石油化工装置透平式压缩机组节能监测方法(正文)11

Q/SY 1347-2010
2010年5月25日发布 2010年8月1日实施
石油化工装置蒸汽透平式压缩机组节能监测方法
1范围
本标准规定了石油化工装置蒸汽透平式压缩机组效率的监测方法、计算方法和合格指标。

本标准适用于石油化工装置由背压式、凝汽式、抽汽凝汽式透平与离心式、轴流式、往复式压缩机组合而成的透平式压缩机组效率的监测。

2引用标准
GB4272 设备及管道保温技术通则
GB6422 企业能耗计量与测试导则
3术语
3.1 透平内部功率 inner power of turbine
蒸汽通过实际膨胀过程产生的功率称为透平内部功率。

3.2 透平理想功率 theoretical power of turbine
蒸汽通过等熵膨胀过程产生的功率称为透平理想功率。

3.3 透平相对内效率 relative inner efficiency of turbine
内部功率与理想功率之比称为相对内效率，相对内效率是衡量透平（汽轮机）能量转换完善程度的一个重要运行指标。

3.4 比焓 specific enthalpy
1kg工质所具有的焓称为比焓。

3.5 压缩机有效功率 effective power of compressor
被压缩气体实际获得的功率称为压缩机有效功率。

3.6 压缩比 compression ratio
压缩比是指压缩机排出和进气的绝对压力之比。

3.7 多变压缩过程 polytropic compression process
被压缩气体与外界有热交换、有损失的过程称为多变压缩过程。

3.8 多变指数 polytropic exponet (in the pV diagram)
表示实际气体多变压缩过程中状态参数变化的指数称为多变指数。

压力与比容关系的指数称为多变体积指数（n）；压力与温度的关系指数称为多变温度指数（m）。

3.9 压缩机效率 efficiency of compressor
压缩给定量气体所需的理论功率与输入功率之比。

3.10 凝汽器 condensing apparatus
能够将凝汽式透平排出汽冷却成水的设备称为凝汽器。

4 监测内容
4.1 监测检查项目
4.1.1 透平式压缩机组主机应完好；附属的能源计量及工艺指示仪表配备齐全，且应符合GB6422的要求。

4.1.2 透平系统保温应符合GB4272的规定。

4.1.3 透平式压缩机组应有完整的设备技术档案，主要包括设计、安装、验收资料及运行、检修和改造记录等内容。

4.2监测测试项目
测试项目有以下两项：
---透平相对内效率；
---压缩机效率。

5监测方法
5.1监测要求
5.1.1监测应在正常、稳定的运行工况下进行，且该工况应具有统计值的代表性。

5.1.2连续测试时间不少于1小时，每一测试参数的测量次数不少于3次，每20分钟记录一
次读数，以各组读数的平均值作为计算值。

5.2监测仪表要求
温度、压力和流量测量应在仪表规定的使用范围内。

测量仪表（含在线工作仪表）的准确度应不低于表1规定。

上述测量仪表应在检定的有效期内。

表1 测量仪表准确度
5.3测试参数、测试仪表和测点布置
5.3.1透平
a. 透平入口蒸汽温度T
S1、压力P
S1
、流量G
S
，均为在线仪表，在快速关闭阀前；
b. 背压蒸汽温度T
S2、压力P
S2
，在线仪表，在透平出口管线上；
c. 抽出蒸汽温度T
C2、压力P
C2
，均为在线仪表，在高压缸出口；
d. 抽出蒸汽流量G
C
，在线仪表，在抽出管线止逆阀后；
e. 冷凝水温度T
VC
，在线仪表,在凝汽器排水管线上；
f. 透平排气压力P
S3
，在线仪表（真空度表），在凝汽器上；
g．凝汽器冷却水入、出口温度T
W1、T
W2
，在线仪表或便携式仪表，在冷却器入、出口管线上；
h．凝汽器冷却水流量G
CW
，便携式仪表，在冷却水入口或出口管直管段上。

5.3.2 压缩机
a. 压缩机第i段入口气体温度T
i1、压力P
i1
和流量V
i1
，在线仪表，在压缩机入口管线上；
b. 压缩机第i段出口气体温度T
i2、压力P
i2
，在线仪表，在压缩机出口管线上。

6计算方法
透平式压缩机组由透平和压缩机两个单元组成，联轴器划入压缩机单元。

6.1 透平
透平主要分为背压式、凝汽式和抽汽凝汽式三种形式。

6.1.1 背压式 6.1.1.1
透平相对内效率
背压式透平相对内效率应按下式计算：
ηt = (h a1-h a2)/ (h a1-h t2) （1） 式中： ηt —透平相对内效率；
h a1、h a2—透平入、出口蒸汽的实际比焓，kJ/kg ；
h t2—绝热等熵过程透平出口蒸汽的理想比焓，kJ/kg 。

式中h a1、h a2、 h t2可根据监测参数T S1、P S1、T S2、P S2的测量值查水蒸汽焓熵图得到。

6.1.2 凝汽式 6.1.2.1 排汽比焓
凝汽式透平出口蒸汽（亦称排汽）的实际比焓应按下式计算： h a2=h VC +
S
CW
G G C CW (T W2-T W1) (2) 式中：h VC —凝汽器中冷凝水的比焓，kJ/kg ； G CW —冷却水流量，kg/h ；
G S —透平入口蒸汽流量，kg/h ； T W1、T W2—冷却水入、出口温度，℃；
C CW —冷却水在温度T av =( T W2+T W1)/2时的比热，kJ/（kg ·℃）。

式中h VC 、C CW 可根据冷凝水温度T VC 、T av 查水的热力学性质表得到。

6.1.2.2 相对内效率
凝汽式相对内效率应按下式计算：
ηt = [h a1- h VC - S CW
G G C CW (T W2-T W1)]/ (h a1-h t2) （3）
式中h a1、h t2可根据监测参数T S1、P S1、P S3的测量值查水蒸汽焓熵图得到。

6.1.3 抽汽凝汽式
抽汽凝汽式可以视为背压式和凝汽式的组合，背压式和凝汽式分别对应于高压缸和低压缸。

6.1.3.1 排汽比焓
抽汽凝汽式透平出口蒸汽（亦称排汽）的实际比焓应按下式计算：
h a2=h VC + C
S CW
G G G -C CW (T W2-T W1) （4）
6.1.3.2 相对内效率
抽汽凝汽式透平相对内效率应按下式计算：
ηt ={G S (h a1-h a2)+(G S - G C )[h a2- h VC -C
S CW
G G G -C CW (T W2-T W1)]}/[G S (h a1-h t2)+(G S -G C )( h a2- h t3)] （5） 式中： G C —透平高压缸抽出蒸汽流量，kg/h ；
h t3 —透平低压缸排汽的理想比焓，kJ/kg 。

式中h t3可根据低压缸入口蒸气温度T C2、压力P C2和排气压力P S3的测量值查水蒸气的焓熵图得到。

6.1.4 透平内部功率
6.1.4.1 背压式透平内部功率
背压式透平内部功率应按下式计算：
N a =G S (h a1-h a2)/3600 （6） 式中： N a —透平内部功率，kW 。

6.1.4.2 凝汽式透平内部功率
凝汽式透平内部功率应按下式计算： N a =G S [h a1- h VC -
S
CW
G G C CW (T W2-T W1)]/3600 （7） 6.1.4.3抽汽凝汽式透平内部功率
抽汽凝汽式透平内部功率应按下式计算：
N a ={G S (h a1-h a2) +（G S -G C ）[h a2- h VC -C
S CW
G G G C CW (T W2-T W1)]}/3600 （8）
6.1.5 透平输出功率
透平输出功率按下式计算：
N e = N a ηtm （9） 式中： N e —透平输出功率等于压缩机输入功率，kW ； ηtm —透平机械效率，统一按经验值取0.98。

6.2
压缩机
压缩机分单段和多段，每段由多级叶轮组成，实际压缩过程为多变压缩过程。

6.2.1 压缩比和多变指数 6.2.1.1
压缩比
压缩比按下式计算： εi =
1
2
i i P P （10） 式中：εi —压缩机第i 段压缩比，i=1，2，3 …；
P i 1 、P i 2 —压缩机第i 段入口、出口压力，MPa 。

6.2.1.2
多变指数
多变指数按下式计算：
m i =㏑εi /( ㏑εi —㏑1
2i i T T
) （11）
式中： εi —压缩机第i 段压缩比；
m i —压缩机第i 段多变指数；
T i 1 、T i 2 —压缩机第i 段入、出口开氏温度，K 。

6.2.2 各段有效功率
各段有效功率按下式计算：
N ui =16.67P i1V i11-i i
m m [εi (i i m m 1
-) —1] （12）
式中： N ui —压缩机第i 段有效功率，kw ；
V i —压缩机第i 段入口流量，m 3/min 。

6.2.3 压缩机总有效功率
压缩机总有效功率等于各段有效功率之和,其算式如下:
N u =∑i
ui N (13)
式中： N u —压缩机总有效功率，kW 。

6.2.4 压缩机效率
压缩机效率按下式计算: ηy =
e
u
N N (14) 式中：ηy —压缩机效率。

7
监测合格指标
7.1 透平相对内效率的合格指标
透平相对内效率的监测合格指标见表2。

表2 透平相对内效率合格指标
7.2 压缩机效率的合格指标
压缩机效率监测合格指标见表3。

表3 压缩机效率合格指标
8
监测结果的综合评价
8.1本标准规定的检查项目合格指标和测试项目合格指标是监测合格的最低标准，监测单位
应以此进行合格与不合格的评价。

全部监测指标同时合格方可视为监测合格的透平式压缩机组。

8.2对监测不合格者，监测单位应作出能源浪费程度的评价报告和提出改进意见。

9 附录
测试记录表格式、计算表格式分别见附录Ⅰ和Ⅱ。

附录Ⅰ
表1 透平节能测试记录表
被测单位：被测装置：
设备位号：测试日期：
测试方：（签字）被测方：（签字）附录Ⅰ
表2 压缩机节能测试记录表
被测单位：被测装置：
设备位号：测试日期：
测试方：（签字）被测方：（签字）附表Ⅱ
被测装置：设备位号：
附表Ⅱ
被测装置：设备位号：
附表Ⅱ
表3 抽汽凝汽式透平效率测试计算表被测装置：设备位号：
附表Ⅱ
表4 压缩机效率测试计算表被测装置：设备位号：。