CN114608854A - 一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液液分离设备能效检测技术领域，具体涉及一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法。本发明包括了计算供给能EG；计算有效能EY；及最终的计算能效值η。从而可通过基于最大通量法来快速计算并获得待检液夜分离设备的能效值，并具备计算便捷化和数据结果准确化的优点，最终为液液分离设备能效的规范化检测提供先决条件。

Description

一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法

技术领域

本发明涉及液液分离设备能效检测技术领域，具体涉及一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法。

背景技术

液液分离设备发展至今，已形成较大市场规模。但是，目前仍没有能源效率(简称能效)测试及分级标准，对分离机械能效水平没有强制性的规定，致使一些低能效产品仍大行其道，加之生产厂家各自举张，带来用户选型误导及市场紊乱，不利于产业健康有序发展，也与促进高质量发展战略不相适应。因此，规范液液分离设备能效检测已成当务之急。有效的能效检测方法将引领液液分离设备向着绿色低碳方向发展，为离机械绿色规范建立奠定基础，也会促进生产企业技术提升和行业进步，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其通过基于最大通量法来快速计算并获得待检液夜分离设备的能效值，并具备计算便捷化和数据结果准确化的优点，最终为液液分离设备能效的规范化检测提供先决条件。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、计算供给能E_G；

S2、计算有效能E_Y；

S21、液液分离设备运行到额定转速，测量联轴器处实测转速n；

S22、将实测转速n换算成转子角速度ω，单位kW·h，即：

S23、由液夜分离设备进料管通入自来水，自来水密度为1.0×10³kg/m³，当待检设备出液口有水排出后，逐渐增加进水量，直至到达待检设备最大通量Q，单位为m³/h；

S24、待检设备进水到达最大通量Q后，测得计时周期t，具体步骤如下：

待检设备出口接入固定容积器具；固定容积器具出口阀门关闭时计时，容积满时计时停止，测得固定容积V，单位为m³；同时可测得所述计时周期t，单位为s；

根据实测的固定容积V和计时周期t，按下式计算流出量Q₁，单位为m³/h；

S25、根据流出量Q₁，验证流量计实测的通量Q：

当：

本次测量值不符合要求，设备不合格；

当：

待检设备的最大通量Q’以Q₁与Q两者中的最小值计；

S26、按下式计算有效能E_Y：

E_Y＝Q’ω²R²tρ

将水的密度ρ＝1.0×10³kg/m³代入上式，可得：

E_Y＝Q’ω²R²t

其中：

E_Y为最大通量计时周期内的有效能，单位为J；

R为转子筒体外径，单位为m；

S3、计算能效值η：

根据上述步骤计算获得的供给能E_G和有效能E_Y，代入下式计算，最终获得待检液夜分离设备的能效值η：

优选的，所述S21步骤中，当实测转速平均值低于额定转速的97％时，视为设备不合格；当实测转速平均值高于或等于额定转速的97％时，进入S22步骤。

优选的，S21步骤中，当液液分离设备运行到额定转速时，还需再运转30min，之后通过非接触式测速仪检测液液分离设备的联轴器处实测转速n；再后，每隔10min测量一次，共3次，取其平均值。

优选的，非接触式测速仪精度不低于0.5。

优选的，S23步骤中，最大通量由流量计读出；流量计精度不低于1.0。

优选的，S24步骤中，待检设备进水到达最大通量Q后，稳定10min再计时。

优选的，S24步骤中，固定容积器具的容积为0.5m³或1m³或1.5m³或2m³。

优选的，S1步骤中，供给能E_G既可以通过数字式电能测量仪直接获得，也可以依靠电度表法或电压电流法获得；

当采用电度表法时，操作步骤如下：

液液分离设备运行到额定转速下，进水到最大通量，运行计时周期t后，按下式计算供给能E_G：

E_G＝3.6×10⁶×D

式中：

E_G为运行计时周期内供给能，单位为J；

D为运行计时周期内数字式电能表(仪)测量值，单位为kW·h；

当采用电流电压法时，操作步骤如下：

额定转速下，进料到最大通量或通过能力，运行计时周期t后，按下式计算供给能E_G：

E_G＝(P₁+P₂+P₃)t

式中：

P₁、P₂、P₃为运行计时周期内的三只表分别测得的功率值，单位为W；

t为运行计时周期的工作时间，单位为s；

U₁、U₂、U₃为运行计时周期内的三只表分别测得的电压值，单位为V；

I₁、I₂、I₃为运行计时周期内的三只表分别测得的电流值，单位为A；

为运行计时周期内的三只表分别测得的电压与电流间的相位差角。

优选的，S1步骤中，测试时，环境温度为+20℃～+40℃，供电系统在测试设备电机输入电缆接入处的电压波动不超过额定值的±10％，三相电压不平衡率不大于1.5％，采用的电能仪表精度不低于0.5级,有效分辨力不低于0.001度。

本发明的有益效果在于：

1)、最大通量是指液液分离设备在额定转速下，转子允许通过的最大水量。最大通量反应了液液分离设备在额定工况下的负载能力，也是液液分离设备运行时消耗的有用功。液液分离设备电机输入的能量，即供给能E_G，通过电机输出轴、联轴器、液液分离设备主轴，直至驱动转子额定工况下运转，带动物料(水)达到额定转速，完成分离，实现了能量的转换，也就是电机(输入电压、电流)的供给能转换成物料(水)高速旋转的机械能，即有效能E_Y。据此，可以获得液液分离设备在规定的工作周期内，达到额定转速，加速最大通量或通过能力条件下的载荷到额定工作转速消耗的能量，即有效能EY与供给能EG之比为能效值。由于能效值的数据客观性，因此可以以其为基础形成能源效率(简称能效)测试及分级标准，从而实现对分离机械能效水平的强制性的规定效果，最终达到液液分离设备能效行业的规范化和标准化发展目的。

基于此，本发明通过基于最大通量法来快速计算并获得待检液夜分离设备的能效值，最核心为有效能E_Y的检测和获取，整套检测流程客观、高效，且数据结果的准确性亦可得到有效保证，最终为液液分离设备能效的规范化检测提供先决条件。

附图说明

图1为本发明的工作流程框图；

图2为最大通量检测装置的结构示意图；

图3为螺纹推杆的布置状态图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

a-待检设备 10-检测台架

11-固定面 12a-螺纹推杆 12b-螺纹座 13-弹簧缓冲组件

20-蓄水罐 30-定容积罐

40-进液泵 41-回流管线 42-出液旁路

50-长视镜 60-管道视镜 70-过滤器

具体实施方式

为便于理解，此处结合图2-3所示的具体实施装置，对本发明的具体工作方式及实施流程作以下进一步描述：

对于能效检测，涉及的检测数据较多，按检测流程，包括了文件查验、外观查验、空运转性能检测、负载性能检测等；而性能检测中的转速、噪声、振动等可由相关仪器直接按标准规范进行检测，能效检测最核心的是待检设备a的最大通量Q’的检测可由下述设备进行检测：

最大通量检测装置主要由检测台架10、蓄水罐20、定容积罐30、进液泵40、进液管道、排液管道以及控制组件组成；进液管道、排液管道构成了连接管道。

实际设计时，参照图2所示，检测台架10呈框架结构，具备足够钢性，四个支腿支撑，使检测台架10具备一定高度，以便因高度而产生势能。检测台架10的四个支腿上方保持一定的水平度，且每个支腿上方设弹性隔振装置，也即弹簧缓冲组件13；在弹性隔振装置上方固设有构成固定面11的检测平台。弹性隔振装置具备足够承载能力，其中弹性元件可吸纳待检设备a运行过程中的振动，使检测平台平稳。待检设备a放置在检测平台的中心位置。如图3所示的，检测平台四边各设有带有螺纹座12b的螺纹推杆12a，调节四个螺纹推杆12a，压紧待检设备a，对其产生固定作用。在弹性隔振装置、螺纹推杆12a共同作用下，待检设备a可在检测平台上安全、稳定运行。

实测时，将蓄水罐20内蓄水，液位由上面的长视镜50观察。蓄水罐20置于地面，底部一般为斜面，有利于排净内部水，其排水口设在液位最低位。通过排水管道，与进液泵40的泵进口连接，为防止水中异物进入进液泵40、流量计F以及待检设备a，在排水管道上设有过滤器70，对进液进行在线过滤。

蓄水罐20上盖上还设有定容积罐30，两者通过开关阀V4连接；定容积罐30进液管口要低于待检设备a的出料口，形成一定的势能差，使待检设备a的出液能够自流进入定容积罐30，减少输送泵等设施，也使出液检测比较稳定，整个装置也紧凑。定容积罐30的容积是定量，一般有0.5m³、1m³、1.5m³、2m³等，罐体上设有带有刻度的长视镜50，当液位到达某刻度位，可以方便观察、识别。定容积罐30的底部设锥形，最低位设出口，与蓄水罐20实现连通。定容积罐30与蓄水罐20还设有阀门，可以开启或关闭定容积罐30的排液。

进液泵40通过泵架固定在地面，泵出口通过进液管道与待检设备a的进料口连通，在进料口端还设有管道视镜60，以便观察进液情况。与待检设备a、进液泵40等动设备连接的连接管道设有软连接，以免动设备的振动传递到管道造成危害。进液管道上设有流量计F，可检测进液的流量Q，流量计F带现场显示，也可电信号输入到控制组件，实现逻辑自控。流量可通过设在进液管道上、靠近泵出口侧的调节阀CV1控制，也可由进液泵40通过流量调节、转速调节等方式实现。当然，根据规范，流量计F需配置带有并联开关的并联管路，此处就不再赘述。

进液管道还设有回流管线41，回流管线41直接与蓄水罐20连通，通过开关阀V1切换，可将进液泵40输出的水全部或部分回流至蓄水罐20，实现待检设备a的进料调节。

排液管道一端与待检设备a的出料口连通，一端与定容积罐30连通，同时还设有出液旁路42，直接与蓄水罐20连通，由开关阀V2实现出液旁路42的通断。当定容积罐30满液或故障，可由出液旁路42进入蓄水罐20，实现待检设备a运转的连续性。

通过以上设备、管线连接，作为检测介质的水可定量储备在蓄水罐20内，检测过程实现水循环，有利于节约检测用水，也不对外造成污染。

为便于进一步理解本发明，以下结合图1，对本发明的实际操作进行说明：

1)、待检设备a置于检测平台中心，通过螺纹推杆12a逐一固定。待检设备a的进料口与检测装置的进液管道的软连接接通，待检设备a的出料口与检测装置的排液管道的软连接接通，待检设备a的电机用电通过控制组件接入。

以上完成待检设备a的连接工作。

2)、通过蓄水罐20处长视镜50观察蓄水罐20内水位；通过定容积罐30处长视镜50观察定容积罐30内状态，排空定容积罐30内部液体；查看各阀门状态；查看仪表状态；以上满足试验条件后，进行下一步；

3)、通过控制组件点动待检设备a，查验待检设备a转向、输电接入等情况是否符合要求；

4)、通过控制组件启动待检设备a，达到额定转速后，记录时间，按标准规范要求，检测其相关性能指标，如转速、轴承温度、温升、振动、噪声等；符合要求后，启动进液泵40，向待检设备a进入水，进行下一步；

5)、通过调节阀CV1控制，先小流量进，待检设备a稳定后，逐渐加大流量，流量Q由流量计F读出，直至到达待检设备a最大通量；此过程中，开关阀V1和开关阀V2关闭，其他阀路开启；当有并联开关时，并联开关也关闭，以便流量计F进行正常测量。水通过进液泵40进入待检设备a，实现最大通量运行。一段时间后，观察管道视镜60，看水流是否稳定；观察流量计F，查看流量是否稳定。如进料稳定，记录时间，按标准规范要求，检测负荷运行条件下其相关性能指标，如转速、轴承温度、温升、振动、噪声等；符合要求后，进行下一步；

而实际当开关阀V1和开关阀V2关闭时，计时读秒，当定容积罐30内的水面液位到达指定刻度时，停止读秒，记录固定容积V，单位为m³；同时可获得定容积罐30内的水面液位到达指定刻度时的所述计时周期t，单位为s；读取流量计F读数Q，单位为m³/h；

6)、按照下述步骤获得此段时间内的最大通量Q’：

根据实测的固定容积V和计时周期t，按下式计算流出量Q₁，单位为m³/h；

根据流出量Q₁，验证流量计F实测的通量Q：

当：

本次测量值不符合要求，设备不合格；

当：

待检设备a的最大通量Q’以Q₁与Q两者中的最小值计；

7)、重复5)～6)步骤三次，且每次操作间隔10min以上，取三次操作的平均值为待检设备a的最大通量Q’，随后再进入步骤8)。

8)、按下式计算有效能E_Y：

E_Y＝Q’ω²R²tρ

将水的密度ρ＝1.0×10³kg/m³代入上式，可得：

E_Y＝Q’ω²R²t

其中：

E_Y为最大通量计时周期内的有效能，单位为J；

R为转子筒体外径，单位为m；

9)、计算能效值η：

控制组件在待检设备a的总线路上设有数字式电能测量仪，可实测待检设备a的供给能E_G；同时也按三瓦计法，在待检设备a的单相线路上分别设有电压表U₁、U₂、U₃以及电流表I₁、I₂、I₃和电度表P₁、P₂、P₃,即可选择三瓦计法中电流电压法测供给能E_G，也可选择三瓦计法中电度表法测供给能E_G。待检设备a的供给能E_G测试方法根据需要，可在控制组件上根据实际接线方式自由选择。

当然，上述具体实施流程为依附于前述装置的最为便捷化的实际测量方法，而在实际操作过程中，本发明也可基于现有的测量装置来实现测量及计算，最终也能获得所需的能效值。

此外，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、计算供给能E_G；

S2、计算有效能E_Y；

S21、液液分离设备运行到额定转速，测量联轴器处实测转速n；

S22、将实测转速n换算成转子角速度ω，单位kW·h，即：

S23、由液夜分离设备进料管通入自来水，自来水密度为1.0×10³kg/m³，当待检设备出液口有水排出后，逐渐增加进水量，直至到达待检设备最大通量Q，单位为m³/h；

S24、待检设备进水到达最大通量Q后，测得计时周期t，具体步骤如下：

待检设备出口接入固定容积器具；固定容积器具出口阀门关闭时计时，容积满时计时停止，测得固定容积V，单位为m³；同时可测得所述计时周期t，单位为s；

根据实测的固定容积V和计时周期t，按下式计算流出量Q₁，单位为m³/h；

S25、根据流出量Q₁，验证流量计实测的通量Q：

当：

本次测量值不符合要求，设备不合格；

当：

待检设备的最大通量Q’以Q₁与Q两者中的最小值计；

S26、按下式计算有效能E_Y：

E_Y＝Q’ω²R²tρ

将水的密度ρ＝1.0×10³kg/m³代入上式，可得：

E_Y＝Q’ω²R²t

其中：

E_Y为最大通量计时周期内的有效能，单位为J；

R为转子筒体外径，单位为m；

S3、计算能效值η：

根据上述步骤计算获得的供给能E_G和有效能E_Y，代入下式计算，最终获得待检液夜分离设备的能效值η：

2.根据权利要求1所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：所述S21步骤中，当实测转速平均值低于额定转速的97％时，视为设备不合格；当实测转速平均值高于或等于额定转速的97％时，进入S22步骤。

3.根据权利要求2所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：S21步骤中，当液液分离设备运行到额定转速时，还需再运转30min，之后通过非接触式测速仪检测液液分离设备的联轴器处实测转速n；再后，每隔10min测量一次，共3次，取其平均值。

4.根据权利要求3所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：非接触式测速仪精度不低于0.5。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：S23步骤中，最大通量由流量计读出；流量计精度不低于1.0。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：S24步骤中，待检设备进水到达最大通量Q后，稳定10min再计时。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：S24步骤中，固定容积器具的容积为0.5m³或1m³或1.5m³或2m³。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：S1步骤中，供给能E_G既可以通过数字式电能测量仪直接获得，也可以依靠电度表法或电压电流法获得；

当采用电度表法时，操作步骤如下：

液液分离设备运行到额定转速下，进水到最大通量，运行计时周期t后，按下式计算供给能E_G：

E_G＝3.6×10⁶×D

式中：

E_G为运行计时周期内供给能，单位为J；

D为运行计时周期内数字式电能表(仪)测量值，单位为kW·h；

当采用电流电压法时，操作步骤如下：

额定转速下，进料到最大通量或通过能力，运行计时周期t后，按下式计算供给能E_G：

E_G＝(P₁+P₂+P₃)t

式中：

P₁、P₂、P₃为运行计时周期内的三只表分别测得的功率值，单位为W；

t为运行计时周期的工作时间，单位为s；

U₁、U₂、U₃为运行计时周期内的三只表分别测得的电压值，单位为V；

I₁、I₂、I₃为运行计时周期内的三只表分别测得的电流值，单位为A；

为运行计时周期内的三只表分别测得的电压与电流间的相位差角。

9.根据权利要求8所述的一种基于最大通量法的液液分离设备能效检测方法，其特征在于：S1步骤中，测试时，环境温度为+20℃～+40℃，供电系统在测试设备电机输入电缆接入处的电压波动不超过额定值的±10％，三相电压不平衡率不大于1.5％，采用的电能仪表精度不低于0.5级,有效分辨力不低于0.001度。

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