[發(fā)明專利]往復式天然氣壓縮機組用燃氣發(fā)動機效率的測量方法

有效

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• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102879201A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 梁政;董超群;田家林;張梁;鄧雄;李雙雙;何虹鋼
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01M15/00
• 分類號: G01M15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于石油行業(yè)增壓及輸氣用往復式天然氣壓縮機，其燃氣發(fā)動機與壓縮機共用一個機身、一根曲軸、呈對稱分布的往復式天然氣壓縮機組用燃氣發(fā)動機效率的測量方法。

背景技術

在石化企業(yè)生產(chǎn)中，特別是天然氣工業(yè)的油氣開采、集輸和凈化方面，往復式天然氣壓縮機作為一種常用的增壓及輸送設備，其壓縮機組的發(fā)動機效率的利用，直接影響著油氣田的開發(fā)和經(jīng)濟效益。目前并沒有一種具體的測量方法和評價標準來真實反映整體式壓縮機用燃氣發(fā)動機的能耗狀況，一般情況下，壓縮機效率的計算都是從壓縮機壓縮氣體的熱力學狀態(tài)方程分析出發(fā)，利用理論分析計算得出。但是，壓縮機在壓縮過程中介于等溫壓縮和絕熱壓縮的一個多變壓縮過程，壓縮機輸出功率受壓縮介質(zhì)、工作環(huán)境等因素影響，發(fā)動機效率受風機冷卻、水循環(huán)冷卻及環(huán)境等因素影響，目前對壓縮機組用燃氣發(fā)動機效率的計算方法不能真實反映其能耗狀況。因此，提供一種對整體式壓縮機組用燃氣發(fā)動機效率的測量方法，對石油化工行業(yè)整體式壓縮機效率利用以及節(jié)能降耗的判定具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能有效測量往復式天然氣壓縮機組用燃氣發(fā)動機效率的方法，主要用于燃氣發(fā)動機與壓縮機共用一個機身、一根曲軸，呈對稱平衡分布的往復式天然氣壓縮機。

發(fā)動機單位時間內(nèi)消耗燃氣作為壓縮機組輸出總功，能量一部分輸入到壓縮端壓縮天然氣做功、一部分輸入到風機進行風冷做功，另一部分輸入到水泵進行水冷做功，其余能量隨煙氣散失、燃燒缸冷卻水散失及其它機械損耗。通過測試壓縮機軸功率N_I、風機軸功率N₂、與水泵軸功率N₂等參數(shù)，計算確定燃氣發(fā)動機效率；也可通過測量單位時間冷卻燃燒缸散失能量Q₁、單位時間煙氣散失能量Q₂、以及其它機械損耗η_js等數(shù)據(jù)經(jīng)計算得燃氣發(fā)動機效率。前者稱為“正平衡”法測量發(fā)動機效率，后者稱為“反平衡”法測量發(fā)動機效率。

由式(1)計算確定燃氣發(fā)動機正平衡效率：

式中，η_正-發(fā)動機正平衡效率，％；N_I-壓縮機軸功率，kW；N₂-風機軸功率，kW；N₃-水泵軸功率，kW；Q-單位時間所消耗燃氣熱值，kJ/h(標)。

由式(2)計算確定燃氣發(fā)動機反平衡效率：

式中，η_反-發(fā)動機反平衡效率，％；η_js-機械損耗效率，一般取2-5％；Q₁-單位時間冷卻燃燒缸散失熱量，kJ/h；Q₂-單位時間煙氣散失熱量，kJ/h。

本方法測量燃氣發(fā)動機正平衡效率與反平衡效率在結果上是相等的。

為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術方案：往復式天然氣壓縮機組用燃氣發(fā)動機效率的測量方法，其特征是通過測量壓縮天然氣氣質(zhì)、壓縮機流量q_jv、壓縮機組軸功率N_I、風機軸功率N₂、水泵軸功率N₃、發(fā)動機燃氣氣質(zhì)及燃氣消耗量q_r，通過式(1)計算得燃氣發(fā)動機正平衡效率；通過測量發(fā)動機燃氣氣質(zhì)、燃氣消耗量q_r、煙氣氣質(zhì)、排煙溫度t_y、冷卻水流量q_w、發(fā)動機燃燒缸冷卻前水溫t₁、冷卻后水溫t₂等數(shù)據(jù)，代入式(2)計算得燃氣發(fā)動機反平衡效率。

本發(fā)明的測量方法及步驟是：

(1)壓縮天然氣氣質(zhì)分析，在壓縮機輸出端用密閉容器取適量天然氣進行氣質(zhì)組分分析，得到壓縮天然氣氣質(zhì)分析報告。氣質(zhì)分析報告主要包含壓縮天然氣組分摩爾百分比、壓縮因子Z、硫化氫含量、二氧化碳含量、相對密度S_G、臨界溫度T_c′、臨界壓力p′_c、空氣含量及總硫含量。

(2)發(fā)動機燃氣氣質(zhì)分析，在發(fā)動機燃氣進氣前端用密閉容積取適量燃氣進行氣質(zhì)組分分析，得到發(fā)動機燃氣氣質(zhì)組分分析報告。氣質(zhì)組分分析報告主要包含燃氣氣質(zhì)組分摩爾百分比、壓縮因子Z、硫化氫含量、二氧化碳含量、相對密度S_G、臨界溫度T_c′、臨界壓力p′_c、空氣含量及總硫含量。