大型石油化工装置的空冷器能效评价在线监测系统及方法与流程

技术特征：

1.一种应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统，是由数据采集发射部分和数据接收处理部分构成，其特征在于，所述的数据采集发射部分包括用于向数据接收处理部分发射数据的无线数据发射器(9)，分别与所述无线数据发射器(9)信号输入端相连的：设置在被测空冷器(1)的管程介质进口或出口上的第一间接式壁温传感器(3)、设置在被测空冷器(1)的管程介质出口或进口上的第二间接式壁温传感器(4)、设置在被测空冷器(1)的管程介质进口或出口上的压力/流量传感器(5)、设置在被测空冷器(1)进风口或出风口上的第一直接式空气速度/温度传感器(6)、设置在被测空冷器(1)出风口或进风口上的第二直接式空气速度/温度传感器(7)以及设置在被测电动机(2)的接线端子上的电功率测量仪器(8)；所述数据接收处理部分包括：用于接收数据采集发射部分所发射的数据的无线数据接收器(10)，分别与所述的无线数据接收器(10)相连的用于存储和查询空冷器各类运行数据的工厂实时数据库系统(12)和控制系统(11)；所述的第一直接式空气速度/温度传感器(6)和第二直接式空气速度/温度传感器(7)结构相同，均是由若干个X型热线探头(61)根据被测空冷器(1)出风口或进风口的截面形状和大小排布，每个X型热线探头(61)是由分别用于测量空气的速度和温度的两个单丝热线探头组成，其中一个单丝热线探头连接恒温式热线风速仪风速接口；另一个单丝热线探头与恒温式热线风速仪测温接口相连，当所述的被测空冷器(1)出风口或进风口的截面形状为矩形时，所述的若干个X型热线探头(61)以矩阵的排布结构焊接在被测空冷器(1)矩形出风口或进风口的支架上，或当所述的被测空冷器(1)出风口或进风口的截面形状为圆形时，所述的若干个X型热线探头(61)焊接在以圆形出风口或进风口的中心为相交点的十字支架上。

2.根据权利要求1所述的应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统，其特征在于，所述的第一间接式壁温传感器(3)和第二间接式壁温传感器(4)结构相同，均包括有：内部流动流体介质(13)的管道(14)，通过连接固定件(22)上下对称的包裹在所述管道(14)外壁上的上半圆形导热紫铜圆弧片(15)和下半圆形导热紫铜圆弧片(16)，通过连接固定件(22)上下对称的包裹在所述上半圆形导热紫铜圆弧片(15)和下半圆形导热紫铜圆弧片(16)外壁上的上半圆形柔性绝热材料圆弧片(17)和下半圆形柔性绝热材料圆弧片(18)，通过连接固定件(22)上下对称的包裹在所述上半圆形柔性绝热材料圆弧片(17)和下半圆形柔性绝热材料圆弧片(18)外壁上的上紧固套件(19)和下紧固套件(20)，其中，由所述的上半圆形导热紫铜圆弧片(15)和下半圆形导热紫铜圆弧片(16)构成的导热紫铜圆片上等间隔的四个铠装T型热电偶(21)，所述四个铠装T型热电偶(21)通过导线连接所述无线数据发射器(9)的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统，其特征在于，所述的无线数据发射器(9)具有40个采集器通道，所述的无线数据接收器(10)能无线够连接多个无线数据发射器(9)，实现多台空冷器测试。

4.一种用于权利要求1所述的应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立实时数据库；

所述建立实时数据库包括：存储由无线传输装置传输至控制系统的实时温度检测数据、实时风速/温度检测数据和实时功率检测数据，从分布式控制系统提取的有关管程介质流量、加工负荷等参数、介质物性、介质在各温度下的焓、空冷器的结构参数及换热面积；

2)在线空冷器的性能计算，即空冷器的总传热系数以及能效比的计算，包括：

空冷器风量计算、空冷器总换热量计算、空冷器平均换热温差计算、空冷器总传热系数计算和空冷器能效比计算。

5.根据权利要求4所述的用于应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统的评价方法，其特征在于，步骤2)所述的空冷器风量计算是采用如下公式：

Wo＝3600·AF·UF·ρ

式中：AF为空气通道截面积，单位：m²；UF为空气流速，单位：m/s；ρ为空气密度，单位：kg/m³。

6.根据权利要求4所述的用于应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统的评价方法，其特征在于，步骤2)所述的空冷器总换热量计算是采用如下公式：

Q＝m(h’-h”)＝Wo·Cp(t2-t1)

式中：Q为空冷器的换热量，单位：W；m为空冷器管程的流量，单位：kg/s；h’和h”为管程的进出口焓值，由管侧进出口温度T’和T”从实时数据库查得，单位：J/(kg·℃)；Wo为空气侧的质量流量，单位：kg/s；Cp为空气比热容，单位：J/(kg·℃)；t1和t2为空气的进出口温度，单位：℃。

7.根据权利要求4所述的用于应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统的评价方法，其特征在于，步骤2)所述的空冷器平均换热温差计算是采用如下公式：

若△T1/△T2>1.7时，△Tm＝(△T1-△T2)/ln(△T1/△T2)；

若△T1/△T2≤1.7时，△Tm＝(△T1+△T2)/2

其中△T1＝T’-t2，△T2＝t2-t1，t1和t2为空气的进出口温度，

式中△Tm为空冷器换热温差；T’为管侧进口温度℃；T”为管侧出口温度℃；t1为空气进口温度℃；t2为空气出口温度℃；ln为自然对数。

8.根据权利要求4所述的用于应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统的评价方法，其特征在于，步骤2)所述的空冷器总传热系数计算是采用如下公式：

K＝Q/A·△Tm

式中：K为空冷器的总传热系数，单位：W/m²·℃；A为空冷器的换热面积，单位：m²；△Tm为空冷器换热温差。

9.根据权利要求4所述的用于应用于大型石油化工装置空冷器能效评价的在线监测系统的评价方法，其特征在于，步骤2)所述的空冷器能效比计算，是考虑到四季气温不同，同一台空冷器在不同工况条件下的运行效率也不同，将不同工况下的运行能效换算成标准工况下的能效，即额定换热量与被测电动机的电力输入值的比值；所述标准工况是指：密度ρ0＝1.05kg/m3；压力P0＝101325Pa；t0＝20℃；

空气冷却器的能效测试通常在非标准状况下进行，在进行空气冷却器能效比计算时需将电机功率消耗换算成同等热负荷空气标准进气工况下的电机功率消耗；

第一种情况：若空冷器风量不能自动调节，电动机消耗功率与空气进气绝对温度成反比，电动机消耗功率N随着气温降低而增大公式如下：

其中，t为空气进气绝对温度；

第二种情况：若空冷器风机的操作，能按照气温的变化自动调节风量，其中：

调角风机:

调速风机:

式中：N实测为电功率测量仪器测量得到的空冷器电动机功率消耗，单位：W；N标准为同等热负荷空气标准进气工况下的电动机功率消耗，单位：W，x为风机的相对功率，单位：％，

所述的能效比EER公式如下：

EER＝Q/N标准

其中，Q为空冷器的换热量，单位：W。