CN110245323B - 空压机系统运行效率的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空压机系统运行效率的计算方法，本发明主要是考虑了压缩空气损失、输出压缩空气的湿度、温度变化、输出压缩空气的压力、余热回收对压缩机系统效率的影响，通过系统容易检测到的数据来计算空压机系统的输出能量，从而较准确的计算出空气压缩机系统的运行实时能效水平和运行效率。

Description

空压机系统运行效率的计算方法

技术领域

本发明涉及空压机系统运行效率的计算方法，属系统节能及能效检测应用领域。

背景技术

目前空压机能效高低的唯一判断标准为“名义比功率”，空压机“名义比功率”越小就表示该空压机的效率越高，空压机的“名义比功率”的计算公式如式(1)所示：

比功率(名义)＝输入功率÷容积流量 (1)

式(1)中的比功率(名义)即为“名义比功率”。

在空压机运行过程中的实际运行效率计算也引入“比功率”的感念来判断空压机运行工况的效率，如式(2)所示：

比功率(空压机运行)＝空压机输入能量÷实测排气量 (2)

对于空压机系统来讲也引用“比功率”的概念来进行能效判断，在空压机系统运行过程中的实际运行效率计算也引入“比功率”的感念来判断空压机系统运行工况的效率，如式(3)所示：

比功率(空压机系统运行)＝空压机输入能量÷实测排气量 (3)。

采用上述计算方法计算空压机系统的能效很难实现对空压机系统能效的客观真实反映，原因如下：

1、空压机系统一般是由空气压缩机、空气干燥装置、油水分离装置、管路阀门组成，空压机系统的运行目的是提供常温高压干燥的压缩空气，而不只是像空压机一样只提供空气压缩功能；

2、空压机的运行与环境的温度、湿度、大气压有关，上述计算方法并没有完全考虑上述环境参数的影响；

3、目前许多空压机系统已经加装了余热回收装置，空压机系统的余热回收也在上述计算方法中没有体现；

4、空压机系统的输出压缩空气压力在运行中出于变化状态，在上述计算方法中也没有体现；

5、目前对空压机系统的能效评估主要是为了是用户充分了解空压机系统的实际运行效率，为提高空压机能效水平服务，上述计算方法忽略了很多影响因素，使压缩机系统能效不能得到客观准确的评价。

发明内容

本发明的目的是：客观真实反映空压机系统能效。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种空压机系统运行效率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、计算空压机系统中余热回收装置的余热回收输出能量Q_RS，单位为kJ，Q_RS＝C×M_RS×(t_s2-t_s1)，式中，C表示余热回收吸热介质比热容，单位为kJ/kg·℃；M_RS表示余热回收吸热介质质量流量，单位为kg；t_s2表示余热回收吸热介质出水温度，单位为℃；t_s1表示余热回收吸热介质进水温度，单位为℃；

步骤2、计算空压机系统输出的有效能量Q_SC，单位为kJ，

式中，Q_hc表示压缩机系统输出压缩空气因焓值变化的能量，单位为kJ；Q_out表示压缩机系统输出压缩空气的能量，单位为kJ；M_out表示输出气流质量流量，为累计值，单位为kg；H_in表示微热吸附式干燥器输入气流比焓值，单位为kJ/kg；H_out表示微热吸附式干燥器输出气流比焓值，单位为kJ/kg；V_out表示输出气流换算到大气状态体积流量，为累计值，单位为m³；P_a表示当前大气压，为绝对压力，单位为kPa；P_out表示空气压缩机输出空气压力，为绝对压力，单位为kPa；

步骤3、计算空压机系统运行效率η：

式中，E_e表示空压机系统输入的中能量，单位为kWh。

优选地，空气焓值H，单位为kJ/kg，的计算公式为：

H＝1.01×t+(2500+1.84×t)×d

式中，t表示空气温度，单位为℃；d表示空气的含湿量，单位为kg/kg，

表示相对湿度，单位为％，P_s表示纯水平液面饱和水汽压，单位为kPa，P表示大气压力，单位为kPa。

优选地，纯水平液面饱和水汽压P_s采用马格努斯公式计算：

式中，T表示常压露点绝对温度，单位为k。

按上述计算方法计算的空压机系统效率，充分考虑了空压机系统的运行环境影响，包括环境温度、湿度、大气压等因素；也考虑了输出空气的温度、湿度、压力等因素，同时计算了空压机系统余热回收的能量，计算结果更客观有效，能充分反映环境和输出压缩空气要求对系统的效率影响，可促进压缩机系统及时有效的改进高耗能环节，提高整个空压机系统的整体效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供的一种空压机系统运行效率的计算方法主要是考虑了压缩空气损失、输出压缩空气的湿度、温度变化、输出压缩空气的压力、余热回收对压缩机系统效率的影响，通过系统容易检测到的数据来计算空压机系统的输出能量，从而较准确的计算出空气压缩机系统的运行实时能效水平和运行效率，具体包括以下步骤：

步骤1、计算空压机系统中余热回收装置的余热回收输出能量Q_RS，单位为kJ：

Q_RS＝C×M_RS×(t_s2-t_s1) (4)

式(4)中，C表示余热回收吸热介质比热容，单位为kJ/kg·℃，余热回收吸热介质比热容为常数；M_RS表示余热回收吸热介质质量流量，单位为kg；t_s2表示余热回收吸热介质出水温度，单位为℃；t_s1表示余热回收吸热介质进水温度，单位为℃。余热回收吸热介质质量流量M_RS、余热回收吸热介质出水温度t_s2、余热回收吸热介质进水温度t_s1可通过水表或流量计测量。

步骤2、计算空压机系统输出的有效能量Q_SC，单位为kJ：

式(5)中，Q_hc表示压缩机系统输出压缩空气因焓值变化的能量，单位为kJ，能量Q_hc为输出压缩空气焓值与输入空气焓值的差值，这部分能量是空气干燥装置和油水分离装置、冷却装置对空压机系统输出压缩空气的输入能量；Q_out表示压缩机系统输出压缩空气的能量，单位为kJ，能量Q_out是输出压缩空气所含的动力能量；M_out表示输出气流质量流量，为累计值，单位为kg；H_in表示微热吸附式干燥器输入气流比焓值，单位为kJ/kg；H_out表示微热吸附式干燥器输出气流比焓值，单位为kJ/kg；V_out表示输出气流换算到大气状态体积流量，为累计值，单位为m³；P_a表示当前大气压，为绝对压力，单位为kPa；P_out表示空气压缩机输出空气压力，为绝对压力，单位为kPa。

空气焓值H，单位为kJ/kg，的计算公式如式(6)所示：

H＝1.01×t+(2500+1.84×t)×d (6)

式(6)中，1.01为干空气的平均定压比热，单位为kJ/(kg.K)；

1.84为水蒸气的平均定压比热，单位为kJ/(kg.K)；

2500为0℃时水的汽化潜热，单位为kJ/kg；

t表示空气温度，单位为℃；

d表示空气的含湿量，单位为kg/kg：

式(7)中，

表示相对湿度，单位为％；

P表示大气压力，单位为kPa。

P_s表示纯水平液面饱和水汽压，单位为kPa，可采用马格努斯公式计算：

式(8)中，T表示常压露点绝对温度，单位为k；

将式(9)带入焓值计算公式就得到比较准确的焓值计算公式：

可通过检测得到的环境常压下相对湿度、环境温度、常压下露点温度，当前的大气压力，即可计算出空压机系统输出压缩空气的焓值。

步骤3、计算空压机系统运行效率η：

式中，E_e表示空压机系统输入的中能量，单位为kWh。

Claims (3)

1.一种空压机系统运行效率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、计算空压机系统中余热回收装置的余热回收输出能量Q_RS，单位为kJ，Q_RS＝C×M_RS×(t_s2-t_s1)，式中，C表示余热回收吸热介质比热容，单位为kJ/kg·℃；M_RS表示余热回收吸热介质质量流量，单位为kg；t_s2表示余热回收吸热介质出水温度，单位为℃；t_s1表示余热回收吸热介质进水温度，单位为℃；

步骤2、计算空压机系统输出的有效能量Q_SC，单位为kJ，

式中，Q_hc表示压缩机系统输出压缩空气因焓值变化的能量，单位为kJ；Q_out表示压缩机系统输出压缩空气的能量，单位为kJ；M_out表示输出气流质量流量，为累计值，单位为kg；H_in表示微热吸附式干燥器输入气流比焓值，单位为kJ/kg；H_out表示微热吸附式干燥器输出气流比焓值，单位为kJ/kg；V_out表示输出气流换算到大气状态体积流量，为累计值，单位为m³；P_a表示当前大气压，为绝对压力，单位为kPa；P_out表示空气压缩机输出空气压力，为绝对压力，单位为kPa；

步骤3、计算空压机系统运行效率η：

式中，E_e表示空压机系统输入的中能量，单位为kWh。

2.如权利要求1所述的一种空压机系统运行效率的计算方法，其特征在于，空气焓值H，单位为kJ/kg，的计算公式为：

H＝1.01×t+(2500+1.84×t)×d

式中，t表示空气温度，单位为℃；d表示空气的含湿量，单位为kg/kg，

表示相对湿度，单位为％，P_s表示纯水平液面饱和水汽压，单位为kPa，P表示大气压力，单位为kPa。

3.如权利要求2所述的一种空压机系统运行效率的计算方法，其特征在于，纯水平液面饱和水汽压P_s采用马格努斯公式计算：

式中，T表示常压露点绝对温度，单位为k。