CN107478452A - 热电联产机组的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热电联产机组的测试方法。该方法包括如下步骤：试验步骤，对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试；记录步骤，分别对电性能参数测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试的测试结果进行记录。本发明提供的方法通过对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试，可以在待测机组出厂运行前，对待测机组的电性能安全与稳定、热回收系统效率、噪音以及尾气排放进行全面的了解，同时也可以为工程师提供待测机组真实可靠的设备参数，保证了待测机组的安全运行。

Description

热电联产机组的测试方法

技术领域

本发明涉及热电联供技术领域，具体而言，涉及一种热电联产机组的测试方法。

背景技术

随着近年来环境污染、雾霾等情况的加重，天然气代替燃煤、燃油的使用变革正走向现代化工业以及人类的生活，同时也促进了热电联产技术(CHP)的发展。

热电联产机组热电联供技术是以天然气为一次能源，作为燃料通过燃气内燃机发电、以及热回收系统进行热能、电能直接能源联产联供的能源系统。热电联产机组热电联供产生的热可直接用于生活、工业用水，发电可在有条件的项目直接与市电并网。热电联产机组热电联供系统包括了燃气内燃机、发电机、热回收系统和控制系统四个基本部分。

随着电气控制行业和计算机智能应用的发展，对热电联产机组热电联产联供系统控制和检测都提出了更全面的要求。但目前，还没有对热电联产机组的性能进行测试，这势必使得在热电联产机组运行前，不能很好的了解热电联产机组的电性能安全与稳定、热回收系统效率、噪音以及尾气排放的情况，也不能为工程师提供热电联产机组系统真实可靠的设备参数，存在一定的安全隐患。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种热电联产机组的测试方法，旨在解决由于不能对热电联产机组进行测试而导致的安全隐患问题。

一个方面，本发明提出了一种热电联产机组的测试方法。该方法包括如下步骤：试验步骤，对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试；记录步骤，分别对电性能参数测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试的测试结果进行记录。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，电性能测试包括：瞬时电功率测试、稳定性测试、保护性能测试、并网测试和离网测试。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，瞬时电功率测试包括如下步骤：获取待测机组的控制器的IP；采集控制器输出的待测机组运行的有功功率、燃气流量和燃气热值；根据公式确定待测机组的瞬时电效率η；上式中，P为有功功率，Q为燃气流量，Hs为燃气热值。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，稳定性测试包括如下步骤：急加步骤，启动待测机组，待待测机组稳定运行后，将待测机组的瞬时功率在额定功率的基础上增加预设比例，确定此时待测机组的最低空载频率；急减步骤，待待测机组恢复稳定运行后，将待测机组的瞬时功率设定为0，确定此时待测机组的最高空载频率；第一确定步骤，根据公式确定待测机组的频率降δf_st，上式中，f_t为瞬时功率，f_imax为最高空载频率；并根据公式确定待测机组的相对的频率整定下降范围δf_sdo，上式中，f_it为额定空载频率，f_imin为最低空载频率；以及根据公式确定待测机组的相对的频率整定上升范围δf_sup；第二确定步骤，根据待测机组的频率降、待测机组的相对的频率整定下降范围和待测机组的相对的频率整定上升范围确定待测机组的带载能力。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，保护性能测试包括：急停保护测试、发动机低油压保护测试、发动机高水温保护测试、逆功率保护测试、过流保护测试、失磁保护测试和市电中断保护测试。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，并网测试包括如下步骤：启动待测机组，待待测机组稳定运行后，将待测机组的发电机负荷设定为预设值，并进行并网；检测待测机组是否按第一预设时间向外输送电功率到预设值；如果待测机组按第一预设时间向外输送电功率到预设值，则判定待测机组并网成功；如果待测机组没有按第一预设时间向外输送电功率到预设值，则判定待测机组并网失败并发出报警信号。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，离网测试包括如下步骤：在待测机组并网状态稳定运行时，将待测机组的发动机负荷设定为0，并进行离网；检测待测机组是否按第二预设时间将电功率降低至0；如果待测机组按第二预设时间将电功率降低至0，则判定待测机组离网成功；如果待测机组没有按第二预设时间将电功率降低至0，则判定待测机组离网失败并发出报警信号。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，热回收系统测试包括如下步骤：获取待测机组的水流量、出口水温度、进口水温度、燃气流量和燃气热值；根据公式：瞬时热回收量＝水流量×水的比热×(出口水温度-进口水温度)确定瞬时热回收量；根据公式：瞬时燃气消耗量＝燃气热值×燃气流量确定瞬时燃气消耗量；根据公式：瞬时热回收效率＝瞬时热回收量/瞬时燃气消耗量确定瞬时热回收效率。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，尾气排放测试包括如下步骤：将尾气检测仪接通电源并预热第三预设时间；将尾气检测仪的取样探头插入待测机组的排气管中；读取检测数据。

进一步地，上述热电联产机组的测试方法中，噪音测试包括如下步骤：在待测机组的周向选取均匀分布的至少4个检测点；分别检测各检测点的噪音；将各检测点的噪音的平均值确定为待测机组的噪音。

本发明通过对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试，可以在待测机组出厂运行前，对待测机组的电性能安全与稳定、热回收系统效率、噪音以及尾气排放进行全面的了解，同时也可以为工程师提供待测机组真实可靠的设备参数，保证了待测机组的安全运行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，瞬时电功率测试方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，稳定性测试方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，并网测试方法的流程图；

图5本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，离网测试方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，热回收系统测试方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，热回收测试装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，尾气排放测试方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，噪音测试方法的流程图；

图10为本发明实施例提供的热电联产机组的测试方法中，噪音检测点的布置示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，图1为本实施例提供的热电联产机组的测试方法的流程图。如图所示，该方法包括如下步骤：

试验步骤S110，对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试。

具体地，对待测机组7进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试。需要说明的是，电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试没有先后顺序。

记录步骤S120，分别对电性能参数测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试的测试结果进行记录。

具体地，待待测机组7的电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试完成之后，将各项测试的结果进行记录。

本实施例中，对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试，可以在待测机组出厂运行前，对待测机组的电性能安全与稳定、热回收系统效率、噪音以及尾气排放进行全面的了解，同时也可以为工程师提供待测机组真实可靠的设备参数，保证了待测机组的安全运行。

上述实施例中，电性能测试可以包括：瞬时电功率测试、稳定性测试、保护性能测试、并网测试和离网测试。

参见图2，在本发明的一种实施方式中，瞬时电功率测试可以包括如下步骤：

步骤S210，获取待测机组的控制器的IP。

具体地，搜索待测机组7的控制器的IP。

步骤S220，采集控制器输出的待测机组运行的有功功率、燃气流量和燃气热值。

具体地，采集待测机组7控制器输出的待测机组7运行数据，运行数据包括：有功功率、燃气流量和燃气热值，当然还可以包括：时间、发电电压、电流、频率、无功功率等其他数据。

步骤S230，根据公式确定待测机组的瞬时电效率η，上式中，P为有功功率，Q为燃气流量，Hs为燃气热值。

具体地，利用采集到的有功功率、燃气流量和燃气热值，并根据公式计算得到待测机组7的瞬时电效率η，其中，P为有功功率，单位为kW；Q为燃气流量，单位为Nm³/h；Hs为燃气热值，单位为KJ/Nm³。将计算结果进行记录。

可以看出，本实施例通过获取待测机组的控制器的IP，以采集待测机组运行的有功功率、燃气流量和燃气热值，进而计算出待测机组的瞬时电效率，根据待测机组的瞬时电效率可以对待测机组进行热性能分析，进而判断待测机组是否能够满足用户的用热需求。

参见图3，在本发明的一种实施方式中，稳定性测试可以包括如下步骤：

急加步骤S310，启动待测机组，待待测机组稳定运行后，将待测机组的瞬时功率在额定功率的基础上增加预设比例，确定此时待测机组的最低空载频率。

具体地，测试待测机组7的带载能力，即测试急加负荷对电压和频率的影响。首先，启动待测机组7，待待测机组7的状态为稳定运行状态时，将待测机组7的瞬时功率f_t在额定功率的基础上增加预设比例，记录此时待测机组7的发电频率，并将此时发电频率中最低的频率确定为待测机组7的最低空载频率f_imin。需要说明的是，预设比例可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。

急减步骤S320，待待测机组恢复稳定运行后，将待测机组的瞬时功率设定为0，确定此时待测机组的最高空载频率。

具体地，测试待测机组7的带载能力，还包括即测试急减负荷对电压和频率的影响。待待测机组7由急加状态恢复至稳定运行状态之后，将待测机组7的瞬时功率f_t设定为0，记录此时待测机组7的发电频率，并将此时发电频率中最高的频率确定为待测机组7的最高空载频率f_imax。

第一确定步骤S330，根据公式确定待测机组的频率降δf_st，上式中，f_t为瞬时功率，f_imax为最高空载频率。并根据公式确定待测机组的相对的频率整定下降范围δf_sdo，上式中，f_it为额定空载频率，f_imin为最低空载频率。以及根据公式确定待测机组的相对的频率整定上升范围δf_sup。

具体地，根据公式计算得到待测机组7的频率降δf_st，其中，f_t为瞬时功率，f_imax为最高空载频率。并根据公式计算得到待测机组7的相对的频率整定下降范围δf_sdo，其中，f_it为额定空载频率，f_imin为最低空载频率。以及根据公式计算得到待测机组7的相对的频率整定上升范围δf_sup。

第二确定步骤S340，根据待测机组的频率降、待测机组的相对的频率整定下降范围和待测机组的相对的频率整定上升范围确定待测机组的带载能力。

具体地，参见表1、表2和表3，表中的G1、G2、G3和G4均表示标准范围。

表1

参数

符号

单位

G1

G2

G3

G4

频率降

δfst

％

≤8

≤5

≤3

AMC

表2

表3

可以看出，本实施例通过对待测机组急加负荷和急减负荷，进而计算出待测机组的频率降、相对的频率整定下降范围和相对的频率整定上升范围，然后再根据待测机组的频率降、相对的频率整定下降范围和相对的频率整定上升范围可以确定待测机组的带载能力，保证了电能的质量。

上述实施例中，保护性测试可以包括：急停保护测试、发动机低油压保护测试、发动机高水温保护测试、逆功率保护测试、过流保护测试、失磁保护测试和市电中断保护测试。以上各个测试的测试方法均为本领域技术人员所公知，此处不再赘述。通过保护性测试，可以了解待测机组7在内在或外在的异常工况下，待测机组7自身的保护的能力以及抑制事故扩大的能力。

参见图4，在本发明的一种实施方式中，并网测试可以包括如下步骤：

步骤S410，启动待测机组，待待测机组稳定运行后，将待测机组的发电机负荷设定为预设值，并进行并网。

具体地，首先启动待测机组7，待待测机组7的状态为稳定运行状态后，将待测机组7的发电机负荷设定为预设值，并进行并网。需要说明的是，预设值可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。

步骤S420，检测待测机组是否按第一预设时间向外输送电功率到预设值。

具体地，并网后，检测待测机组7是否按第一预设时间向外输送电功率到预设值。需要说明的是，第一预设时间可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。

步骤S430，如果待测机组按第一预设时间向外输送电功率到预设值，则判定待测机组并网成功。

步骤S440，如果待测机组没有按第一预设时间向外输送电功率到预设值，则判定待测机组并网失败并发出报警信号。

可以看出，本实施例通过对待测机组进行并网测试，可以判断出待测机组在并网的情况下能否稳定运行，如果并网不成功则发出警报，保障了并网系统的可靠性。

参见图5，在本发明的一种实施方式中，离网测试可以包括如下步骤：

步骤S510，在待测机组并网状态稳定运行时，将待测机组的发动机负荷设定为0，并进行离网。

具体地，待测机组7在并网状态下稳定运行后，将待测机组7的发动机负荷设定为0，并进行离网。

步骤S520，检测待测机组是否按第二预设时间将电功率降低至0。

具体地，检测待测机组7是否按第二预设时间将电功率降低至0。需要说明的是，第二预设时间可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。

步骤S530，如果待测机组按第二预设时间将电功率降低至0，则判定待测机组离网成功。

步骤S540，如果待测机组没有按第二预设时间将电功率降低至0，则判定待测机组离网失败并发出报警信号。

可以看出，本实施例通过对待测机组进行离网测试，可以判断出待测机组在离网的情况下能否稳定运行，如果离网不成功则发出警报，保障了离网系统的可靠性。

参见图6，在本发明的一种实施方式中，热回收系统测试可以包括如下步骤：

步骤S610，获取待测机组的水流量、出口水温度、进口水温度、燃气流量和燃气热值。

具体地，参见图7，图中示出了本实施例提供的热回收测试装置的优选结构。如图所示，该装置可以包括：散热器1、水箱2、水泵3、温度传感器4和压力传感器5。待测机组7循环水出口A、散热器1、水箱2、水泵3和待测机组7循环水入口B依次相连通。待测机组7循环水出口A与散热器1相连通的管道上设置有温度传感器4和压力传感器5，散热器1和水箱2相连通的管道上设置有温度传感器4，水泵3和待测机组7循环水入口B相连通的管道上设置有温度传感器4和压力传感器5。水箱2中的循环水经过水泵3进入待测机组7循环水入口B，从待测机组7循环水出口A流出，经过散热器1再回到水箱2。通过温度传感器4来获取待测机组7的出口水温度和进口水温度，此外，还需要获取水流量、燃气流量和燃气热值。具体实施时，获取的数据可以远传至控制柜6。

步骤S620，根据公式：瞬时热回收量＝水流量×水的比热×(出口水温度-进口水温度)确定瞬时热回收量。

步骤S630，根据公式：瞬时燃气消耗量＝燃气热值×燃气流量确定瞬时燃气消耗量。

步骤S640，根据公式：瞬时热回收效率＝瞬时热回收量/瞬时燃气消耗量确定瞬时热回收效率。

具体地，根据公式：瞬时热回收效率＝瞬时热回收量/瞬时燃气消耗量确定瞬时热回收效率，将瞬时热回收效率与瞬时电效率相叠加，进而可以确定待测机组7的总效率。

可以看出，本实施例通过采集待测机组的水流量、出口水温度、进口水温度、燃气流量和燃气热值，可以确定待测机组的瞬时热回收效率，从而便于分析待测机组热回收工艺，方便工作人员对待测机组热系统性能的把握以及指导工艺的优化。

参见图8，在本发明的一种实施方式中，尾气排放测试可以包括如下步骤：

步骤S810，将尾气检测仪接通电源并预热第三预设时间。

具体地，将尾气检测仪接通电源，并预热第三预设时间。具体实施时，可以对为尾气检测仪预热300秒。需要说明的是，第三预设时间可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。

步骤S820，将尾气检测仪的取样探头插入待测机组的排气管中。

具体地，将尾气检测仪的取样探头插入待测机组7的排气管中，对待测机组7排放的CO、HC、CO₂、O₂和NO等气体的含量进行检测。

步骤S830，读取检测数据。

具体地，待测量结束，将尾气检测仪的取样探头从待测机组7的排气管中拔出，读检测的各气体含量的数据，并将检测数据打印输出。

本实施例中，通过对待测机组的尾气进行检测，可以对待测机组的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、颗粒物的排放情况进行分析，有利于保护环境。

参见图9，在本发明的一种实施方式中，噪音测试可以包括如下步骤：

步骤S910，在待测机组的周向选取均匀分布的至少4个检测点。

具体地，在待测机组7的周向选取均匀分布的至少4个检测点8。具体实施时，可以参见图10，图中示出了本实施例提供的噪音检测点的布置示意图。如图所示，在待测机组7的东、南、西、北各选取一个检测点8，各检测点8与待测机组7之间的距离可以小于等于1m。

步骤S920，分别检测各检测点的噪音。

具体地，监测设备等效连续A声级，检测1天，昼间监测1次，依据工业企业厂界环境噪声排放标准GB12348-2008，检出限为35dB(A)，检测各检测点8的噪音。

步骤S930，将各检测点的噪音的平均值确定为待测机组的噪音。

本实施例中，通过对待测机组的噪音测试，可以了解待测机组的噪音等级，进而防止待测机组的噪音对人体和环境产生影响。

综上，本实施例对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试，可以在待测机组出厂运行前，对待测机组的电性能安全与稳定、热回收系统效率、噪音以及尾气排放进行全面的了解，同时也可以为工程师提供待测机组真实可靠的设备参数，保证了待测机组的安全运行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种热电联产机组的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

试验步骤，对待测机组进行电性能测试、热回收系统测试、尾气排放测试和噪音测试；

记录步骤，分别对所述电性能参数测试、所述热回收系统测试、所述尾气排放测试和所述噪音测试的测试结果进行记录。

2.根据权利要求1所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述电性能测试包括：

瞬时电功率测试、稳定性测试、保护性能测试、并网测试和离网测试。

3.根据权利要求2所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述瞬时电功率测试包括如下步骤：

获取所述待测机组的控制器的IP；

采集所述控制器输出的所述待测机组运行的有功功率、燃气流量和燃气热值；

根据公式确定所述待测机组的瞬时电效率η；

上式中，P为有功功率，Q为燃气流量，Hs为燃气热值。

4.根据权利要求2所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述稳定性测试包括如下步骤：

急加步骤，启动所述待测机组，待所述待测机组稳定运行后，将所述待测机组的瞬时功率在额定功率的基础上增加预设比例，确定此时所述待测机组的最低空载频率；

急减步骤，待所述待测机组恢复稳定运行后，将所述待测机组的瞬时功率设定为0，确定此时所述待测机组的最高空载频率；

第一确定步骤，根据公式确定所述待测机组的频率降δf_st，上式中，f_t为瞬时功率，f_imax为最高空载频率；

并根据公式确定所述待测机组的相对的频率整定下降范围δf_sdo，上式中，f_it为额定空载频率，f_imin为最低空载频率；

以及根据公式确定所述待测机组的相对的频率整定上升范围δf_sup；

第二确定步骤，根据所述待测机组的频率降、所述待测机组的相对的频率整定下降范围和所述待测机组的相对的频率整定上升范围确定所述待测机组的带载能力。

5.根据权利要求2所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述保护性能测试包括：

急停保护测试、发动机低油压保护测试、发动机高水温保护测试、逆功率保护测试、过流保护测试、失磁保护测试和市电中断保护测试。

6.根据权利要求2所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述并网测试包括如下步骤：

启动所述待测机组，待所述待测机组稳定运行后，将所述待测机组的发电机负荷设定为预设值，并进行并网；

检测所述待测机组是否按第一预设时间向外输送电功率到所述预设值；

如果所述待测机组按第一预设时间向外输送电功率到所述预设值，则判定所述待测机组并网成功；

如果所述待测机组没有按第一预设时间向外输送电功率到所述预设值，则判定所述待测机组并网失败并发出报警信号。

7.根据权利要求2所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述离网测试包括如下步骤：

在所述待测机组并网状态稳定运行时，将所述待测机组的发动机负荷设定为0，并进行离网；

检测所述待测机组是否按第二预设时间将电功率降低至0；

如果所述待测机组按第二预设时间将电功率降低至0，则判定所述待测机组离网成功；

如果所述待测机组没有按第二预设时间将电功率降低至0，则判定所述待测机组离网失败并发出报警信号。

8.根据权利要求2所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述热回收系统测试包括如下步骤：

获取所述待测机组的水流量、出口水温度、进口水温度、燃气流量和燃气热值；

根据公式：瞬时热回收量＝水流量×水的比热×(出口水温度-进口水温度)确定瞬时热回收量；

根据公式：瞬时燃气消耗量＝燃气热值×燃气流量确定瞬时燃气消耗量；

根据公式：瞬时热回收效率＝瞬时热回收量/瞬时燃气消耗量确定瞬时热回收效率。

9.根据权利要求1所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述尾气排放测试包括如下步骤：

将尾气检测仪接通电源并预热第三预设时间；

将所述尾气检测仪的取样探头插入所述待测机组的排气管中；

读取检测数据。

10.根据权利要求1所述的热电联产机组的测试方法，其特征在于，所述噪音测试包括如下步骤：

在所述待测机组的周向选取均匀分布的至少4个检测点；

分别检测各所述检测点的噪音；

将各所述检测点的噪音的平均值确定为所述待测机组的噪音。