[发明专利]一种变频输油泵机组能效测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及变频工况下输油泵机组，特别涉及一种基于过泵温差的变频输油泵机组能效计算方法，并根据目前输油站SCADA系统采集运行数据情况，结合现有节能测试仪器，制定快捷简便的变频输油泵机组能效测试方案。

背景技术

据估计，工业用泵所消耗的电能中，有20%~50%可通过变频技术节省。我国应用变频调速技术的时间只有十几年，随着国外变频器的发展，我国的变频调速技术发展也十分迅速。近年来，变频调速方式在各行业所产生的经济效益优于以往的其它调速方式，成为电力拖动行业的中枢。

变频输油泵机组能效计算是衡量变频效果的一个重要内容，它反映变频工况下输油泵机组的运行状况与能量利用情况。其中，变频工况下电动机输出功率的计算是整个变频输油泵机组能效计算的关键。现行变频输油泵机组能效计算中，通常根据泵类为平方转矩类负载的特点和电动机内部电磁变换等效原理进行推导，确定相关的能效计算模型。

目前，国家石油行业制订并颁布了SY/T 6834-2011《变频调速拖动装置节能测试方法与评价指标》等一系列相关的标准规范。Meir等人根据离心泵为平方转矩类负载，采用比例定律法计算变频工况下输油泵轴功率及其效率，评价泵机组的节能潜力，计算时认为不同转速下的输油泵机械效率相等，计算结果不够准确。Metwally等人（2002）在电动机等效电路基础上，利用已知电动机基本参数，基于电动机输出扭矩计算电动机输出功率，进而计算电动机效率和输油泵效率，但对于变频输油泵机组的现场测试却鲜有具体的描述。Daut等人（2009）通过分析额定功率为5马力的异步电动机效率计算，从电动机T型等值电路分析有功功率传递的情况，通过计算电动机损失效率来计算电动机效率，但计算中所需的参数，如电动机定子、转子每相电阻，漏磁电抗和励磁电抗等，难以在现场测试中获取或依靠经验估算，使得计算受限。张燕宾等人（2002）从电动机定子和转子间电磁感应转换出发，对复杂运行过程进行动静变换和磁电变换，从等效电路原理推导变频后电动机扭矩计算公式。为了得到转子旋转时的异步电动机等效电路，以便于简化分析和计算过程，用一个等效的静止转子来取代原来的旋转转子，使等效转子内电势和电流频率与定子的相同。根据等效原则将原旋转的相应参数进行折算，称为频率折算。经过频率折算后的等效静转子的参数再经过绕组折算将转子侧各物理量折算到定子侧，便可得出所需的等效电路。但计算所需的参数，如电动机定子和转子每相电阻、每相漏磁电抗等，难以在现场测试中获取，给现场实际测试带来不便。邱阿瑞等人（2002）根据电动机T型等值电路分析有功功率传递情况，通过计算电动机功率损耗来计算电动机效率，但计算所需的参数，如电动机定子和转子每相电阻、每相漏磁电抗和励磁电抗等，也难以在现场测试中获取或依靠经验估算，使得计算受限。

国内外变频输油泵机组能效计算大体上可分为3类，一是采用比例定律法进行计算，二是根据电动机等效电路原理直接推导，三是计算出电动机功率损失效率再计算电动机效率。采用以上方法，理论上都可计算出变频工况下电动机效率，但在实际测试中所需电动机参数获取困难，或者计算方法结果偏差较大，在实际应用中难以实现并推广。若直接使用扭矩仪测试电动机输出扭矩，无论是介入式扭矩仪还是非介入式扭矩仪都必须在机组停运时安装扭矩传感设备，介入式扭矩仪还必须安装在电动机轴和泵轴之间作为轴系一部分才能使用，更给生产现场带来不便。

因此，有必要研究新的变频输油泵机组能效计算方法，在计算准确的基础上满足现场测试的实际需求。

发明内容

本发明的目的是针对各方法在现场测试中存在的问题与限制，结合实际操作，推导并建立了基于过泵温差的变频输油泵机组能效计算方法，根据变频输油泵机组能效计算方法，确定了变频输油泵机组能效测试需要测取的参数、其执行标准和相关仪器，制定了具有可操作性的变频输油泵机组能效测试方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种变频输油泵机组能效测试方法，包括：

计算变频输油泵效率；

计算变频电动机输入功率；

计算变频工况下输油泵输出功率；

通过变频工况下输油泵输出功率来计算变频工况下输油泵输入功率；

通过变频工况下输油泵输入功率来计算变频工况下电动机输出功率；

通过变频电动机输入功率和变频工况下电动机输出功率来计算变频电动机效率；

通过变频输油泵效率和变频电动机效率对变频输油泵机组能效进行测试。

可选的，本发明一实施例中，所述通过变频输油泵效率和变频电动机效率对变频输油泵机组能效进行测试包括：