一种处理能量回收机组的能效检测方法及其相关组件与流程

1.本发明涉及能效检测领域，特别是涉及一种处理能量回收机组的能效检测方法及其相关组件。


背景技术：

2.石油的炼制需要消耗较高的能耗，为了节约经济成本以及保护环境，需要对石油炼制过程中排出的高温烟气能量进行回收利用，具体则需要采用能量回收机组回收高温烟气能量并发电。能量回收机组由烟气轮机、主风机、电动发电机配置而成，这些设备的功率和效率决定了能量回收的效果。为了及时掌控能量回收机组内部的各种设备的功率和效率以便控制机组的运行状态，现有技术通常是利用烟气轮机、主风机和电动发电机各自对应的制造厂家所提供的计算方法以人工确定这些设备的功率和效率，但由于不同制造厂家提供的计算方法不同，且不同的计算方法的难度也不同，在更换设备时需要工作人员重新学习新的计算方法，不仅无法适用于不同厂家制造的设备中，还存在学习难度大的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种处理能量回收机组的能效检测方法及其相关组件，不需要利用制造厂家提供的计算方法来确定功率和效率，能够适用于不同厂家制造的设备中，避免了工作人员的学习难度大的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种能量回收机组的能效检测方法，包括：
5.获取主风机的第一能效参数，所述第一能效参数包括风机出口气体流量、风机入口压力、风机入口温度、风机出口压力和风机出口温度中的一种或多种；
6.获取电动发电机的第二能效参数，所述第二能效参数包括输出电流值、输出电压值和功率因数中的一种或多种；
7.根据所述第一能效参数确定所述主风机的第一功率和第一效率；
8.根据所述第二能效参数确定所述电动发电机的第二功率；
9.根据所述第一功率和所述第二功率确定烟气轮机的实际功率；
10.根据所述烟气轮机的所述实际功率和预设理论功率确定所述烟气轮机的第二效率。
11.优选的，根据所述第一能效参数确定所述主风机的第一功率，包括：
12.确定所述主风机中气体的第一空气密度和第一气体常数；
13.利用所述第一空气密度、所述第一气体常数和所述第一能效参数，根据第一功率确定模型确定所述主风机的第一功率，其中，所述第一功率确定模型为：
[0014][0015]
其中，n
风
为所述第一功率，ρ
风
为所述第一空气密度，v
风
为所述风机出口气体流量，k1为预设空气绝热系数，r为所述第一气体常数，t2为所述风机出口温度，t1为所述风机入口
温度，η
风
为所述主风机的预设机械效率。
[0016]
优选的，根据所述第一能效参数确定所述主风机的第一效率，包括：
[0017]
利用所述第一能效参数，根据第一效率确定模型确定所述主风机的第一效率，其中，所述第一效率确定模型为：
[0018][0019]
其中，n1为所述第一效率，t1为所述风机入口温度，t2为所述风机出口温度，p1为所述风机入口压力，p2为所述风机出口压力，k1为预设空气绝热系数。
[0020]
优选的，根据所述第二能效参数确定所述电动发电机的第二功率，包括：
[0021]
确定所述电动发电机的预设机械效率；
[0022]
利用所述电动发电机的预设机械效率和所述第二能效参数，根据第二功率确定模型确定所述电动发电机的第二功率，其中，所述第二功率确定模型为：
[0023][0024]
其中，n2为所述第二功率，u为所述输出电压值，i为所述输出电流值，cosφ为所述功率因数，η
电
为所述电动发电机的预设机械效率。
[0025]
优选的，在根据所述第一功率和所述第二功率确定所述烟气轮机的实际功率之前，还包括：
[0026]
根据所述第二功率确定变速箱的损耗功率；
[0027]
根据所述第一功率和所述第二功率确定所述烟气轮机的实际功率，包括：
[0028]
将所述第一功率和所述损耗功率之间的数量和与所述第二功率的差值作为所述实际功率。
[0029]
优选的，在根据所述第一功率和所述第二功率确定所述烟气轮机的实际功率之后，还包括：
[0030]
将包含有所述第一功率、所述第一效率、所述第二功率、所述预设理论功率和所述实际功率的显示信号发送给显示模块，以便显示模块在接收到所述显示信号后进行显示。
[0031]
优选的，根据所述烟气轮机的所述实际功率和所述预设理论功率确定所述烟气轮机的第二效率，包括：
[0032]
获取所述烟气轮机的第三能效参数，所述第三能效参数包括烟机出口气体流量、烟机入口压力、烟机入口温度和烟机出口压力；
[0033]
根据所述第三能效参数确定所述烟气轮机的理论功率；
[0034]
将所述理论功率与所述实际功率之间的比值作为所述烟气轮机的第二效率。
[0035]
优选的，根据所述第三能效参数确定所述烟气轮机的理论功率，包括：
[0036]
确定所述烟气轮机中气体的第二空气密度和第二气体常数；
[0037]
利用所述第二空气密度、第二气体常数和所述第三能效参数，根据理论功率确定模型确定所述烟气轮机的理论功率，其中，所述理论功率确定模型为：
[0038][0039]
其中，n
烟
为所述理论功率，ρ
烟
为所述第二空气密度，v
烟
为所述烟机出口气体流量，k2为预设烟气绝热系数，r为所述第二气体常数，p3为所述烟机入口压力，p4为所述烟机出口压力。
[0040]
本发明还提供一种能量回收机组的能效检测装置，包括：
[0041]
存储器，用于存储计算机程序；
[0042]
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述的能量回收机组的能效检测方法的步骤。
[0043]
本发明还提供一种能量回收机组，包括主风机、烟气轮机和电动发电机，还包括如上述的能量回收机组的能效检测装置；
[0044]
所述主风机、所述烟气轮机和所述电动发电机依次连接；
[0045]
所述能量回收机组的能效检测装置分别与所述主风机、所述烟气轮机和所述电动发电机连接。
[0046]
本发明提供了一种处理能量回收机组的能效检测方法及其相关组件，涉及能效检测领域，首先分别获取主风机和电动发电机各自对应的第一能效参数和第二能效参数，其中第一能效参数包括风机出口气体流量、风机入口压力、风机入口温度、风机出口压力和风机出口温度，第二能效参数包括输出电流值、输出电压值和功率因数，根据第一能效参数确定出主风机的功率和效率，根据第二能效参数确定出电动发电机的功率，再根据两者的功率确定出烟气轮机的实际功率，由于功率和效率的计算均是通过能效参数来计算的，而能效参数不会随着主风机、电动发电机和烟气轮机的具体型号变化而变化，所以不需要利用制造厂家提供的计算方法来确定功率和效率，能够适用于不同厂家制造的设备中，避免了工作人员的学习难度大的问题。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048]
图1为本技术提供的一种能量回收机组的能效检测方法的流程图；
[0049]
图2为本技术提供的一种能量回收机组的能效检测装置的结构示意图；
[0050]
图3为本技术提供的一种能量回收机组的结构示意图。
具体实施方式
[0051]
本发明的核心是提供一种处理能量回收机组的能效检测方法及其相关组件，不需要利用制造厂家提供的计算方法来确定功率和效率，能够适用于不同厂家制造的设备中，避免了工作人员的学习难度大的问题。
[0052]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
请参照图1，图1为本技术提供的一种能量回收机组的能效检测方法的流程图，包括：
[0054]
s1：获取主风机的第一能效参数，第一能效参数包括风机出口气体流量、风机入口压力、风机入口温度、风机出口压力和风机出口温度中的一种或多种；
[0055]
为了确定主风机的功率和效率，首先需要获取主风机的第一能效参数，其中，风机出口气体流量表示为主风机的气体出口处的每分钟的气体体积流量；风机入口压力表示为主风机的气体入口处的气体压力，其单位为kpa,abs；风机入口温度表示为主风机的气体入口处的温度，其单位为k；风机出口压力和风机出口温度则为主风机的气体出口处的气体压力以及温度。
[0056]
s2：获取电动发电机的第二能效参数，第二能效参数包括输出电流值、输出电压值和功率因数中的一种或多种；
[0057]
为了确定电动发电机的功率，需要获取电动发电机的第二能效参数，其中，输出电流值和输出电压值为电动发电机的发电口处的电流值和电压值，功率因数为电动发电机在工作时，电动发电机内部的交流电路中的电流与电压相位之差的角度的余弦值。
[0058]
s3：根据第一能效参数确定主风机的第一功率和第一效率；
[0059]
风机入口压力和风机入口温度可以体现出主风机的入风量，入风量越大则风机入口压力越大，同时风机入口温度也会越高；此外，风机出口压力和出口温度以及出口气体流量可以体现出主风机的出风量，出风量越大说明风机出口气体流量越大，风机出口压力越大，而且风机出口温度也会越高。可见，通过第一能效参数可以首先确定出主风机的第一功率，其次，入口压力和出口压力之间的差值以及入口温度与出口温度之间的差值可以体现出主风机的效率，温度或压力之间的差值越小说明主风机能够更好地保持其压力以及温度，也即说明主风机的第一效率越高。
[0060]
s4：根据第二能效参数确定电动发电机的第二功率；
[0061]
由于电动发电机是发电装置，其输出电流值和输出电压值越大，说明电动发电机的功率越大。而功率因数能够体现出电动发电机中的电能利用率，功率因数越高，则说明电能的利用率越高，当功率因数为最高值1时，表示此时相位差为0度，所有的电能都能被有效利用上，也即电能利用率为100％，相反当功率因数为最低值0时，表示此时相位差为90度，所有的电能都被浪费，也即电能利用率为0％，可见，功率因数与第二功率的大小呈正相关。
[0062]
s5：根据第一功率和第二功率确定烟气轮机的实际功率；
[0063]
在能量回收机组中，主风机与烟气轮机连接，烟气轮机与电动发电机连接，高温烟气能量从主风机处进入，然后通到烟气轮机中进行能量回收，最后由发电机使用回收得到的能量进行发电，可见能量回收机组的核心设备即为这三种设备，在得到了另外两种设备也即主风机和电动发电机的第一功率和第二功率后，只需要确定能量回收机组的总功率与第一功率和第二功率之差，即可得到烟气轮机的实际功率。
[0064]
s6：根据烟气轮机的实际功率和预设理论功率确定烟气轮机的第二效率。
[0065]
为了确定烟气轮机的第二效率，可以预先计算出烟气轮机在当前的工作状态下的理论功率，具体的，与主风机同理，可以获取烟气轮机的各种能效参数如出入口压力和温度等，通过烟气轮机的能效参数计算出烟气轮机的理论功率。在确定烟气轮机的第二效率时，由于实际功率通常比理论功率低，而实际功率越接近理论功率则说明烟气轮机实际的工作状态越好，效率越好，所以可以将理论效率与实际效率之间的比值作为烟气轮机的第二效率。
[0066]
综上，首先分别获取主风机和电动发电机各自对应的第一能效参数和第二能效参数，其中第一能效参数包括风机出口气体流量、风机入口压力、风机入口温度、风机出口压力和风机出口温度，第二能效参数包括输出电流值、输出电压值和功率因数，根据第一能效参数确定出主风机的功率和效率，根据第二能效参数确定出电动发电机的功率，再根据两者的功率确定出烟气轮机的实际功率，由于功率和效率的计算均是通过能效参数来计算的，而能效参数不会随着主风机、电动发电机和烟气轮机的具体型号变化而变化，所以不需要利用制造厂家提供的计算方法来确定功率和效率，能够适用于不同厂家制造的设备中，避免了工作人员的学习难度大的问题。
[0067]
在上述实施例的基础上：
[0068]
作为一种优选的实施例，根据第一能效参数确定主风机的第一功率，包括：
[0069]
确定主风机中气体的第一空气密度和第一气体常数；
[0070]
利用第一空气密度、第一气体常数和第一能效参数，根据第一功率确定模型确定主风机的第一功率，其中，第一功率确定模型为：
[0071][0072]
其中，n
风
为第一功率，ρ
风
为第一空气密度，v
风
为风机出口气体流量，k1为预设空气绝热系数，r为第一气体常数，t2为风机出口温度，t1为风机入口温度，η
风
为主风机的预设机械效率。考虑到能量回收机组的工作过程通常是在密封环境中执行的，例如烟气轮机膨胀过程以及主风机压缩过程等过程均是在密封的气体环境下执行的，执行过程中没有新的气体加入，外溢的气体流量也较少，所以可以将参与工作的气体看作是相对纯净的单相气体，同时又因为热辐射损失对能量回收机组整体的功率影响较小，所以可以将烟气轮机的膨胀过程、主风机的压缩过程等过程均近似看作绝热气体循环，以便于利用热力学公式进行功率和效率计算，实现对任一种烟气轮机、主风机和电动发电机能设备均能计算的目的。
[0073]
作为一种优选的实施例，根据第一能效参数确定主风机的第一效率，包括：
[0074]
利用第一能效参数，根据第一效率确定模型确定主风机的第一效率，其中，第一效率确定模型为：
[0075][0076]
其中，n1为第一效率，t1为风机入口温度，t2为风机出口温度，p1为风机入口压力，p2为风机出口，k1为预设空气绝热系数。
[0077]
作为一种优选的实施例，根据第二能效参数确定电动发电机的第二功率，包括：
[0078]
确定电动发电机的预设机械效率；
[0079]
利用电动发电机的预设机械效率和第二能效参数，根据第二功率确定模型确定电动发电机的第二功率，其中，第二功率确定模型为：
[0080][0081]
其中，n2为第二功率，u为输出电压值，i为输出电流值，cosφ为功率因数，η
电
为电动发电机的预设机械效率。
[0082]
作为一种优选的实施例，在根据第一功率和第二功率确定烟气轮机的实际功率之前，还包括：
[0083]
根据第二功率确定变速箱的损耗功率；
[0084]
根据第一功率和第二功率确定烟气轮机的实际功率，包括：
[0085]
将第一功率和损耗功率之间的数量和与第二功率的差值作为实际功率。
[0086]
为了准确地确定烟气轮机的实际功率，本技术中，考虑到能量回收机组中可能会设置变速箱以便控制主风机的入风量以及出风量，而变速箱本身也需要消耗功率，若仅考虑第一功率和第二功率而不考虑变速箱的功率则会导致最后确定得到的烟气轮机的实际功率不够准确，基于此，在确定实际功率前，可以先确定变速箱的损耗功率，而变速箱的损耗功率与电动发电机的第二功率之间有对应关系，具体为：变速箱的损耗功率等于电动发电机的第二功率的3％，若设变速箱的损耗功率为n
变
，电动发电机的第二功率为n2，则有：
[0087]n变
＝0
·
03*n2[0088]
基于此，在确定烟气轮机的实际功率时，确定第一功率与第二功率之间的差值之后，其差值再加上变速箱的损耗功率，即为烟气轮机的实际功率。可见，通过确定变速箱的损耗功率，能够准确地确定烟气轮机的实际功率。
[0089]
作为一种优选的实施例，在根据第一功率和第二功率确定烟气轮机的实际功率之后，还包括：
[0090]
将包含有第一功率、第一效率、第二功率、预设理论功率和实际功率的显示信号发送给显示模块，以便显示模块在接收到显示信号后进行显示。
[0091]
为了使工作人员及时得知能量回收机组中各个设备的运行状态，本技术中，在确定了主风机的第一功率和第一效率、电动发电机的第二功率以及烟气轮机的预设理论功率、实际功率和第二效率后，可以将这些参数发送给显示模块，以便显示模块在接收到显示信号后显示这些参数以供工作人员查看。此外，显示模块具体可以是led(light-emitting diode，发光二极管)屏，也可以是lcd(liquid crystal display，液晶显示屏)屏等能够实现显示模块功能的设备，本技术对此不做限定。
[0092]
作为一种优选的实施例，根据烟气轮机的实际功率和预设理论功率确定烟气轮机的第二效率，包括：
[0093]
获取烟气轮机的第三能效参数，第三能效参数包括烟机出口气体流量、烟机入口压力、烟机入口温度和烟机出口压力；
[0094]
根据第三能效参数确定烟气轮机的理论功率；
[0095]
将理论功率与实际功率之间的比值作为烟气轮机的第二效率。
[0096]
为了准确地计算烟气轮机的理论功率和第二效率，本技术中，烟机入口压力和烟
机入口温度可以体现出烟机的入风量，入风量越大则烟机入口压力越大，同时烟机入口温度也会越高；此外，烟机出口压力和出口温度以及出口气体流量可以体现出烟机的出风量，出风量越大说明烟机出口气体流量越大，烟机出口压力越大。可见，烟机出口气体流量、烟机入口压力、烟机入口温度和烟机出口压力与烟气轮机的功率之间均存在对应关系，所以可以根据具体的对应关系确定出理论功率。此外，考虑到部分厂家生产的烟气轮机中没有设置检测能够检测烟机出口气体流量的检测装置如流量计量表，所以可以根据主风机的出口气体流量来进行计算，具体的，由于能量回收机组中设置有双动滑阀以控制其气体压力在合理的范围内，由于双动滑阀具体开启的程度是可以预先知道的，所以可以先确定出主风机的出口气体流量的泄露损失，再减去双动滑阀当前的开启程度导致的旁路泄漏进行计算，则烟气轮机的出口气体流量等于主风机的出口气体流量乘以自身泄露损失以及双动滑阀的旁路泄露之和，例如，当泄露损失为3％且双动滑阀的开启程度为6％，则烟气轮机的出口气体流量＝主风机的出口体力流量*[(1-3％)-6％/2]。基于此，可以准确地计算出烟气轮机的理论功率，而由于烟气轮机的实际功率通常比理论功率低，所以实际功率越接近理论功率则说明烟气轮机的效率越高，所以可以将理论效率与实际效率之间的比值作为烟气轮机的第二效率。
[0097]
作为一种优选的实施例，根据第三能效参数确定烟气轮机的理论功率，包括：
[0098]
确定烟气轮机中气体的第二空气密度和第二气体常数；
[0099]
利用第二空气密度、第二气体常数和第三能效参数，根据理论功率确定模型确定烟气轮机的理论功率，其中，理论功率确定模型为：
[0100][0101]
其中，n
烟
为理论功率，ρ
烟
为第二空气密度，v
烟
为烟机出口气体流量，k2为预设烟气绝热系数，r为第二气体常数，p3为烟机入口压力，p4为烟机出口压力。
[0102]
请参照图2，图2为本技术提供的一种能量回收机组的能效检测装置的结构示意图，包括：
[0103]
存储器21，用于存储计算机程序；
[0104]
处理器22，用于执行计算机程序时实现如上述的能量回收机组的能效检测方法的步骤。
[0105]
对于本技术提供的一种能量回收机组的能效检测装置的详细介绍，请参照上述能量回收机组的能效检测方法的实施例，本技术在此不再赘述。
[0106]
请参照图3，图3为本技术提供的一种能量回收机组的机构示意图，包括主风机31、烟气轮机32和电动发电机33，还包括如上述的能量回收机组的能效检测装置34；
[0107]
主风机31、烟气轮机32和电动发电机33依次连接；
[0108]
能量回收机组的能效检测装置34分别与主风机31、烟气轮机32和电动发电机33连接。
[0109]
对于本技术提供的一种能量回收机组的详细介绍，请参照上述能量回收机组的能效检测方法的实施例，本技术在此不再赘述。
[0110]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0111]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。