“十一五”期间,我(wǒ)院在节(jiē)能测试(shì)技术领域共完成了国家科委、国家质检总局、黑龙江省科委、黑龙江省质(zhì)监局、哈尔滨市科技(jì)局等(děng)管理部门立项的科研课(kè)题30项,其中3项成果获得黑龙江省科技进步(bù)三等奖,1项成果获得哈尔滨市科技进(jìn)步(bù)三等奖,形成的主要产品应用在各行业的能源(yuán)计量工作中,在全省节能降耗工作中发挥了巨大的作用(yòng)。
一、在石油行业的应用
黑龙江省大庆油田是我国最大的油田之一,近年来,大部分油田已进入开采的(de)中晚(wǎn)期,节约能源、降低(dī)消耗成为油田日常工作中的重(chóng)要环节。各部门越(yuè)来越重视节约能源,想尽办法减少设备损(sǔn)耗(hào)、降低成本。为了使注水(shuǐ)泵(bèng)和输油泵能够长期、安全、高效地运转(zhuǎn),节(jiē)约用电开销,准(zhǔn)确获取其综合参数便成(chéng)为油田管理人员(yuán)的日常工作(zuò)。为此,我院(yuàn)率(lǜ)先(xiān)开展了离心泵效率测试方面的理论研究及相关仪器仪表的研制开发。根据热力(lì)学方法制定测量(liàng)离心(xīn)泵效率α参数标准,发展了国际(jì)标准中30℃水(shuǐ)的α参数值,从而使热力学方法测量油水泵效率在国内油田得到广泛的应用。在此基础上(shàng),我院研究了油和油水(shuǐ)混合介质的离心泵效率测试方法。针对抽油机参数的测试,研制开发了抽油机综合电能测试(shì)仪、抽油机专用(yòng)电流表等代表性(xìng)的(de)节能测试仪表,为油田节能监测(cè)部门测试抽油(yóu)机效率(lǜ)提供了有效、科学的先进测量(liàng)手(shǒu)段。
1.LJ2020型电力参数分析仪
目前,我国(guó)大部分(fèn)油(yóu)田采油时均(jun1)使用游梁式抽油机,它由交流电动机驱动,其工作(zuò)负载呈(chéng)明显的周期性变化。当抽油机工作在(zài)上冲程时,游梁(liáng)端的驴头悬点上升,提起抽油杆和油柱,从电网吸收较多的电能;而下冲程时,由于抽油杆依靠自重下落,电动机的负荷(hé)由(yóu)重负荷转为轻负荷,所以(yǐ)从电网吸收较少的电能,甚至可以释放能量。这样,电动(dòng)机在一个冲程内承受的扭矩出现正负交变过程。工作在负(fù)扭矩时,电动(dòng)机会(huì)转化为发电机,向电网输电(diàn)的同时,电(diàn)动机仍需从电网吸收滞后的无功功率,这不(bú)但会增加线路和电机绕(rào)组中的损耗,还会对电网产生干扰,影响供电质(zhì)量。
为解决抽油机工作中所产生的(de)负(fù)载不均衡问题,在(zài)工程上采用在游梁抽油杆(gǎn)对称端(duān)配置平衡块的方法;当抽油机工(gōng)作在下冲程时,平衡块升高而存储(chǔ)能量,以备工(gōng)作在上冲(chōng)程时将能量释放(fàng)出来,以减轻抽油时的负荷,从而达到均衡负载的目(mù)的。为正确配备平衡(héng)块(kuài)需要计(jì)算出正确的抽油机运行电流平衡比。所谓电(diàn)流(liú)平衡比是指抽油机上冲程实(shí)际平均电流和下冲程实际平均电流之比。因此,实时准确测得抽油机(jī)的上(shàng)、下冲程的电流是至关重要的。我院研制(zhì)的电力参数分析仪(yí)正好(hǎo)解决了(le)这一难题。
2.LJ2000型抽油机综合电能测试仪
近年来,各大油田都已进(jìn)入中期或末期采油阶段,增效降耗愈来愈被各油田有眼光的领导提到重要日程上来(lái)。准确真实地反映抽(chōu)油机运(yùn)行状况是增效降耗的关键,抽油机状况可从抽油机(jī)运行过程中的电流、电压、功率曲线反映出(chū)来。
抽油机综(zōng)合电能测试仪是集数字电流表、电压表、功率表于一体的可(kě)进行数字与波形(xíng)双重显示的综合性仪器仪(yí)表。它运用于现场综合参数测量,可观察电力、电机、抽油机等设备的状况,能替换国外的相关仪器仪表(biǎo)。
3.LJ2001型离心泵综合参数测试(shì)仪
LJ2001型离心泵综合参数测试仪适用于油田(tián)、矿山和工厂给排水设备离心泵效率测量,同时还根据测量所得(dé)水泵的进口温度T1和出(chū)口温度T2,进出口温(wēn)差ΔT,进出口压力、扬程,输入轴功率可计算出离心泵的排量和输送单位介质所需要的能量,是在线测量和评价(jià)离(lí)心泵性能比较理想的便携式智能化测量仪器。
离心泵是消耗(hào)大量电能的设备,保持离心泵在良好的(de)状态下运行是节能的重要环节。初步统计,2000千瓦的泵,效率下降1%时每(měi)年会浪费4万元(按每千瓦(wǎ)时0.2元计算)。经常定期地进行离心泵效率测(cè)量,发现泵效率下降及时维护(hù)和更换,可以节约大量能(néng)源,因(yīn)此,离心泵综合参数测(cè)试仪是实现离心泵科学管理和节能的(de)必备(bèi)设备。
LJ2001型离心泵综合参数测试仪是根据热(rè)力学方法测量离心泵效率原理设计的,在测量时不需停泵,不用测量轴(zhóu)功率和流量,只需要测量(liàng)离心泵进出口的温差(chà)和(hé)压差(chà),通过热力学参数就可以计算(suàn)出离心泵的效率,因此,离(lí)心泵综合参数测试仪以其使(shǐ)用方(fāng)便(biàn)、测量准确(què)度(dù)高等诸(zhū)多优点极其适用于泵站的监测、仲(zhòng)裁和泵站的技术改造。
二、在电力行业(yè)的应用
随着我国能(néng)源战略的实施,电力供应商和电力用户越来越注重电能计量、供电质量及线路传输质量,以达到节能降耗经济运行的目的。随着节能工作的不断深入,我院又研制开发了高压电网电力品质分析装置以(yǐ)及系列程控交直流标准源、电能表校验装置等产(chǎn)品。
1.GYD-05型高压电网电力品质分析装置
我院研(yán)制开发的高压电网电力品质分(fèn)析装(zhuāng)置,为油田节能监测部门对输出变电线路补偿变压器(qì)效率测(cè)试提供了有效的测试方法。目前,油田等大型用电企业主要采用(yòng)10kV或6kV电压(单相)等级的配电线路进行电(diàn)能传输,在(zài)输电过程中会产生大量的线损和无功消(xiāo)耗,因此(cǐ)浪费了大量的能源。以油田企业为(wéi)例,近几年虽然采用了很多的补偿方法和(hé)措施(包括采用电容器进行线路无功补偿),以期降低线(xiàn)路的无功损耗。但是,由于没有一个科学的(de)测(cè)试方法和依据,不知道在一条线(xiàn)路中具体应该对哪些节点进行补偿,以及补偿电容容量的大小,往往(wǎng)是(shì)根据(jù)经验对补偿的措施进行估计。因(yīn)此(cǐ),造成补多或补少现象,补偿(cháng)的效(xiào)果很不理想。另一(yī)方面,油田节(jiē)能监测部门需要对变压器的效率进行测试。以往的(de)方法是在高压端接入一(yī)个高压电流电压综合互感器,把互感器的二次端换算成(chéng)一次项的电能参数,这样测试的缺点是忽略了互感器的相对误差和角差的(de)问题。因此,测试数据的可信度不高。并且在测试过程中,需(xū)要停电(diàn)操作,测试操作非常繁重,不能进行大面积的测试,同时也会给企业(yè)造成不必要的损失。而在高压端直接对电网电参数进行测试和计量(liàng)的装置在国(guó)内尚属空白。
测试(shì)高压(yā)配电线路及高压(yā)电器设备(变压器)是电力部门的一项重要工作。10kV或6kV高压配电线(xiàn)路不能带电测试,大量的测试工作还是根据低(dī)压测得(dé)的数据进行估算,因(yīn)此会出(chū)现很(hěn)大的误差。所以,我院研制了高压电网电力品质(zhì)分析装置,为电力、油田等部门解决了在线测试的技(jì)术难题,为我国高压配电线路和电(diàn)压(yā)电器设备带电测试提供了一条新的思路,对我国电力单位提高输电效率、降低(dī)能源(yuán)消耗具有重要的意义。
2006年10月下旬,我院技术人员及高压测试电(diàn)工一行5人前往大庆采油八厂进行了装置的样机(jī)测试工作,此项工作主要完成对高压电容补偿器的补偿效(xiào)果进行检测(高压电容补偿器向变电站补偿的标准是补偿后功率因数达到0.9以上),工作历时5天,完成对大庆采油八厂一矿、二矿和四矿的(de)14个电容补(bǔ)偿器的检测。测试(shì)结果:电网一路干线掉电;没(méi)起作用的高压电容器2个;其中补偿后功率(lǜ)因数0.9以上2个、0.85以上1个;0.75以上3个;0.745的(de)1个;0.6以上2个;0.49的1个;0.38的1个(gè)。此外,GYD-05型高压电网电力品质(zhì)分析(xī)装置现场的测试数据得到了(le)大庆节能测试中心及油田相关部门(mén)领导的一致好评。
从测试结果数据分析,为大庆采油八厂服(fú)务(wù)两年的高压(yā)电容补(bǔ)偿器大部分需(xū)要更换,大庆油田电网投入的高压电容补偿器有1万多个,按其补(bǔ)偿效果不同,每小时平均节电100千瓦(wǎ)时左右(保守计算)。如果采用GYD-05型高压电网(wǎng)电力品质分(fèn)析装置现场带电对这些电容补偿器(qì)进(jìn)行测试,其在节能降耗方面所产(chǎn)生的经济效益是不可估量的,从而体现了推广应用高压电网电力品质分析装置的重要性。
GYD-05型高压电(diàn)网电力品(pǐn)质分析装置能在(zài)线带电测量高压电网(wǎng)的电压、电流、有功功率、无功功率(lǜ)、功(gōng)率因数及频率等参(cān)数,填补了我国高压在线带电测量的空白(bái)。
目(mù)前,我国正在建(jiàn)设可持续发展的和谐社(shè)会,在国际能源(yuán)日趋紧张和国家节能战略确立的背景下,作为广大电力部门和电力(lì)用户,如何了解和改善高压配电线路的用电状况,合理用电就(jiù)显(xiǎn)得尤为重要。该(gāi)装置可广泛应用于电力部门、油田、矿山(shān)及各大中型企业和科研院所。由于该装置具(jù)有在线带电(diàn)测量、准确度高、使用方便等特点,不仅可以降低工作人员(yuán)的工作强度,提高(gāo)工作效率,还可以为厂矿企业提(tí)供全面合理的用电状况参考,计算(suàn)出合理的节能方式,从而为(wéi)国家(jiā)和企业节约大(dà)量(liàng)资金。该装置不仅解决了广大企业高压在线测量领域(yù)的技术难题,还为国家节约了大量的资(zī)金和外汇,具有广泛的(de)社(shè)会效益和经济效益。
2.系列程控交直(zhí)流标准(zhǔn)源
我院研制的系列(liè)程(chéng)控交直流(liú)标准源、数字多用表校验仪(yí)、便携式现场多用表校验仪等产(chǎn)品,能够输出稳定而准确的交流电压、电流、频率和直流(liú)电压(yā)、电流信号,可以用来检定测试交直流电压表、电流表、频率表、功率表电能和二(èr)次仪表等多种工频仪表。在全国城乡电网建设与改造的过程中,电(diàn)力用户(hù)对先进的仪表及用电管理系统技术设备的需(xū)求量越来越大。这些仪表的准确与否关系到是否节约能源。我院(yuàn)研制生产的系列(liè)程控交直流标准源产(chǎn)品遍及全国各大电力生产、电力传送、电力使用(yòng)等部门,为我国(guó)提高电(diàn)力计量(liàng)准确度、节约能源作出了贡(gòng)献。
3.电能表校验装置等(děng)产(chǎn)品
我院中试室研发的电能表校验(yàn)台、便携(xié)式单三相电(diàn)能表校验装置、电三表检定装置以及钳形表检定装置,尽管不能直接起到节(jiē)能降耗的作用,但可以作为能源计量的卫士,为我国节能降耗发挥作用。例如:某大型冶炼厂,其(qí)电能计量装置经我院检定后有很大的误(wù)差,电力消耗很大,但又没有发现,检定后他们更(gèng)换了电(diàn)能计量装置,安装(zhuāng)了变频节能装置(zhì),使其能耗每年降低20%,一年为(wéi)企业节约资金近百万元。例如:伊(yī)春发电厂每年的发电量和电业局每年的结算数总是相差5%左右,找不出具体的原(yuán)因。使用我院研制的产品进行检测后,发现(xiàn)其二(èr)次回(huí)路线损太大,通过(guò)安装线路补偿装置后,每年(nián)为电厂增收几百(bǎi)万元。该(gāi)类(lèi)产(chǎn)品在各个计量部门均承担着量(liàng)值传递的重任(rèn),使(shǐ)国家电(diàn)力能源计量准确性(xìng)得到(dào)了充分的保障(zhàng)。只有电力(lì)能源计(jì)量(liàng)准确可靠,才能发现问题,从而为设备(bèi)改造、降低能(néng)耗的工作提供可靠的依据。
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