高效低碳燃气轮机试验装置项目试验平台初步设计-压气机试验平台

2019年9月9日21:19:30高效低碳燃气轮机试验装置项目试验平台初步设计-压气机试验平台已关闭评论 18 views

一、压气机试验平台初步设计需求

  1. 概况

压气机试验平台含单/多级压气机试验台一套,位于上海市临港区,其主要功能为:通过测量压气机试验件气动参数和三维非定常流场可视化,充分了解与掌握单/多级压气机中的物理现象。研究单级内和多级叶片排间湍流、旋涡和激波的瞬态结构、非定常流动机制和相互作用机理,发展高精度损失模型、落后角模型、环壁堵塞系数计算模型,研究级匹配技术,以及各种损失和不稳定性影响因素和有效控制措施。积累数据,充实理论,探讨和完善有效的叶型、通流、级匹配设计和稳定性控制方法。获得压气机总体性能,包括转速、流量、效率的关系,喘振特性和失速边界,多级可调叶片和级间放气防喘特性,以及起动、加速、停机特性等;测量叶片的颤振和振动特性;开展变IGV角度对压气机匹配及性能的影响及IGV调节规律研究;开展引气对压气机性能影响的研究;开展启动特性优化试验;开展压气机总体参数优化设计研究,如多级压气机参数分配优化以及参数径向分布优化研究;验证压气机气动设计及结构完整性。验证压气机设计技术,测量设计性能,建立运行操作区间。

单/多级压气机试验台由进气系统、动力系统、空气系统、液压系统、滑油系统、排气系统、测试系统、电气控制系统、循环冷却水系统和辅助系统等组成。

2、压气机试验台设计标准:

《航空发动机实验台设计规范》(GB50454-2008)

《航空发动机试车台设计规范》(GB 50454-2008)

*《压气机气动性能试验》(HB 7115)

《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001(2005))

《气体灭火系统设计规范》(GB 50370-2005)

*《大气污染物综合排放标准》(GB16297-2008)

*《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-2008)

《工业设备及管道绝热工程设计规范》(GB50264-1997)

《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-1997)

《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-1998)

《压缩空气站设计规范》(GB50029-2003)

《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)

《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-1998)

《综合布线系统工程设计规范》(GB50311-2007)

《视频安防监控系统工程设计规范》(GB50395-2007)

《入侵报警系统工程设计规范规范》(GB50394-2007)

《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-1994)

《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004)

《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)

《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)

《航空工业工程建设设计规程》(HBJ 3-1998)

《低压配电设计规范》(GB50054-1995)

《10kV及以下变电所设计规范》(GB50053-1994)

《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)

《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)

《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)

《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-1993)

声学环境噪声的描述、测量与评价第1部分:基本参量与评价方法(GB/T 3222.1-2006)

《特种设备使用管理规则》(TSG08 -2017)

《压力容器》(GB150-2011)

3、压气机试验台主要技术指标(认为关重参数设置*)

*驱动电机功率(MW):60

典型地,具备以下压气机试验件(包含但不限于)的试验能力:

压气机试验件1:设计流量110kg/s, 设计压比8,设计转速9000rpm, 8级;压气机试验件2:设计流量110kg/s, 设计压比3,设计转速9000rpm, 3级;

压气机试验件3:设计流量110kg/s, 设计压比1.4,设计转速9000rpm, 1级;

压气机试验件4:设计流量200kg/s, 设计压比8,设计转速6000rpm, 8级;

压气机试验件5:设计流量200kg/s, 设计压比3,设计转速6000rpm, 3级;

压气机试验件6:设计流量200kg/s, 设计压比1.4,设计转速6000rpm, 1级;

压气机试验件7:设计流量175kg/s, 设计压比18,设计转速6000rpm, 14级;

压气机试验件8:设计流量200kg/s, 设计压比24,设计转速6000rpm, 17级;

压气机试验件9:设计流量110kg/s, 设计压比27,设计转速9000rpm, 19级。

压气机试验台进气温度、压力:环境温度、环境压力

4、压气机试验台外部要求

1):周边环境的要求

环境气象条件:上海属亚热带季风气候,气候温和湿润,四季分明,呈现季风性、海洋性气候特点。据有关气象资料:上海市年平均降水量103mm左右,最高降水量153mm,最低降水量42mm,冻土深度8cm。全年主导风向为东南,次导风向为西北西,平均风速为3.0m/s,台风时最大风速为15m/s(1971年以来),极大风速达27.4m/s(1971年以来)。全年平均气温15.8℃,最冷平均温度3.6℃,极端最低气温–12.1℃,极端最高气温为40.2℃。上海市地下水年平均高水位埋深值为0.50m,低水位埋深值为1.50m。水质分析地下水和土对钢结构(钢管道)有弱腐蚀性。

投标人在初步设计报告中应提供整个试验台的消音解决方案,消音解决方案必须满足第2条引用规范对可闻噪音和次级噪音的要求。

投标人在初步设计报告中应提供试验台的排气处理方案,排气处理方案必须满足第2条引用规范对排气污染物的要求。

2):满足试验台建设的外部因素要求

投标人在投标阶段应提出试验台初步土建信息(包含但不限于:试验台初步布局、厂房布局、噪音处理要求等),以及气、水、电、油等外部能源动力需求。

投标人应在初步设计报告中提供试验台详细土建信息包(包含但不限于:试验台总体布局、厂房布局、基础布局及载荷要求、平台/爬梯/地沟要求、门窗要求、照明要求、暖通要求、噪音处理要求、振动处理要求等),以及气、水、电、油等外部接口位置、尺寸和详细参数等。

3):试验台建设中涉及到的关重设备的厂家要求

投标人在试验台初步设计报告中推荐的电机、变频器、齿轮箱、测扭器、关键阀门、常规测试系统关键硬件、电气控制系统关键硬件、特种测试系统硬件等生产厂商,应具有在近五年内提供性能指标不低于本试验台所需设备性能指标的业绩证明。

4):试验台设计过程中的参考文献和国内外设计案例的要求

投标人在试验台初步设计报告中应明确列出设计过程中的参考文献。

5、原理图

投标人在投标阶段应提供试验台的初步原理图,原理图应能清晰地表示出试验台主要设备组成、工艺流程、外部能源动力需求等。

投标人在初步设计报告中应提供试验台详细原理图,内容包括但不限于:试验台详细设备组成及相互关系、工艺流程、外部能源动力需求、视窗位置、减振要求、测点种类、测点位置和数量、预留空间要求等。

6、原理图中各个子系统/设备的要求

6.1 进气系统

投标人应提供一套完整的进气系统设计方案,进气系统的主要要求有:

垂直进气系统的设计应使进气畸变和侧风效应最小化,并能将噪音降到要求噪音水平。空气应通过进气塔垂直入口顶部进入。

进气消音装置的设计应满足招标文件中对降噪和流场品质的要求。

投标人应负责确定需要的导流叶片数量、形状及材料。

进口防护与整流网能阻止鸟或碎片进入发动机试车间,并将气流畸变降到最小。

压气机进气压力应在(20~101)kPa范围内连续可调,进气流量在最小和最大流量范围内测量精度应不劣于±1.0%FS。

试验件进口流量控制精度应不劣于±1.0%FS,进口总压不均匀度应低于±0.5%。

投标人在投标阶段应提供进气系统初步布局图和初步系统组成。

投标人在初步设计报告中应提供进气系统详细布局图、详细组成、流量管设计计算结果(包括但不限于:直径和壁厚计算、材料工艺、进气喇叭口型面设计、流量管型线设计计算、流量系数标定方法等)、防冰评估及方案、稳压箱设计计算结果、强度校核、关键阀门选型技术要求、支撑及移动方案、稳压箱与试验件连接方式等。

6.2 动力系统

投标人应提供一套完整的动力系统设计方案。动力系统至少应包含驱动电机及调速装置、变压器、增速齿轮箱、测扭器等。

动力系统采用10kV供电。

动力系统需提供最大60MW的驱动功率,且在最小和最大转速范围内连续、双向调节压气机转速。

驱动电机及变频装置应选用具有相关业绩的国内外知名品牌。

动力系统需配备盘车装置,转速(1-20)r/min,具备双向旋转、手动盘车功能。

增速齿轮箱应选用具有相关业绩的国内外知名品牌。增速齿轮箱应满足不同压气机试验件的试验需求,可选用1套或多套。如选用多套增速齿轮箱时,应可方便地替换。

测扭器扭矩测量精度应不劣于±0.15%FS,可全部或部分平衡轴向力。

驱动电机、增速齿轮箱和测扭器应各自配备所需的滑油系统。

驱动电机应考虑完备的应急安保设计。

投标人在投标阶段应提供动力系统的初步布局图和初步系统组成。

投标人在初步设计报告中应提供动力系统的详细布局图,详细组成,各设备备选方案对比、结构示意图、选型技术要求、转子动力学评估等。

6.3 空气系统

投标人应提供一套完整的空气系统设计方案。供气压力、温度和质量流量应满足单/多级压气机试验台轴向力调节、封严和引气要求。

满足各工况下压气机的引气要求;

具备负压引气功能;

引气系统应具备多路正、负压引气管路,满足不同压气机试验件的试验需求。

辅助空气系统满足试验台轴向力调节和封严需求。

空气系统应具有调压及流量测量能力。空气系统应具有压力指示、温度指示等功能。

投标人在投标阶段应提供空气系统的初步原理图、初步布局图和初步系统组成。

投标人在初步设计报告中应提供空气系统的详细原理图、最终布局图、详细组成、关键标准件选型技术要求、管道设计计算、管道应力校核方法和结果等。

6.4 液压系统

投标人应提供完整的液压系统设计方案,液压系统应满足试验台排气节气门和试验件静叶调节需求。

试验件液压系统应具备为多路静叶调节机构提供液压油的需求。

试验台液压系统应满足排气节气门用油要求。

液压系统应具备在停电、液压泵受损等意外情况下持续工作3min的能力。

投标人在投标阶段应提供液压系统的初步原理图、初步布局图和初步系统组成。

投标人应在初步设计报告中提供液压系统的原理图、布局图、系统组成、选型技术要求等。

6.5 滑油系统

投标人应提供完整的滑油系统设计方案,滑油系统分为试验件滑油系统和成品设备滑油系统(含电机滑油系统、测扭器滑油系统、增速器滑油系统)。成品设备滑油系统由成品设备配套提供,本条款要求仅针对试验件滑油系统。

试验件滑油系统应满足试验件轴系和试验台传动轴系对滑油压力、流量、温度等的要求。

试验件滑油系统应具备在停电等意外情况下持续工作10min的能力。

投标人应在初步设计报告中提供试验件滑油系统的原理图、系统组成、选型技术要求等。

6.6 排气系统

投标人应提供完整的排气系统设计方案,排气系统应能保证有效、均匀地将压气机排气排放到大气中去。

排气消音装置应保证排气噪音满足第2条引用规范的要求。

排气系统应具备压气机逼喘及快速退喘的功能。

排气蜗壳应可替换。

排气系统各部件应具备足够的强度和刚度;结构应简单可靠,具备良好的加工、装配、使用和检修性能;尽量选择成熟可靠、易于加工、价格便宜的材料;与试验件的连接应简单可靠、易于装拆、密封性良好。

投标人在投标阶段应提供排气系统的初步布局图、初步系统组成、排气蜗壳初步方案(包含但不限于结构简图、材料选择、加工工艺等)、排气节气门初步方案(包含但不限于结构简图、材料选择、加工工艺等)。

投标人在初步设计阶段应提供排气系统的最终布局图,详细系统组成,排气蜗壳/传动轴系/排气节气门/排气机匣等气动设计计算、结构设计、三维造型、材料选择、加工工艺选择结果、强度校核、排气蜗壳替换方案、排气噪音分析、安装和支撑方案设计结果等。

6.7 测试系统

投标人应提供完整的测试系统设计方案,测试系统应满足试验件不同类型气动热力参数采集、记录、显示、保存、查询等要求,并具备完善的特种测量手段。

投标人应根据可研报告设计压气机测试系统方案并提供测试内容、测点数量及依据。热电偶采集通道不低于500路,热电阻采集通道不低于96路,压力采集通道不低于800路,电压/电流采集通道不低于254路,脉动压力采集通道不低于60路,动应力采集通道不低于100路,振动采集通道不低于90路。

气体流量测量不确定度优于2%,一次仪表除流量管外精度优于±0.5%,压力不确定度优于0.5%,一次仪表精度优于±0.05%。

投标人应根据压气机试验需求,提出特种测试内容及对应的特种测试装置,包含但不限于:动态测试、LDV/PDPA系统、锁相kHz-SPIV系统、旋转测试系统、叶尖间隙测量系统、振动和轴位移测试系统、PSP/TSP系统、热线/热膜系统、边界层测试系统、振动声学早期预警系统、非接触叶片振动测量系统等特种测试系统,并匹配必要的自检/标定系统、粒子发生装置、粒子加注方案等。提供上述系统与试验平台设计耦合的选型策略,布点准则/测试位置选择准则,详细系统组成,结构布局,测试实施布局等。投标人在试验平台工艺设计过程中,要充分考虑在测试段预留特种测试实施空间,隔振处理需求,并预留土建接口等。

投标人应提供光学测试设备保存和使用的布局及土建要求。

投标人应提出测试系统(包括特种测试系统)软件总体需求及功能。

投标方在投标阶段应提供测试系统初步结构图、初步布局图和初步组成、系统测试内容、测点数量及依据。

投标方在初步设计报告中应提供测试系统详细结构图,最终布局图,详细系统组成,常规测试硬件的备选方案对比、选型技术要求等,特种测试系统的测量原理、备选方案对比、选型技术要求、典型应用方法及与试验平台匹配的测试布局图等,测试系统(包括特种测试系统)软件的组成、功能和相互关系等。提供特种测试系统的信号分析、数据处理需求、处理软件等。

6.8 电气控制系统

投标人应提供完整的电气控制系统设计方案。

电气控制系统应满足试验台各系统的控制、监控要求。

电气控制系统应具备监控数据实时入库、数据查询和回放功能。

电气控制系统应具备视频监控功能。

测试与控制系统共用中控室,操作工位不低于16个。

投标人在投标阶段应提供电气控制系统初步组成和功能说明。

投标人在初步设计报告中应提供电气控制系统原理图、布局图、详细组成及配置,详细功能说明、选型技术要求、控制软件功能及关键控制逻辑,电缆桥架布局等。

6.9 循环冷却水系统

投标人应提供设备相关循环冷却水系统设计方案,循环冷却水系统应满足滑油系统冷却器、驱动电机、变频装置冷却水供排水的要求。

投标人应提供设备用水需求,包括但不限于:循环水接口位置,循环水的压力、温度、流量,水的品质要求等。

循环冷却水系统应具备调压功能。

循环冷却水系统应具备压力指示、温度指示等功能。

投标人在投标阶段应提供循环冷却水系统的初步原理图、初步布局图和初步系统组成。

投标人在初步设计报告中应提供循环冷却水系统的详细原理图、最终布局图、详细组成、关键标准件选型技术要求、管道设计计算、管道应力校核方法和结果等。

6.10 辅助系统

投标人应在初步设计报告中给出对排气消音、电动起重机、设备安装维护等的具体要求,包含但不限于:

排气介质、温度、流量;

电动起重机数量、起吊重量、跨距等;

设备安装流程及土建要求;

设备维护方案及要求。

7、初步设计进度安排及重点难点分析

投标人应提出初步设计的总体进度安排及保障措施。

投标人应对初步设计中的重点及难点进行分析并提出对策,以加快工程进度、保证工程质量、降低工程投资。

8、采购标的的数量、采购项目交付或者实施的时间和地点

8.1总体设计完成时间及出具的资料

投标人向招标人提供的所有资料都应包括可编辑电子版本。在完成初步设计以后,投标人应提供深度和内容满足项目初步设计审查所需的全部资料,包括但不限于以下资料:

系统名称 设计内容 交付物 完成时间
总体 试验设备与子系统的功能说明 设计报告 在招标文件规定时间内
试验设备的总体参数、各子系统主要参数
对交付周期较长的部件的说明
需要进行分析、计算的项目及拟采用的方法
对合同技术要求的偏离,偏离的影响评估
对较高风险项的初步识别,提供控制与应对措施
调试和验收程序概要
试验设备与公共工程(水、电、气等)相关接口的初步说明
工艺流程图 设计图纸
初步的厂房布局图
初步的设备总体布局图
P&ID图
初步的管道布局图
初步的电气及控制原理图
测试原理图
初步的三维布局图
标准单体设备的主要规格参数、原产地、供货周期和初步报价 设备清单
非标单体设备的设计输入参数、供货周期和初步报价
各试验台位投资概算及单价100万以上外购设备的概算依据 概算表

8.2采购标的需满足的服务标准、期限、效率等要求

服务标准:按时完成服务工作,与业主保持良好沟通,及时解答业主问题,按时、保质、保量完成业主提出的服务要求。本试验台是中国科学院工程热物理研究所承担的国家重大科技基础设施“高效低碳燃气轮机试验装置”的一部分,投标人所形成的初步设计深度需至少满足该项目通过初步设计评审的需求。

服务期限:签订合同后30日内。

服务效率:服务期内如需沟通或交付材料,供方在接到通知后,及时响应,按时、保质、保量完成服务任务。

8.3采购标的的验收标准

执行相关标准规范、合同、招标文件及中标人投标文件条款,达到验收合格标准。本试验台是中国科学院工程热物理研究所承担的国家重大科技基础设施“高效低碳燃气轮机试验装置”的一部分,“高效低碳燃气轮机试验装置”项目的初步设计评审(包括技术评审和概算评审)验收视同本项目试验台初步设计的验收。

8.4采购标的的其他技术、服务等要求

履行合同要求的同时,按照采购人要求提供后续相关服务。

weinxin
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