆 　　防護措施、機械強度和防火防爆均應按GB 20651.1及GB/T 21428相關條款規(guī)定進行檢查。 　　5.4.3瞬態(tài)頻率偏差和頻率恢復時間及相對頻率容差帶 　　5.4.3.1測量方法如下： 　　a)啟動并調(diào)整機組在額定工況下穩(wěn)定運行； 　　b)減負載至空載，從空載逐級突加至25%、50％額定負載（或根據(jù)機組發(fā)動機的結構和用途由雙方技術協(xié)議規(guī)定突加負載），再由50％負載突減至空載，重復進行三次。用動態(tài)（微機）測量儀或示波器或其他儀器記錄突加突減負載后頻率的變化跡線。 　　5.4.3.2計算方法 　　a)機組的（對額定頻率的）瞬態(tài)頻率偏差按式（1)、式（2)計算： 　　b)頻率恢復時間（tf，in，tf，de）是指在規(guī)定的負載突變后，從頻率離開穩(wěn)態(tài)頻率帶至其永久地重新進人規(guī)定的穩(wěn)態(tài)頻率容差帶（AD之間的間隔時間（見圖3)，單位為秒（S). 　　c)相對頻率容差帶按式（3)計算： 　　5.4.4瞬態(tài)電壓偏差和電壓恢復時間 　　5.4.4.1測量方法如下： 　　a)啟動并調(diào)整機組在額定工況下穩(wěn)定運行； 　　b)減負載至空載，調(diào)整電壓、頻率為額定值，從空載逐級突加至25%，50％額定負載（或根據(jù)機組發(fā)動機的結構和用途由雙方技術協(xié)議規(guī)定負載）調(diào)整電壓，頻率為額定值，再突減負載至空載，重復進行三次。用動態(tài)（微機）測量儀或示波器或其他儀器記錄突加突減負載后的電壓變化跡線； 　　c)記錄各級負載下的有關穩(wěn)定讀數(shù)。 　　5.4.4.2計算方法如下： 　　a)瞬態(tài)電壓偏差按式（4)、式（5)計算： 　　b)電壓恢復時間按式（6)計算： 　　5.4.4.3穩(wěn)態(tài)電壓容差帶△U（見圖4)，按式（7)計算： 　　5.4.5連續(xù)運行試驗 　　5.4.5.1啟動并調(diào)整機組在額定工況下連續(xù)運行12h(出廠試驗時間可適當縮減），試驗過程中機組應無漏油、漏水、漏氣現(xiàn)象，緊固件應無松動。 　　注：控制屏帶自動化模塊裝置的機組，連續(xù)運行時模塊必須投人。 　　5.4.5.2每隔30min記錄一次機組的功率、頻率、電壓、三相電流、功率因數(shù)、發(fā)動機出水溫度、機油溫度、各缸排氣溫度和環(huán)境狀況等參數(shù)。 　　5.4.6機組熱耗率 　　記錄沼氣的消耗量及機組相應起動時間、輸出功率、機油壓力、排氣溫度、環(huán)境溫度、空氣相對濕度、大氣壓力、沼氣壓力、冷卻水溫度、機油溫度，按式（8)計算出機組熱耗率。 　　5.4.7測量振動值 　　機組在空載運行和額定負載運行時用測振儀進行測量。測量方法應按GB/T 2820.9的規(guī)定進行（或按技術協(xié)議、產(chǎn)品技術條件規(guī)定的測量方法和部位進行測量）。結果應符合4.11.1的規(guī)定。 　　6檢驗規(guī)則 　　6.1檢驗分類 　　機組檢驗分出廠檢驗和型式檢驗。 　　6.1.1出廠檢驗 　　每臺機組應進行出廠檢驗，其檢驗項目按表9的規(guī)定。 　　6.1.2型式檢驗 　　下列情況之一者應進行型式檢驗，其檢驗項目按表9的規(guī)定： 　　a)新產(chǎn)品定型投產(chǎn)之前； 　　b)產(chǎn)品的設計或工藝上的變更足以影響產(chǎn)品性能時； 　　c)出廠檢驗結果與上次型式檢驗結果有較大差異時。 　　6.2判定規(guī)則 　　6.2.1每臺出廠檢驗的機組，各項檢驗項目均為合格時，該臺機組判定合格。 　　6.2.2型式檢驗的機組各項檢驗項目合格時，判定該臺機組合格；如出現(xiàn)不合格項目時，應進行調(diào)整或改進，再次進行試驗，直至合格為止，否則不能投產(chǎn)。 　　7標志、包裝和貯運 　　7.1定額標牌 　　機組定額標牌應包括如下內(nèi)容： 　　a)執(zhí)行標準號（本標準）； 　　b）制造商名稱和商標； 　　c)機組型號； 　　d)機組編號； 　　e)機組制造日期； 　　f）相數(shù)； 　　g）機組額定轉速，r/min; 　　h）機組額定功率，kW，（按本標準加詞頭COP，PRP) ; 　　i）額定頻率，Hz; 　　i）額定電壓，V; 　　k）額定電流，A; 　　l)額定功率因數(shù)，cosp; 　　m）接線方式； 　　n）凈重量，kg或t; 　　o）外形尺寸（長×寬×高），mm。 　　7.2包裝 　　7.2.1機組包裝后的外形尺寸應符合GB 146.1，GB 146.2的規(guī)定。 　　7.2.2機組及其備、附件在包裝前，凡未經(jīng)涂漆或電鍍等保護的裸露金屬應采取臨時性防銹保護措施。 　　7.2.3機組的包裝應能防雨，牢固可靠，有明顯、不易脫落的識別標志。其標志應符合GB/T 191的規(guī)定。 　　7.2.4機組應隨附下列文件： 　　a)機組出廠質(zhì)量證明書； 　　b)機組使用說明書及主要配套件使用說明書； 　　c)備品清單。 　　7.3貯運 　　7.3.1機組應貯存在有頂蓋的倉庫內(nèi)，不應有腐蝕性有害氣體存在。 　　7.3.2機組的包裝應根據(jù)需要能進行水路、鐵路和汽車運輸。