主要用能设备能效计算准则.pdf

牛阂为油上孝（华东）CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM主要用能设备能效计算中国石油大学（年玄）设备能量平衡设备是构成石油化工生产装置的基础，装置能量 平衡和义用平衡测试与分析通常是从设备开始的。在 设备能量平衡和火用平衡测试的基础上，按照用能分 析三环节模式进行汇总，从局部到总体（装置）进行 分析和综合，再从总体看局部用能的合理性，做出切 实的评价，并指出节能挖潜的方向和措施，这就是进 行用能分析的主要目的。因此，首先要进行设备的能 量平衡和火用平衡。机泵设备机泵按介质状态可划分为泵（液体）、风机和压缩机（气体）两大类。按原动机驱动方式划分，可分为电动、汽动两类。此外，还有一类非驱动工艺流体的耗功设备，如电 脱盐、电精制过程的高压静电场耗电、电除尘、转盘式 萃取塔以及照明等用电称为工艺用电。对此，可作具体 分析，一般纳入工艺设备的能量平衡，把电耗作为供入 处理。离心泵最常用的泵是离心泵，构成装置用泵的90%以上，且多为电机驱动。在进行机泵的计算前要对泵的用能参数进行测试，主要是：介质流量，介质性质（相对密 度、粘度等），进、出泵的压力以及电机的电流、电压、功率因数，并注意收集泵和电机的型号、额定参数。L泵的供入能泵和电机应作为一个机组考虑，因此供人的能量（电耗）可由测定的电流、电压及校核后的功率因数计 算得出：尿入=闻/即X10-3式中 U电机测定电压，V;I电机测定电流，A；coscp电机的测定功率因数;N入电机输入功率，kWo电机的功率因数是电动机泵计算的一个关键性参数,不可盲目套用电机的额定功率因数。否则，将可能造成 机泵的耗电之和大于装置的总电耗。考虑到装置的变配电的输送线路损失，装置电表的读数应略大于所有用电 设备的电耗之和。电机功率因数是随着电机负载率降低而大幅度降低，不能套用额定参数。电机效率变化则不大。在进行用能分析计算时，亦可根据不同电机的额 定功率因数由负载率查取。许多企业和能源监测单位都设有电功测试仪，可直接测出电流、电压、功率因数和 功率。表5-1电动机负载与功率因数的关系等、负0.250.50.7510.620.850.900.920.610.830.890.910.600.820.880.900.590.780.850.880.58 一0.770.840.870.570.750.830.850.570.740.820.850.560.710.810.84cos0.550.700.800.830.550.670.770.820.540.660.760.810.530.650.750.800.530.630-740.790.520.610.730.780.510.590.720.770.500.570.719.760.500.560.700.75表5-2电动机负载与电机效率的关系0.250.50.7510.50570.710.76.0.50.560.700.750.870.9350.9450.950.860.930.940.940.850.920.930.930.840.910.920.920.830.900.910.910.820.890.900.900.810.880.890.890800.870.880.8870.790.860.870.870.780.850.860.86.0.7750.840.850.850.770.830.840.840.760.820.830.830.750.810.820.820.740.800.810.810.730.790.800.800.720.780.790790.710.770.780.78电机运行情况:电机负载率1负=实测电流/额定电流根据电机负载率可得电机实际负荷状态下的效率，可查图，或用下式估算:琉=74.835+0.4176沏负一 0.002619册cos1000kW,?/g=96%98%;GB 17167-2006用能单位能源计量器具配备和管理通则 GB/T 3485-1998评价企业合理用电技术导则 GB/T 3486-1993评价企业合理用热技术导则 GB/T 6422-2009用能设备能量测试导贝!I GB/T 15316-2009节能监测技术通则 GB/T 17166-1997企业能源审计技术通则 GB/T 13471-2008节电技术经济效益计算与评价方法南关法律法规 GB/T 1666*1996企业供配电系统节能监测方法 GB/T124972006三相异步电动机经济运行 GB/T 13466-2006交流电气传动风机（泵类、空气压缩机）系统经济运行通则 GB/T 13468-92 泵类系统电能平衡的测试与计算方法 GB/T 13469-2008离心泵混流泵轴流泵与旋涡泵系统经济运行o GB/T 13470-2008通风机系统经济运行 GB/T15913-2009风机机组与管网系统节能监测 GB/T 278832011容积式空气压缩机系统经济运行 GB/T 16665-1996空气压缩机组及供气系统节能监测方法 GB/T16666-2012泵类液体输送系统节能监测 GB/T153172009燃煤工业锅炉节能监测 GB/T159U）2009热力输送系统节能监测 GB/T15914-1995蒸气加热设备节能监测方法通用耗犍微备怩致评价标很(8类设备17个标准)(1)电动机：中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级GB 18613-2012(2)风机：通风机能效限定值及能效等级GB 19761-2009离心鼓风机能效限定值及节能评价值GB28381-2012(3)水泵：清水离心泵能效限定值及节能评价值GB 19762-2007(4)空压机：容积式空气压缩机能效限定值及能效等级GB 19153-2009(5)变压器：三相配电变压器能效限定值及能效等级GB 20052-2013 电力变压器能效限定值及能效等级GB 24790-2009(6)锅炉：工业锅炉能效限定值及能效等级GB 24500-2009石油工业用加热炉能效限定值及能效等级GB 24848-2010通用耗犍被备怩致许价标率(8类设备工7个标准)(7)空调:多联式空调(热泵)机组能效限定值及能源效率等级GB21454-2008 冷水机组能效限定值及能源效率等级GB 19577-2004单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级GB 19576-2004转速可控型房间空气调节器能效限定值及能源效率等级GB21455-2008 房间空气调节器能效限定值及能源效率等级GB1202L3-2010(8)灯具：普通照明用双端荧光灯能效限定值及能效等级GB19043-2013 普通照明用自镇流荧光灯能效限定值及能效等级GB19044-2013 单端荧光灯能效限定值及节能评价值GB19415-2003 高压钠灯能效限定值及能效等级GB195732004 金属卤化物灯能效限定值及能效等级GB20054-2006GB/T 3485-1998评价企业合理用电技 术导则 GB/T 3485的规定:（摘录）功率在50kW及以上的电动机，应单独配置电压表、电流表、有功电能表等计量仪表。各种工作场所的照度标准值应符合GB50034和 GBJ133的规定。企业照明用电应配置相应的测量和计量仪表，并定 期测量电压、照度和考核用电量。电能计量仪表准确度应不低于2.0级。GB/T 12497-2006三相异步电动机经济运行电动机经济运行管理 Q)建立电动机运行档案电动机运行台数超过50台或总功率超过500kW的单位应建立并 保持重要电动机详细清单。容量大于160kW的电动机应有制造厂提供的原始资料，年运行 时间超过lOOOh时应有各项试验记录，运行维修记录，典型的 年负荷曲线，电动机运行状况分析记录等。(2)检查与维护(3)检测仪表：对于55kW及以上的电动机应监视其电流、电压、有功功率；在供配电柜还应配备电能表与功率因数表。总装机容量lOOOkW及以上或安装有5台以上电子变频调速驱 动电动机的工厂应配备有多功能电能分析仪。-GB/T 12497-2006三相异步电动机经济运行-(4)功率因数补偿：应根据电动机的容量与运行方式合理实施功率因数的就地补偿，补偿后功率因数不低于0.9。(5)记录数据整理分析(6)电动机设备的运行监视应按GB/T 3485的规定配置电动机运行监测仪表，随时对 供电条件及运行参数进行监测。运行管理人员应定期监视电动机运行电流、电压、电动 机输入功率、三相电流与电压的不平衡度。GB/T124972006三相异步电动机经济运行电动机运行状态测试电动机测试条件测试仪表准确度应达到以下要求：有功、无功电度表不低于L5级；电流表不低于L0级；电压表不低于L0级；功率因数表不低于L5级；频率表不低于L0级；组合式仪表、专用仪表各项精度也应符合上述相应要求B/T12497-2006三相异步电动机经济运行 电动机运行状态测试 资料核查：“生产厂商提供的电动机原始资料：包括电动机型号、额定参数（额定 功率、额定电压、额定电流、额定效率、额定功率因数）、空载参数 等；“运蒋使用资料：包括安装、运行与维修记录、近期的测试记录等；被拖动机械资料：包括被拖动机械名称、运行特点、年运行时间等-需测定的运行参数：输入有功功率输入无功功率或功率因数;输入电压；输入电流。GB/T T2497-2006三相异步电动机经济运行电动机普查表序号型号额定 功率/kW定压 额电定流额电/A转速/(r/min)定率数 额功因额定 效率/%造商 制厂配套 设备GB/T 124972006三相异步电动机经济运行电动机测试数据表序号额定 功率/kW套备称 配设名空载 损耗/kW载流空电/A载率数 空功因入压 输电输入电 流/A输入 功率/kW功率因数GB/T 124972006三相异步电动机经济运行电动机运行状态统计表序号型号配套 设备额定 功率/kW运行输 入功率/kW额定 综合 效率/%允许 综合 效率/%运行 综合 效率/%额定 有功 功率/kW能源 利用 效率/%GB/T 124972006三相异步电动机经济运行电动机运行状态汇总表项目运行效率 较高运行效率基本合 格运行效率较 差合计台数/台占总台数百分比/%容量/kW占总用量百分比/%GB/T 124972006三相异步电动机经济运行经济运行判定电动机综合效率大于或等于额定综合效率，则表明电动机对电能利 用是经济的。电动机综合效率小于额定综合效率但大于额定综合效率的60%）,则 电动机对电能利用是基本合理的。电动机综合效率小于额定综合效率的60%）,表明电动机对电能利用 是不经济的。也可用电机输入功率（电流）与额定输入功率（电流）之比来判断：输入电流下降在15%）以内属于经济使用范围；输入电流下降在35%）以内属于允许使用范围；输入电流下降超过35%）属于非经济使用范围GB/T 124972006三相异步电动机经济运行电动机的综合效率n=%xlOO%C做+化Pn-电动机的额定功率,kW p负载系数;电动机额定综合效率&N=X100%Pn+必人匕一电动机的综合功 率损耗，kW；APcn一电动机的额定综 合消耗功率，kW一无功经济当量kWkvar 当电动机直连发电机母线或直cc.r.cr rec/连已进行无功补偿的母线时，GB/T 12497-ZOOo/取o.02-0.04；二次变压时领0.05-0.07；三次变压时领取_ 0.08-0.1电动机的综合功率损耗 y-第=必+2（皿-加）+Kk。+，2n-。）y“N=-1 Pn5n Ja=j3t/2 1；xio/On=生乂匕11%AP0-电动机的空载有功损耗，kW；APn一电动机额定负载时的有功损耗，kWn 一电动机额定效率。0）一电动机的空载无功功率，kvar；On电动机额定负载时的无功功率，kvarU电源电压，V；1一电动机的空载电流，AP。一电动机的空载有功损耗，kW%额定运行时输入电动机相电流滞后于相 电压的相角。GB/T 124972006三相异步电动机经济运行电动机运行负载系数在运行中的负载率可以电动机输入功率H和电动机额定参数与空载参数进行计算 一以/2+次/4+（乃一/）（4一皿）p 外.-APcNAPN+KQQNH电动机输入功率，kWGB/T 8222-2008用电设备电能平衡通则GB/T 13468-92泵类系统电能平衡的测试与 计算方法系统输入边界点排送 管网液体输送 目的地系统输出边界点 GB/T 13468-92.测试的现场条件及要求G 测试前应具备泵系统设备的参数、运行台帐（或运行记录）等有关资 料和必要的生产工艺流程图样。绘制泵系统边界范围流程图，（GB 8222确定边界）。测试必须在泵系统正常运行工况下进行。测试的时间选择和测算数 值的取值应具有平均值的代表性。测试工况点的确定：变负荷运行的泵系统，应在负荷变化的周期内,选相对稳定的35种工况点（包括最大负荷和最小负荷运行工况 点）作为测量的基准工况点。测量的周期时间应不小于负荷循环变化 三个周期，并取其平均值。泵系统输入电能（量）的边界点测量部位，应取在电动机电源开关的 出口端处。泵系统输出能量边界点的测量部位，一般应取在排送主管道末端处（即流体进入输送目的地前缘）。GB/T 13468-92测算的项目与内容泵系统输入电能（量）和有功功率。电动机输出能量、功率和运行效率O机械传动和调速装置的能量损耗或传动效率。泵输入能量和功率。泵输出能量、有效功率和运行效率。机组运行效率、电能利用率。系统管网的能量损耗和效率。泵系统运行效率、电能利用率。GB/T 13468-92测试方法 泵系统的输入电能（量）或有功功率和电动机的输出能量或功率的测算，按GB8916的有关规定进行。对串并联的泵系统输入电能（量）和有功功率的测量，必须同时测定各台电动机的输入能量和有功功率。机械传动机构的传动效率按GB/T 13468-92中表1取值。%表1传动形式泵机同轴直联联轴器传动胶带传动机械变速装滑传动V型带普通平常传动效率1009999.596 9793 97产品样本提供GB/T 13468-92 测试方法泵输入能量或功率，由电动机输出能量或功率测算。泵输出能量或功率的测量：泵系统流量的测量，可按GB3214,也可按本标准测量；泵出口压力测量时，仪表安装部位按图3选定；泵转速的测量部位，可选取在泵轴或电动机的人员位置上。泵系统管网能量损耗的测量，应通过测量液体流经管道后的液体流量和扬程二部分损失的方法来测算出管道中的能量损耗值和效率值。GB/T 13468-92、测试方法7 泵系统电能平衡和泵系统运行效率的测量，每种工况测试过程时间 不少于lh。同一工况点应间隔重复测量三次，每次测量间隔10 15mino取平均值。泵系统电能平衡及运行效率测试精度(1)系统运行效率三次重复测试值的相对总误差值不大于3%。(2)系统单项测量和其他测量值的三次重复测量相对误差值，应符合 表3的规定(3)系统电能平衡正反平衡二种测算的最大误差值不大于3%。表3%测量值流量、扬程 电功率(或电能)转速电动机、泵运行效率机组运行效率容许范围2.50.5士 4.53.5GB/T 13468-92测量仪表精度及要求测量仪表的精度应符合表4的规定。各种测量仪表都必须是国家计量部门认可的产品。必须在各级计量 部门检定的有效期内。量程的选取：流量测量应在仪表规定的使用范围内，压力、功率的 测量值应不小于测量仪表满量程值的1/3。表4测域项目电能量电功率流量压力转速正压力负压力精度等级达1CO.520.41.50.25GB/T 13468-92泵系统运行效率的计算为Pyd-电动机带负载运行时系统中设备运行效率的计算 的有效功率，kW；电动机运行效率加 电动机带负载运行时的输入有功功率，kW；%=x0O%A n测量期内电度表铝盘所转的圈数，r；电动机带负载运行时的输入有功功率J Kdl金流互感器的变比；Kdy一电压互感器的变比D 3.6KdlKdy t测量周期的累计时间，S；*3=Ik xl K 一有功电度表的常数,r/(kW.h)电动机带负载运行时的输入有功功率用二也代以匕网生frrsArd=Kwdlryy+W 1x10-3/J Kw电功率表系数，k/格；1+WJX1U W、W2二只电功率表实测读值。-5次读数的算术平均值)，格。GB/T 13468-92I.系统中设备运行效率的计算 _9 泵运行效率B Pyb泵有效功率（或输出功p 率），kW；%=-X100%Psrb 一泵输入功率（或称泵SRB 轴功率），kW；,泵有效功率:%=用 Mio二_一/。一泵输出液体的体积流量,m3/s；一泵扬程，m（水柱）；一液体密度，kg/m3；g重力加速度，m/s2.往复泵的输出功率计算按GB7784GB/T 13468-92I-泵扬程4 H=H2-H1=（-+Z2+ll-（+Z1+1I PS 2gJ pg 2g）%、/一泵入口、出口截亩液体威晟拓程m（永山;:Pi、P2一泵入口、出口实测表压的读数，MPa；Z、Z2测量压力参照基准面到入口、出口测压仪表中心水平面的垂 直高度差，m1、2泵入口与出口法兰截面处液体平均流速，m/s；泵输入功率（轴功率）：SRB=ArD/cD机械传动】/滋晓皆）威泵的输入功率计算按、效率，翳装事 GB7784效率，%GB/T 13468-92-泵的流量、扬程和功率的测量值应进行实测转速至额 定转速的换算-当实测转速与规定转速的差值在GB3216允许的范围 内时，按以下各式换算：85%Xa电动机运行效率/%85%X6吨-百米耗电量/kW-h/(t-hm)0.50XaX p注，a泵额定效率；b电动机额定效率；a 泵型能耗指标修正系数，见表2和表3;R 电动机能耗指标修正系数，见表4.GB/T 15913-2009风机机组与管网系统节能监测适用于iikw以上的由电动机驱动的离心式、轴流式 通风机及鼓风机机组与管网系统。功率在50kW及以上的电动机应配置电压表、电流表和功率表，并在安全允许条件下，采取就地无功补偿等节能措施。流量经常变化的风机应采取调速运行。节能监测测试项目：电动机负载率、风机机组电能利用率GB/T 15913-2009风机机组与管网系统节能监测测量截面应分别选在距风机进口不少于5倍、出口不少于10倍管 径（当量管径）的直管段上，矩形管道以截面长边的倍数计算。若动压测量截面与静压测量截面不在同一截面时，动压测量值 应按静压测量截面的条件进行折算。测试用仪器仪表准确度要求：交流功率表准确度不应低于15级；（高压电动机时）电能表准确度不应低于2.0级；微压计量小刻度应为10 Pa,精密度为1.0级；大气压力表度盘最小分度值不应低于IhPa；温度表分辨率不应低于GB/T 15913-2009风机机组与管网系统节能监测风机全压的测量，用毕托管和微压计测量各点的静压和动压。流量测试点处气体密度的测量。用大气压力表和温度计测出大 气压力和气体温度，按下式计算气体密度：273 Ph+PjP=Po-1 1273+101325式中：P。一标准状态下的气体密度，kg/m3（空气取L29,烟气取1.30）；，一测点截面处的气体温度，；入一测量时当地大气压，Pa；心一流量测试点处的平均静压，PaeGB/T 15913-2009风机机组与管网系统节能监测风机流量测算。风机流量。用下式计算:2=组式中：。一风机实际流量，m3/s；一毕托管测压修正值，标准毕托管4=1;尸一流量测点处测量的截面面积，m2；Pd流量测点处的平均动压，PaoGB/T 15913-2009风机机组与管网系统节能监测电动机输出功电动机负载率按下式计算：8-1 率，kW-M一二二I电动机额定功率，kW风机机组电能利用率生H-xlOO%P】风机的全压,Pa式中：修一风机机组电能利用率，%；尸中一风机机组有效输出功率，kW；P=QP/10Q0 Pi电动机输入功率，kWoGB/T 15913-2009风机机组与管网系统节能监测考核指标:电动机负载率应不小于45%。电机容量在45kW以下的风机机组电能利用率应不小于55%；电机容量在45kW及以上的风机机组电能利用率应 不小于65%o-考核指标是监测合格的最低标准GB/T 27883-2011容积式空气压缩机j.系统经济运行年用于交流电动机驱动额定排气压力小于或等于l.4MPa的容积式 空气压缩机系统。电器设备要求，当系统中交流电动机或交流接触器满足GB18613或GB21518的使用范 围时，其能效指标应符合GB18613或GB21518的规定。且年运行时间 大于3000h、平均负载率大于60%的机组，应采用效率符合GB18613 中能效2以上的电动机。机组要求“满足系统的使用压力、容积流量及品质，机组应与负载特性相匹配；,应选用能效指标符合GB19153能效3级的机组，宜选用能效2级以上的 机组；,机组控制设备应能满足运行工况变化的要求。GB/T 27883-2011容积式空气压缩机 系统经济运行应按照GB/T16665和GB17167的规定，在有关部位安装电能、压力、流量和温度等仪表。机组实际比功率计算尸s2 P式中：一机组实际比功率，kW.min/m3；Ps一机组实际输入功率，kW；如一机组实际，m3/minGB/T 27883-2011容积式空气压缩机I系统经济运行测试要求测试应在额定压力和实际转速的条件下进行；，在进行测试之前，应收集并核对设备原始技术数据和运行数据；各被测参数应同时进行采用和记录。主要测点包括机组进出口和主分配管路进出口等。测量仪器仪表要求有功电能表的准确度不应低于L5级；有功功率表的准确度不应低于1.0级；压力表的准确度应不低于15级；气体流量计的准确度应不低于L5级；转速表的准确度应不低于05级；温度表的准确度应不低于1.0级。I GB/T 27883-2011容积式空气压缩机3 系统经济运行Ell组测试：应按GB/T3853和GB19153的规定-电器设备判别与评价电动机按GB18613；交流接触器按GB21518-机组判别与评价当机组实际比功率小于或等于GB19153规定的能效2级，则认定为经济；当实际比功率小于或等于GB19153规定的能效3级，则认 定为合理；当实际比功率大于GB19153规定的能效3级，则认定为不 经济；GB/T 27883-2011表T电动机测试记录评价表序号品牌型号极数额定 功率/kW运时小 年行间平均 负载 率/%测率/%实效能效 等级123注：电动机的能效等级应依据GB18613进行判断GB/T 27883-2011表3容积式空气压缩机测试记录评价表序号品牌种类型号实测机组 输入功率/kW实测机组 容积流量/(m3/min)实际 比功率/(kW.min/m3)能效 等级123注：空气压缩机的能效等级应依据GB工9153进行判断GB/T 16665-1996空气压缩机组及供气系统节能监测方法适用于额定排气压力不超过L25MPa（表压），公称容积流量不小于6m3/min的空气压缩机组及供气系统。监测测试项目压缩机排气温度；压缩机冷却水进水温度；压缩机冷却水进出水温度差;空气压缩机组用电单耗。节能监测方法和要求容积流量检测用流量计法或按GB3053规定。对水冷式中间冷却器的空压机组亦可按有关规定的热平衡法测定。GB/T 16665-1996-测量仪表（含在线仪表）的准确度应不低于表T规定序号仪表名称准确定1温度计1.。级2流量计2.0级3大气压力表2.0级4压力表2.5级5计时表0.5级6电测仪2.5级GB/T 16665-1996空气压缩机组用电单耗计算方法空气压缩机组用电单耗。按下式计算WD=K1K2 Gx式中：W-空气压缩机组输入电能，kW.h,按下式计算W=Nr.tG一空气压缩机进气端气量，按下式计算T PG=G *p T.p pXGB/T 16665-1996Nr空气压缩机组输入电功率，kWGp-空气压缩机排气端气量，m3,t检测时间，hTx-压缩机吸气温度，KTp-压缩机排气温度，KPx压缩机吸气压力（绝对），MPaPp压缩机排气压力（绝对），MPaK1 一冷却水修正系数，水冷K1=1.OO,内冷Kl=0.88K2一压力修正系数，空气压缩机组在排气压力为0.7MPa（表压）下 工作时，K2=l.对于其他工作压力和冷却方式不同的机组，K2 按公式（4）、（5）进行计算GB/T 16665-1996单级K2=0.8114(P/Px)02857 _ 1(4)双级K2=0.3459(/)01429-lGB/T 16665-1996空气压缩机组及供气系统节能监测合格指标见表2序号监测项目合格指标1压缩机排气温度风冷W180C水冷0160 c2压缩机冷却水进水温度353压缩机冷却水进出水温差按产品规定4空气压缩机机组用电单耗 200kW0.129 kW.h/m30.115 kW.h/m30.112 kW.h/m3注：*电动机容量不在表列数据范围内时，合格指标用内插法确定。