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131燃气分布式能源站固定式内燃机发电机组性能试验规程范围本文件规定了燃气分布式能源站固定式内燃机发电机组性能试验的技术要求。本文件适用于燃烧气体燃料的固定式内燃机发电机组,液体燃料类型机组可参照执行。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/∶孔板GB/:功率、燃料消耗率和机油消耗的标定及试验方法通用发动机的附加要求GB/T20136内燃机电站通用试验方法GB/T21404内燃机发动机功率的确定和测量方法一般要求GB/(包面法)GB/T28686燃气轮机热力性能试验DL/T2206分布式电源燃气发电性能测试规程术语和定义bustionengines用于冷热电三联供、热电联产等分布式能源供应系统中的一种往复式运动机械,将燃料与空气注入一个或多个气缸内燃烧做功,将燃料的化学能转化为机械功而输出轴功率的机械装置。气体燃料gasfuel气态的燃料,包括天然气、沼气、城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气、液化气等。性能试验performancetest在试验约定的工况条件下,试验人员使用仪器、仪表现场连续测量和采集数据并以此进行相关设备或系统性能参数计算的试验。[来源:DL/T2206-2021,,有修改]试验边界testboundary试验范围定义的、必须测定试验范围内的质量流和能量流的热力学控制空间,根据不同的试验要求,可以使用不同的边界。[来源:GB/T28686-2012,]排烟热量exhaustheatXX/TXXXXX—XXXX2在试验边界定义的范围内,单位时间内从固定式内燃机排出烟气的能量。冷却水热量coolingwaterheat单位时间内用于冷却固定式内燃机组水带出热量,包括缸套水热量和中冷水热量。发电效率generatingefficiency在试验条件下,内燃机发电机组发电量与消耗燃气热量的比值。热效率thermalefficiency在试验条件下,内燃发电机组排出热量与消耗燃气热量的比值,排出热量包括排烟热量和冷却水热量。指导原则试验大纲试验计划试验开始前,试验承担方应向委托方提供试验计划,试验计划应由委托方批准。试验计划的内容至少应包括:试验目的、试验对象、试验边界的划分、试验的组织和人员分工、试验准备、试验步骤、试验仪表型式与精度要求、内燃机发电机组性能保证值参考条件、试验数据的采集和资料的保管等。试验计划应由委托方组织相关各方,包括但不限于试验承担方、内燃机发电机组设备厂家等对试验计划及试验方案进行讨论,并就试验时间、试验各方责任、重要性能参数计算方法、偏离参考工况修正方法达成一致并签字认可。试验边界通用试验边界如图1所示。图1固定式内燃机发电机组通用试验边界XX/TXXXXX—XXXX3其中①进行燃气取样,燃气流量、燃气入口温度及入口压力测量;②进行内燃机发电机组发电功率测量;③及④进行中冷水出/进口水温、流量测量;⑤及⑥进行缸套水出/进口水温、流量测量;⑦进行排烟温度、NOx排放测量;⑧进行空气进口温度测量。试验项目内燃机机组在试验工况下宜进行以下项目试验:发电效率;热耗率;热效率;噪音;NOx、CO排放。试验准备仪表校验试验前应对使用仪表的精度、校准及永久或临时安装的仪表位置进行检查。试验中所用使用的所有仪表都应满足第5章有关试验测量仪表的要求。试验时所用的仪器、仪表应在检定或校准的合格有效期内。仪表安装仪器、仪表的安装及使用应符合试验要求及仪器、仪表的使用要求。试验所需的接管和管段诸如温度套管、流量计管段和临时试验仪表的安装等,宜在设备制造与安装施工阶段统一考虑。仪表的安装数量和位置应符合试验要求,所有临时安装的仪表都应能够方便接近、容易隔离。内燃机发电机组的发电功率由现场的发电机出口PT/CT端直接测量。冷却水流量测量设备应安装在满管段,并避开阀门、弯管段等会影响测量准确度的位置。温度测量设备应安装在相应管段或温度套管内,温度计套管应深入管道直径(当量)的1/3~2/3处并采取可靠措施固定。应在发动机规定点或位置处测量环境压力、环境温度及湿度。应在排气歧管出口法兰下游至少3倍管径距离处和涡轮增压器(如有)下游处测量排气背压。因现场条件所限无法安装试验仪器仪表且基于机组运行安全考虑无法更换现场仪表,需临时使用设备厂家仪表时,应对现场仪表的检定证书进行查阅以符合试验的要求。此外,试验前相关方应就临时使用设备厂家仪表达成一致意见。系统隔离性能测试前,应按照系统隔离清单进行隔离。如测试各方对隔离的流量有疑问,则在测试前做好测量这些流量的准备。预备性试验在开始正式性能试验之前应进行充分的预试验,期间应对所有试验仪表的状态进行检查并进行测试验证,确保试验仪表的正常使用,并留有时间对初步试验结果进行计算分析,以审核数据的数量和质量,揭示存在的问题,最终进行调整。预备性试验的试验条件、试验内容和试验要求应与正式试验相同;如预备性试验能满足正式试验全部要求,经各相关方确认,可作为正式试验的一个工况。XX/TXXXXX—XXXX4试验实施开始条件确认燃气分布式能源站内燃机发电机组试验期间具有满足试验工况要求下的电负荷。在进行一些试验前,内燃机发电机组应在特定负荷和转速下运行足够厂时间,以确保内燃机发电机组达到设备厂家规定的稳定工况。设备厂家确认稳定运行状态下应使发动机的转速、功率,进排气压力,冷却水和润滑油的压力和温度等参数均在表1所规定的允许偏差范围内。数据采集仪器已经开始计入数据,试验人员就位可开展测试并记录数据。试验承担方、委托方及设备厂家对试验工况应一致认可并签订工况确认书。表1 试验工况下运行参数允许偏差序号参数定义单位允许偏差1环境压力发动机进气口附近大气压力值kPa±%2环境温度发动机在规定点或位置处的环境大气温度值℃±2℃3环境湿度发动机在规定点或位置处的环境大气湿度值%±1%4进气温度在发动机或增压器进口处的空气温度℃±2℃5燃气进气温度在燃气系统中某已规定位置处的燃气温度℃±5℃6燃气消耗量发动机每单位时间内所消耗的燃气质量kg/h±3%7发动机转速在一定时间内曲轴旋转的转数r/min±2%8涡轮增压器转速在一定时间内涡轮增压器轴旋转的转数r/min±2%9有功功率发电机出口有功功率kW±3%10进气压力发动机或增压器进口处的算术平均绝对压力kPa±1%11增压压力增压器后的算术平均增压空气压力kPa±2%12排气背压涡轮后排气管中排气压力的算术平均值kPa±5%13排气管或涡轮增压后排气温度在排气歧管中或涡轮后的排气平均温度℃±15℃14润滑油压力在润滑油系统规定位置处的润滑油压力kPa±5%15润滑油温度在润滑油系统规定位置处的润滑油温度℃±2℃16冷却水流量单位时间内流过发动机冷却系统的冷却介质质量kg/h±10%17缸套水温度缸套水冷却水系统进、出口温度℃±2℃18中冷水温度中冷水冷却水系统进、出口温度℃±2℃试验持续时间及读数频率试验持续时间从试验承担单位现场负责人宣布时开始计时持续一个小时,试验读数期间不得对内燃机发电机组进行任何调整,试验期间对参数和变量的记录频率最小要求如下:冷却水进出口温度、烟气温度测量读数每1min记录一组数;发电功率、燃气流量、燃气入口压力及温度、烟气NOx排放、空气进口温度读数每5min记录一组数;冷却水流量每20min记录一组数;噪音测量每20min记录一组数据;XX/TXXXXX—XXXX5燃气采样应在试验开始时、试验中、结束时进行三次采样;环境温度、湿度、大气压力在试验开始时及结束时分别记录一组数据。停止条件试验承担单位项目负责人在试验过程中确认运行工况及采集数据符合要求后可停止试验,如果试验要求未完成,可延长或者终止该试验。试验记录试验读数具备条件情况下,宜采用数据采集系统记录试验数据。试验过程中,委托方、设备厂家可采用旁站方式对试验过程进行监督。试验监督后,试验相关三方应同时具有三份一样的原始数据记录,记录包括未经修改的图表、电子文件等。对试验结果有重大影响的数据宜有第二试验员进行确认。采用燃气计量间燃气流量计数据时,宜将累积流量以及瞬时流量同时记录。结果的有效性在试验过程中、结束后以及后续分析计算中,出现矛盾影响数据有效性,试验各方应努力达成协议调整或消除矛盾,未能达成一致则该组试验无效。仪器及测量方法测量仪器的整体要求测试仪表精度应符合如下要求:一类参数满足一级精度要求,二类参数满足二级精度要求。一类参数的测量应使用专用仪器进行;二类参数的测量可采用运行表计,运行表计精度等级及安装标准应满足GB17167、GB/T19022的规定。试验用常用仪表及准确度要求应满足下表的规定。表2测量的主要仪表及准确度要求类别仪表准确度温度测量热电偶温度计、热电阻温度计内燃机冷却水温、排烟温度:℃流量测量涡街流量计、超声波流量计等燃气流量、冷却水水流量:%功率测量指示仪表、电能质量分析仪指示仪表:;电能:—XXXX6温度测量可采用热电偶温度计、电阻温度计等仪器。中冷水、缸套水、燃气温度、空气温度等较低温流体宜采用铂电阻温度计测量;烟气温度等高温流体宜采用热电偶测量;环境温度宜采用温湿度仪测量。冷却水温度测量技术要求采用插入式温度套管,安装在直管段并远离弯头、阀门处;温度元件插入套管后宜采用弹簧拉紧,以保证元件顶部与套管底部紧密接触。烟气温度测量技术要求排烟温度测点应设在烟道截面上工质温度比较均匀的位置且接近内燃机组侧,如内燃机组配有涡轮增压器应分两侧布置测点,测量截面应选在直管段并远离弯头、膨胀节、变径、挡板处;截面积较大的管道应采用网格法测量。截面积较小的管道,同一截面内布设测点数量不应少于2个;做好温度测量元件与测孔内壁间空隙的密封,宜采用耐火材料密封。排烟温度较高,安装与拆卸温度测量元件时应注意防止烫伤。流量测量流量测量装置中冷水、缸套水等工质流量宜采用孔板装置测量,现场不满足条件的也可采用超声波流量计测量;燃气流量可采用容积式流量计、涡流式流量计、也可采用孔板等流量计进行测量;本文件宜按照DLT-2206通过基于动力设备能量平衡进行计算确定内燃机的排烟流量,不宜采用现场实际测量。冷却水流量测量技术要求孔板装置应尽可能布置在远离任何干扰的直管段上,宜采用在孔板引压管上安装三通和隔离阀的方式预留差压测点。燃气消耗量测量技术要求各内燃机发电机组燃气消耗量应单独测量,测量装置应安装燃气管道上燃烧器前的燃气直管道处。进行燃气流量测量应注意防火防爆要求,禁止穿化纤衣服、携带打火机、电子通信设备等进入燃气区域。功率测量功率测量装置功率测量的仪器有有功功率表、电能质量分析仪等。功率测量技术要求内燃机发电机组功率测量应按照GB/T21404及GB/。XX/TXXXXX—XXXX7功率测量仪表引线的布置不应产生电感应或其他类似原因而影响表计读数。把从仪表接出的各组导线编成辫子形状,其长度至少1m,可消除电感应影响。燃气取样及化验燃气取样点应尽可能接近试验边界,应在燃气流量计量装置上游,并且采样位置应尽可能在处于边界以外的会改变气体燃料成分的设备(如过滤器、滤网、调节器等)的下游,从而使燃料样品能够代表通过流量装置的气体燃料。宜采用钢瓶进行采样,也可采用燃气取样袋进行,采样前应排空取样装置内的空气。测试时间内取三次样,每次取两个样品,其中一个样品送有资质的检测机构进行分析,另一样品保留做复查备用。测试分析的燃气特性值应取送检的三个样品特性的平均值。噪音测量内燃机发电机组噪音测量按照GB/、GB/T20136规定的方法进行,采用平均A计权声压级并采用包面法方法测量噪音,参考面平行六面体与被测面之间距离应为1m,如果没有条件实现,。测点应沿着测量表面等距离布置,并应完全包含噪声区域测点数取决于发电机组的尺寸和噪声场的均匀性,常规测点布置如图2所示。图2常规测点布置数量和位置测点面上的测点,如果因缺少空间或其他原因不能使用,则可以沿其测量面移动,并使其距离原测点位置的距离尽可能小,并在记录测点布置图上标明变化了的测点位置。每个测点的测量时间应不少于10s。烟气成分测量烟气成分测点应开设在烟道截面上工质流速比较均匀的位置,烟气取样管端部应插至烟道直径(当量)的/3~2/3处。采用烟气分析仪对内燃机发电机组排放烟气进行测量,测量项目主要包括三原子气体RO2(即CO2+SO2)含量、氧气(O2)含量、一氧化碳(CO)含量、氮氧化物(NOx)含量。计算方法发电效率XX/TXXXXX—XXXX8内燃机发电机组发电效率按照下式计算:式中:ηe为内燃机发电机组发电效率,%;Qe为发电机输出电功率,kW;vf为该工况下天然气体积流量,m3/h;为天然气低位发热量,kJ/m3。热耗率内燃机发电机组热耗率按照下式计算:式中:RH为内燃机发电机组热耗率,kJ/(kW·h)。热效率内燃机发电机组热效率按下式计算。式中:ηr为内燃机发电机组热效率,%;Qr为发电机组产热量,kW;vf为该工况下天然气体积流量,m3/h;为天然气低位发热量,kJ/m3。发电机组产热量分为中冷水带出热量、缸套水带出热量以及可利用排烟热量。按内燃机烟气温度降至120℃计算可利用排烟热量,如设备厂家技术协议有其他要求按相应要求计算。对于采用电子控制系统的燃气内燃机,排烟流量可根据电控单元实测的过量空气系数和天然气的组分,采用基于动力设备能量平衡的方法进行排烟流量的计算,具体计算方法见附录A。内燃机排烟热量计算方法如下:式中:hfg,1为内燃机出口烟气焓,kJ/kg;qfg,1为烟气在该点的流量,m3/h;ρfg,1为烟气在该点的密度,kg/m3。噪音平均A计权声压级按下式计算:XX/TXXXXX—XXXX