2014主要用能设备能效计算准则

Z = (Z1+Z2) / 2Z1
式中，Z1、Z2分别为压缩机进、出口状态下的 压缩因子，可根据工质在进、出口状态下的对比参 数由手册查取。
（5）压缩机总效率
能量效率：
Ns 100% N入
可见，压缩机的总能量效率近似为电机的效率。
（6）无效动力 能量无效动力
NW N 入 N s
2. 汽动压缩机
1.泵的供入能
泵和电机应作为一个机组考虑，因此供入的能量 (电耗)可由测定的电流、电压及校核后的功率因数计 算得出：
N 入 3U I cos 103
式中 U——电机测定电压，V；
I——电机测定电流，A；
cos
——电机的测定功率因数；
N入——电机输入功率，kW。
电机的功率因数是电动机泵计算的一个关键性参数，
缩过程，离心式压缩机轴功率为：
m ( m 1) / m N s 16.34 p1V1 ( 1) /( p gc ) m 1
式中 p1 和p2——入口压力和排气压力，MPa；
V1——吸入状态下的体积流量，m3/min；
ε——压缩比ε = p2 / p1 ηp——多变效率； m——多变指数； ηg——压缩机械效率；
N＞1000kW, ηg = 96% ~ 98%; N≤1000kW, ηg = 94% ~ 96%; ηc——传动效率，直接传动时，ηc=1.0 ，用齿轮增速箱传动时， ηc=0.93~0.98。
化工工艺设计手册，第四版上册
多级往复压缩机其压缩过程可视为多级多变
压缩，其轴功率为：
16.34 p1V1 ( sm /( m 1))( ( m1) / sm 1) Ns g c
kW
(3) 机组效率 能量效率：
1872.7 100% 62.05% 3017.93
有关法律法规

GB 17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》
GB/T 3485-1998 《评价企业合理用电技术导则》 GB/T 3486-1993 《评价企业合理用热技术导则》
E入 （H H 15 )G s / 3600
H 、 H15—— 分别为蒸汽透平入口状态和 15℃饱和水的焓值，kJ/kg； E入－透平供入能，kW
凝汽透平的输出功（直联时）即为所带动的 压缩机的轴功率，计算同前。 凝汽透平的输出功远小于供入的能量，对于低压 凝汽透平尤甚，其能量利用较低。随着节能改进的 深入，企业已在逐步减少低压凝汽透平的使用，代 之而用的是高压凝汽透平和背压透平。
常遇到的泵出口调节阀存在的大量节流损失，则属 于工艺能量使用环节的问题，连同管道、设备以及调节 阀、计量仪表的压降构成了动力过程 火用 损，是改进 动力工艺总用能的潜力所在，不属于能量转换环节的内 容。 机泵有效功：
Qp Ne 3.60
式中
Ne——泵的有效功，kW Q ——泵的介质流量，m3/h
汽动压缩机是由背压或凝汽式蒸汽透平驱 动，压缩机轴功率、有效能量的计算方法完全 同电动压缩机部分。只是供入能量计算方法不 同。标定数据中除了压缩机的有关内容外，还 要对蒸汽透平的用汽量、进出口温度及压力进 行标定，从而确定供入能量。
(l)凝汽式透平
供入能即为供入蒸汽的能量，可由相应温度、 压力下焓、熵值计算。 蒸汽用量， kg/h
NW N 入 N e
NW 2 N 入 N e 2
注意：对于电动离心泵，电和有效功都属于火用，
其能级为1。因此能量平衡和火用平衡结果是相同的。
离心泵系统的无效动力，可分为泵和电机的无效动力。
电机效率与电机的负载率有关，负载率在 0.5 以上，电
机效率变化在1%以下，而当负载率低于0.4时，电机效率 下降较大。 泵的无效动力与泵效率有关。而泵效率除取决于泵 的结构和型号外，还与泵的负荷率有关。根据泵的特性
（2）背压透平
排汽压力大于大气压，供工业用汽或生活用汽。
供入的净能量为：
背压透平的净能 耗，kW
E入 （H 1 H 2 )G s / 3600
式中： H1、H2——分别为背压透平进、出蒸汽的焓值， kJ/kg；
背压透平轴功率。忽略位头和速度头的绝热
膨胀过程，因此背压透平的膨胀轴功等于背压蒸
(2) 压缩机的有效供出能，即为压缩机的轴功
m ( m 1) / m N s 16.34 p1V1 ( 1) /( p gc ) m 1
取机械效率和传动效率为1，查手册在该流量下离心
机多变效率ηp为0.78。多变指数取1.4。
1.4 (1.41) / 1.4 N s 16.34 0.1 833 (2.55 1) / 0.78 1872.7 1.4 1
s为压缩级数，其 它符号同前。
往复压缩机的机械效率和传 动效率随压缩机的大小和传 动方式不同而异。
一般，大中型压缩机ηg=0.9~0.95; 小型压缩机ηg=0.85~0.90； 皮带传动的传动效率ηc=0.96~0.99; 齿轮传动ηc=0.97~0.99; 联的ηc =1.0 直
以上的计算是对理想气体而言，对不能视为理 想气体的实际气体，其轴功可乘以实际气体的修正 系数即可。
二、压缩机
压缩机的种类较多，按工作原理可分为 容积型：活塞往复式压缩机 速度型：离心式压缩机 石油化工厂最常用的也是这两大类。
1. 电动压缩机
(1) 数据收集
在进行压缩机的计算前，要对压缩机的
用能参数进行标定，主要是入口流量、介质性
质、大气压力、压缩机进出口压力、进出口温
度、电动机运行的电流、电压及 cos ，电
机入口压力为大气压力，出口为0.255MPa，出
口温度185℃，电机的电流为330A，电压6000V，
电机功率因数 0.88 ，求主风机的电耗、有效功、
能量效率。
空气平均比热容为1.005 kJ/(kg.K)。
解：(1) 压缩机的电耗
N 入 3U I cos 103 3 6000 330 0.88 10 3 3017.93(kW)
。求该泵的有效功、电耗及总效率。

解：电机电耗 N 入 3 I U cos 103
N 入 3 19.6 6000 0.876 103 178.4(kW)
有效功Ne=13.6×289.6/36.7=107.3(kW) 机组总效率η=(107.3/178.4)×100%=60.15%
不可盲目套用电机的额定功率因数。否则，将可能造成
机泵的耗电之和大于装置的总电耗。考虑到装置的变配 电的输送线路损失，装置电表的读数应略大于所有用电
设备的电耗之和。
电机功率因数是随着电机负载率降低而大幅度降
低，不能套用额定参数。电机效率变化则不大。
在进行用能分析计算时，亦可根据不同电机的额 定功率因数由负载率查取。许多企业和能源监测单位都 设有电功测试仪，可直接测出电流、电压、功率因数和 功率。
分析，一般纳入工艺设备的能量平衡，把电耗作为供入
处理。
一、离心泵
最常用的泵是离心泵，构成装置用泵的
90%以上，且多为电机驱动。
在进行机泵的计算前要对泵的用能参数进
行测试，主要是：介质流量，介质性质(相对密
度、粘度等)，进、出泵的压力以及电机的电流、
电压、功率因数，并注意收集泵和电机的型号、
额定参数。
行用能分析的主要目的。因此，首先要进行设备的能
量平衡和火用 平衡。
机泵设备
机泵按介质状态可划分为泵 ( 液体 ) 、风机和压缩机
(气体)两大类。
按原动机驱动方式划分，可分为电动、汽动两类。 此外，还有一类非驱动工艺流体的耗功设备，如电 脱盐、电精制过程的高压静电场耗电、电除尘、转盘式 萃取塔以及照明等用电称为工艺用电。对此，可作具体
机和压缩机型号、规格及额定参数。
(2) 电动压缩机的功耗(电)
同离心泵电机电耗计算（压缩机的供入能）。
N 入 3U I cos 103
(3) 压缩机的有效供出能
压缩机的压缩过程有三种情况，等温压缩、
绝热压缩和多变压缩。等温和绝热压缩是实际压
缩过程的极限情况。
一般的压缩过程可视为理想气体的多变压

电机运行情况：
电机负载率η负=实测电流/额定电流 根据电机负载率可得电机实际负荷状态下的效率，可 查图，或用下式估算：
2 74.835 0.41769 电 负 0.0026195 负
2 cos 35.13855 1.227负 0.0069397 负
换长期处于低负荷运行的机泵和电机。 对负荷率随生产操作条件及生产方案、负荷 频繁变化的机泵，可考虑采用调速装置，目前电 机变频调速、液力藕合器和可控硅串级调速装置，
都已有应用实例。
采用调是离心泵采用调速
装置的重要优点。
表1 机泵效率汇总表
泵 或 压 缩 机 压力 MPa 原 动 机 蒸 汽 有 效 功 率 kW 效 率 ％ 轴 功 率 kW 型 号 电 压 V 电 流 A 功 率 因 数 压力 MPa 入 口 出 口 消 耗 功 率 kW 效 率 ％ 机 组 效 率 ％
泵的实际功率：
Qp Q( p2 p0 ) Ne2 3.60 3.60
式中
Ne2——泵的实际功率，kW
△p——指泵出口阀后压力与泵入口压力之差，MPa , 即△p =P2-P0 泵实用效率ηB2，按下式计算
Ne2 B2 100% N轴
泵实用效率比K2，即泵实用效率与设计效率η的比值：
汽的焓降。亦即轴功等于净供入能。 背压透平的能量效率可接近为1，而火用 部分。 效率 却小于1。背压透平消耗的能量是蒸汽中的高能级
蒸汽的物性(焓、熵)可由有关图表查算，也可按
蒸汽物流的物性计算方法计算。