一种高温热泵型蒸汽发生机组性能评价方法与测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于高温热泵应用评价领域，具体是涉及一种高温热泵型蒸汽发生机组性能的评价方法和测试装置。测试装置利用水位传感器检测闪蒸器内水位，并通过与闪蒸器高温热水回水管路相连的流量调节阀开度保证闪蒸器内水位恒定，流量计用于统计闪蒸器的补水量，补水量即机组蒸汽发生量；评价方法以蒸汽发生效率η为评价指标，蒸汽发生效率η为蒸汽发生机组输出的蒸汽质量流量除以机组低品位热源输入量与压缩机消耗功率P

【技术实现步骤摘要】
一种高温热泵型蒸汽发生机组性能评价方法与测试装置
本专利技术属于高温热泵应用评价领域，具体是涉及一种高温热泵型蒸汽发生机组性能的评价方法和测试装置。技术背景节能减排已成为整个社会的共同任务。作为一种新型的工业余热回收技术，基于压缩式制冷循环的高温热泵型蒸汽发生机组，可充分利用地热水、工业余废热等低品位的热源，补充消耗一定的电能来获取高温蒸汽(超过100℃)，可应用于城市供暖、畜牧业深加工、化工气体加热等重点领域，尤其适合应用于同时具有余热资源和蒸汽需求的企业。现有技术中高温热泵型蒸汽发生机组结构示意如本申请说明书附图图1所示，其利用压缩式制冷循环原理是，通过在蒸发器54侧通过热源水进水管56和热源水出水管57中的水作为工作介质提取外部低品位热源中的热量，压缩机51做功消耗一定的电能，压缩机组中循环流动中的制冷剂，在冷凝器52侧对外输出热量，传递输送到高温热水出水管11产生高温热水。机组使用侧高温高压的热水进入经过出水管节流阀111后输送到机组末端设备闪蒸器10节流闪蒸输出蒸汽，蒸汽经蒸汽出口管路13排出，以满足工艺应用需求；同时闪蒸器10底部余下的大量饱和水再回到经过高温热水回水管路14流经高温水泵55循环回到机组冷凝器52。闪蒸器10外接补水管路12进行机组的实时补水。作为高温热泵应用领域的一类新兴产品，客观地提出产品性能测试评价指标、实现其性能的有效检测显得尤为重要。蒸汽发生量作为高温热泵型蒸汽发生机组的重要部分，主要由闪蒸气模块产生，在机组实际运行时，闪蒸器模块的工作状态受机组运行工况和闪蒸器筒体内部结构设计对于汽液分离效果的影响，蒸汽出口管路发生出的饱和蒸汽带液量会在一定范围内变化，故难以通过流量计仪表直接准确计量蒸汽出口管路的蒸汽流量。因此，现有技术对于该类产品的蒸汽发生量的计量往往使用称重法进行评价，即测量补水量后，对单位时间内蒸汽出口管路排出中的蒸汽带水量进行称重，以二者差值作为机组的有效蒸汽发生量。该方案不能实时反映机组的蒸汽发生状态，并且由于增加了计量称重环节，认为干扰大，不仅导致测得的蒸汽发生量误差大，也使得机组性能的测试结果可信度差。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请的目的之一在于提供了一种高温热泵型蒸汽发生机组性能评价测试装置，其以蒸汽发生效率η作为评价的量化指标，可以实时准确计算出蒸汽发生机组蒸汽发生量Mg。本专利技术采用了以下技术方案：一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，该装置安装在蒸汽发生机组闪蒸器上，包括设置在闪蒸器补水管路上的流量计和调节闪蒸器内液体高度的液体控制器，所述液体控制器包括水位传感器和流量调节阀，所述水位传感器用于检测闪蒸器内的水位，且通过检测并控制与闪蒸器高温热水回水管路相连的流量调节阀的开度来调节闪蒸器内的水位，所述流量计用于统计闪蒸器的补水量。优选的，所述液体控制器还包括与闪蒸器本体连接的液面高度显示器，所述液面高度显示器内部具有容纳液体的空间，所述液面高度显示器通过连接管与闪蒸器形成连通器，所述水位传感器设置在所述液面高度显示器的内部液面上方。优选的，所述连接管包括上连接管和下连接管，所述上连接管连接闪蒸器和液面高度显示器液面上部空间，所述下连接管连接闪蒸器和液面高度显示器二者的内部液体；所述液面高度显示器内部空间的顶面不低于所述闪蒸器内的液面高度，所述下连接管水平设置。优选的，所述液面高度显示器底部通过调节支管与闪蒸器高温热水回水管路连接，所述流量调节阀设置在调节支管上。优选的，所述液体控制器还包括信号处理器，所述信号处理器电连接水位传感器和流量调节阀，所述信号处理器接受所述水位传感器的水位信号，并将水位信号传输到流量调节阀以控制所述流量调节阀的开度。本专利技术的目的之二在于提供一种应用上述高温热泵型蒸汽发生机组性能评价测试装置测得的蒸汽发生量的评价方法，所述高温热泵型蒸汽发生机组连接有供用于换热的热源水进出所述高温热泵型蒸汽发生机组的热源水进水管(56)和热源水出水管(57)，还包括用于驱动所述高温热泵型蒸汽发生机组中制冷剂循环流动的高温热泵压缩机(51)，及驱动闪蒸器高温热水回水管路(14)中的高温热水返回所述高温热泵型蒸汽发生机组的高温水泵(55)；该评价方法包括以下步骤：S1.利用温度计测出蒸汽发生机组热源水进水管的进水温度t1，利用流量计和温度计测出蒸汽发生机组热源水出水管的出水温度t2和出水体积流量qv；通过第一功率仪表和第二功率仪表分别读取蒸汽发生机组的压缩机消耗功率Pc和高温水泵消耗功率Pp；S2.当蒸汽发生机组正常运行时，保持高温热水出水管流量调节阀开度不变，此时闪蒸器内水位仅受补水管路的补水量影响，通过液体控制器使闪蒸器内液体水位恒定，则此时补水管路补水量等于蒸汽流量Mg；S3.以(t1+t2)/2得到蒸汽发生机组的热源水平均温度，查水物性表得到热源水在平均温度下的比热容c和热源水的密度ρ，以公式1计算取热量Q：Q＝qvcρ(t1-t2)………………………………(1)其中，取热量Q为提取地热水、工业余废热等低品位的热源水向机组输送的热量，单位为千瓦(kW)；qv为热源水的体积流量，单位为立方米每小时(m3/h)；c为热源水平均温度(t1+t2)/2下的比热容，单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg·℃)]；ρ为热源水平均温度(t1+t2)/2下的密度，单位为千克每立方米(kg/m3)，t1为热源水进口温度，单位为摄氏度(℃)；t2为热源水出口温度，单位为摄氏度(℃)。S4.根据公式2计算蒸汽发生机组的蒸汽发生效率η：其中，Pc为压缩机消耗功率，单位为千瓦(kW)；Pp为机组高温水泵消耗功率，单位为千瓦(kW)。本方法中，对于蒸汽发生效率η的影响参量有以下三个：蒸汽出口管路10的蒸汽流量Mg、机组从热源水提取的热量Q和压缩机消耗功率Pc及水泵消耗功率Pp。本专利技术的有益效果在于：1)针对高温热泵型蒸汽发生机组，明确了其性能测试评价的量化指标——蒸汽发生效率的物理意义和计算原理，并给出了该指标的测试评价方法，该方法使用较少的高温热泵型蒸汽发生机组蒸汽发生效率的相关参量，减小了测试误差，提高了评价结果的精确度。上述蒸汽发生效率η即蒸汽发生机组输出的蒸汽质量流量(Mg)除以机组低品位热源输入量(Q)与消耗电功率(压缩机消耗功率Pc及高温水泵消耗功率Pp)之和所得的比值，其物理意义是：高温热泵型蒸汽发生机组的单位能源输入所产出的蒸汽流量数量，单位为千克每千瓦时[kg/(kW·h)]。2)本专利技术提出了基于高温热泵型蒸汽发生机组末端闪蒸器液位恒定的机组蒸汽发生量计量方法，即通过机组外部液体补水量的测量间接测量出蒸汽发生机组的蒸汽发生量Mg，解决了传统方法中无法通过流量计等仪表直接实时准确计量蒸汽出口管路的蒸汽流量的问题。3)本专利技术提供了一种可与被试机组直接连接的蒸汽发生机组性能测试装置，该装置使用方便且使用成本低，由于装置中流量计读取的是纯液相的水，因此通过机组外部液体补水量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，该装置安装在蒸汽发生机组闪蒸器(10)上，其特征在于：包括设置在闪蒸器补水管路(12)上的流量计(20)和调节闪蒸器(10)内液体高度的液体控制器(30)，所述液体控制器(30)包括水位传感器(31)和流量调节阀(32)，所述水位传感器(31)用于检测闪蒸器(10)内的水位，且通过检测并控制与闪蒸器(10)底部连接的高温热水回水管路(14)相连的流量调节阀(32)的开度来调节闪蒸器(10)内的水位，所述流量计(20)用于统计闪蒸器(10)的补水量。/n

【技术特征摘要】
1.一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，该装置安装在蒸汽发生机组闪蒸器(10)上，其特征在于：包括设置在闪蒸器补水管路(12)上的流量计(20)和调节闪蒸器(10)内液体高度的液体控制器(30)，所述液体控制器(30)包括水位传感器(31)和流量调节阀(32)，所述水位传感器(31)用于检测闪蒸器(10)内的水位，且通过检测并控制与闪蒸器(10)底部连接的高温热水回水管路(14)相连的流量调节阀(32)的开度来调节闪蒸器(10)内的水位，所述流量计(20)用于统计闪蒸器(10)的补水量。


2.如权利要求1所述的一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，其特征在于，所述液体控制器(30)还包括与闪蒸器(10)本体连接的液面高度显示器(33)，所述液面高度显示器(33)内部具有容纳液体的空间，所述液面高度显示器(33)通过连接管(40)与闪蒸器(10)形成连通器，所述水位传感器(31)设置在所述液面高度显示器(33)的内部液面上方。


3.如权利要求2所述的一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，其特征在于，所述连接管(40)包括上连接管(41)和下连接管(42)，所述上连接管(41)连接闪蒸器(10)和液面高度显示器(33)液面上部空间，所述下连接管(42)连接闪蒸器(10)和液面高度显示器(33)二者的内部液体；所述液面高度显示器(33)内部空间的顶面不低于所述闪蒸器(10)内的液面高度，所述下连接管(42)水平设置。


4.如权利要求3所述的一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，其特征在于，所述液面高度显示器(33)底部通过调节支管(43)与闪蒸器高温热水回水管路(14)连接，所述流量调节阀(32)设置在调节支管(43)上。


5.如权利要求4所述的一种高温热泵型蒸汽发生机组性能测试装置，其特征在于，所述液体控制器(30)还包括信号处理器(34)，所述信号处理器(34)电连接水位传感器(31)和流量调节阀(32)，所述信号处理器(34)接受所述水位传感器(31)的水位信号，并将水位信号传...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝金，贾甲，黄磊，吴俊峰，钱雪峰，周到，袁旭东，赵盼盼，戴琳，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，合肥通用环境控制技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34