專利名稱：用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效實時檢測裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分布式能源的無線遠(yuǎn)程分系統(tǒng)能效實時檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種燃?xì)夥植际?燃?xì)廨啓C(jī))能源的能效檢測方法。
背景技術(shù)：
燃?xì)夥植际侥茉词且詿犭娎渎?lián)產(chǎn)技術(shù)為基礎(chǔ)，與大電網(wǎng)和天然氣管網(wǎng)相連接的，向一定區(qū)域的用戶同時提供電力、蒸汽、熱水和空調(diào)冷水(或風(fēng))等能源服務(wù)的系統(tǒng)。它是20世紀(jì)70年代在國外發(fā)展起來的潔凈高效、小型分散為主的第二代能源技術(shù)。因其靈活的變負(fù)荷，較低的初投資，供電的可靠性，很小的輸電損失和適合清潔能源應(yīng)用等特點在世界能源領(lǐng)域越來越受到重視。隨著我國大力開發(fā)和引進(jìn)天然氣資源、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的能源策略的執(zhí)行，燃?xì)夥植际侥茉丛谖覈焖侔l(fā)展。國務(wù)院《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見》中指出:“十二五”初期啟動一批天然氣分布式能源示范項目，“十二五”期間建設(shè)1000個左右天然氣分布式能源項目，并擬建設(shè)10個左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。由于燃?xì)鈨r格較高，上網(wǎng)電價不明朗。燃?xì)夥植际侥茉疵媾R著愈加激烈的市場競爭，為了加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備性能管理與能耗管理，提高機(jī)組節(jié)能降耗和運(yùn)行優(yōu)化的管理工作。在保證機(jī)組安全運(yùn)行的條件下，協(xié)調(diào)控制冷熱電負(fù)荷，實現(xiàn)良好的環(huán)保性能和經(jīng)濟(jì)效益，這對于中國燃?xì)夥植际侥茉吹陌l(fā)展意義非常重大。如何能準(zhǔn)確快速的檢測燃?xì)夥植际侥茉吹哪苄闆r，是實現(xiàn)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行不可或缺的組成環(huán)節(jié)。當(dāng)前燃?xì)夥植际侥茉茨苄z測方法主要是對機(jī)組各個設(shè)備數(shù)據(jù)采集后，將數(shù)據(jù)帶回去，進(jìn)行處理。而這種方法數(shù)據(jù)采集效率低，不具有檢測實時性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效檢測裝置及方法，本發(fā)明通過對燃?xì)夥植际侥茉茨苄У臋z測分析，可以判斷出機(jī)組的運(yùn)行能效狀況。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效檢測裝置，包括檢測設(shè)備、無線通信裝置和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理裝置，它們依次相連。所述的裝置，檢測設(shè)備包括溫度、流量、壓力和功率傳感器。所述的裝置，無線通信裝置包括無線發(fā)射設(shè)備和無線接收設(shè)備，它們通過無線信道進(jìn)行通信；檢測設(shè)備與無線發(fā)射設(shè)備相連，無線接收設(shè)備與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理裝置相連。所述的裝置，無線信道上設(shè)有加密系統(tǒng)。所述的裝置，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理裝置包括相連的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器和輸出裝置，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器與無線通信裝置相連。所述的裝置，輸出裝置為打印機(jī)或繪圖儀。用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效檢測方法，包括:
SI)統(tǒng)計需要檢測的燃?xì)夥植际侥茉吹姆窒到y(tǒng)參數(shù)；S2)根據(jù)所述分系統(tǒng)參數(shù)的性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)臋z測設(shè)備；S3)在燃?xì)夥植际侥茉吹姆窒到y(tǒng)檢測測點上安裝好檢測設(shè)備，將燃?xì)夥植际侥茉礄C(jī)組按照一定的負(fù)荷運(yùn)行，利用檢測設(shè)備實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的同步采集；S4)將采集所得數(shù)據(jù)流依次由無線發(fā)射設(shè)備、加密系統(tǒng)和無線接收設(shè)備傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器接收數(shù)據(jù)流后，進(jìn)行解密、自動剔除壞點、計算和修正，并給出分析結(jié)果；S5)輸出裝置將分析結(jié)果以可讀的形式進(jìn)行輸出。所述的方法，步驟S4中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器采用基于Hough變換的自動剔除壞點方法，將不穩(wěn)定、不合理的取值舍棄，選擇穩(wěn)定合理的值以進(jìn)行計算和修正。所述的方法，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行計算和修正的方法包括:S41)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器運(yùn)行計算得出冷熱電負(fù)荷量，發(fā)電、供冷、供暖系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及系統(tǒng)的整體效率；S42)考慮地區(qū)氣候差異及機(jī)組性能，對上一步得出的各結(jié)果參數(shù)的目標(biāo)值進(jìn)行偏離設(shè)計工況的修正(如氣溫差異和機(jī)組性能差異的修正)，得出更為準(zhǔn)確的數(shù)值。所述的方法，步驟S3的工況包括25%THA、50%THA、75%THA和100%THA(熱耗率驗收工況)的負(fù)荷。本發(fā)明的優(yōu)點:1、利用無線檢測設(shè)備，可以實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的同步采集與傳輸；2、采用加密傳輸系統(tǒng)，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性；3、加入自動剔除壞點的程序，保證后來數(shù)據(jù)計算的準(zhǔn)確性；4、由于采用無線傳輸，數(shù)據(jù)處理器可遠(yuǎn)程實現(xiàn)對燃?xì)夥植际侥茉吹膶崟r在線能效情況的檢測與計算處理；5、考慮地區(qū)氣候差異及機(jī)組性能，對目標(biāo)值進(jìn)行氣溫差異和機(jī)組差異的修正，得出更為準(zhǔn)確的數(shù)值。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是燃?xì)夥植际侥茉茨芰苛飨蚋艌D
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種燃?xì)夥植际侥茉吹臒o線遠(yuǎn)程分系統(tǒng)能效實時檢測方法，它包括如下步驟:I)統(tǒng)計檢測量；2)根據(jù)檢測量的性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)臋z測設(shè)備；3)安裝好檢測測點，選用機(jī)組25%THA、50%THA、75%THA、100%THA的負(fù)荷運(yùn)行，利用檢測設(shè)備，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的同步采集；4)采集所得數(shù)據(jù)流加密后經(jīng)由無線發(fā)射裝置傳輸(傳輸技術(shù))至數(shù)據(jù)處理器，對數(shù)據(jù)流解密后，數(shù)據(jù)處理器自動剔除壞點，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，修正，并給出分析結(jié)果；
5)由于是無線傳輸，數(shù)據(jù)處理器可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程運(yùn)行，得出實時在線冷熱電負(fù)荷量，發(fā)電、供冷、供暖系統(tǒng)的運(yùn)行能效情況及整機(jī)的能效情況；6)考慮地區(qū)氣候差異及機(jī)組性能，對目標(biāo)值進(jìn)行氣溫差異和機(jī)組差異的修正，得出更為準(zhǔn)確的數(shù)值；針對現(xiàn)有燃?xì)夥植际侥茉礄z測方法可以實現(xiàn)在線監(jiān)測，但由于監(jiān)測傳感器運(yùn)行一段時間后，由于校驗不及時、靈敏度下降等情況，會使監(jiān)測到的能效數(shù)據(jù)不夠精確，且無法實時在線對機(jī)組的能效情況進(jìn)行檢測，以及缺乏修正的現(xiàn)狀，燃?xì)夥植际侥茉吹臒o線遠(yuǎn)程分系統(tǒng)實時能效檢測方法主要分為三部分:檢測設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的無線傳輸和接收，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動剔除壞點、計算、修正與結(jié)果分析。通過對燃?xì)夥植际侥茉茨苄У臋z測分析，可以判斷出機(jī)組的運(yùn)行能效狀況。以下通過具體實施方式
的描述對本發(fā)明專利作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但這不能用于限定本發(fā)明專利的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)發(fā)明專利的基本思想，可以做出各種修改或改進(jìn)，但是只要不脫離本發(fā)明專利的基本思想，均在本發(fā)明專利的范圍之內(nèi)。如圖1所示，本發(fā)明專利的檢測裝置結(jié)構(gòu)如下:檢測設(shè)備I的輸出端與無線發(fā)射設(shè)備2連接，無線發(fā)射設(shè)備2通過加密系統(tǒng)3與無線接收設(shè)備4連接，無線接收設(shè)備4與數(shù)據(jù)處理器5連接，數(shù)據(jù)處理器5與輸出裝置6連接，輸出裝置6為打印機(jī)或繪圖儀；通過此通道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的采集、傳輸與處理。上述的檢測裝置I為溫度、流量、壓力等傳感器。檢測裝置I可以為I個、2個或3個。如果I個檢測設(shè)備，則需要反復(fù)多次進(jìn)行測量。如果是2-3個檢測點也要多次測量，多個探頭可以提聞測量精度；數(shù)據(jù)處理器運(yùn)行計算得出冷熱電負(fù)荷量，發(fā)電、供冷、供暖系統(tǒng)的運(yùn)行效率、以及整機(jī)的效率；考慮地區(qū)氣候差異及機(jī)組性能，對目標(biāo)值進(jìn)行氣溫差異和機(jī)組差異的修正，得出更為準(zhǔn)確的值。在具體實施時，本發(fā)明所采用的設(shè)備具體包括:計算燃?xì)夥植际侥茉茨苄闆r，需要檢測的參數(shù)種類主要有:溫度、壓力、氣流量、水流量、功率等。用到的檢測傳感器主要有:溫度傳感器，采用熱電偶溫度傳感器；壓力傳感器，采用電氣式壓力傳感器；流量傳感器，采用速度式流量傳感器；功率傳感器，采用發(fā)電機(jī)功率傳感器、制冷機(jī)功率傳感器。無線傳輸方案:采用GE MDS公司的MDS iNET300無線解決方案，它是一個長距離、高速率、工業(yè)級無線解決方案。該方案采用開放式的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，可升級的軟件。它工作在336-344MHZ，傳輸距離在視距情況下最大可達(dá)100公里，支持512Kbps的空中通信速率，支持移動和漫游?？蛻艨梢酝ㄟ^以太網(wǎng)關(guān)或串口網(wǎng)關(guān)輕松的從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上得到信息。該方案同時支持多個用戶，多種應(yīng)用，多種協(xié)議；其核心網(wǎng)管系統(tǒng)采用獨立的Java應(yīng)用平臺，它的集中式SNMP (簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)網(wǎng)管服務(wù)器還集成了多種用戶平臺。該方案的系統(tǒng)具有多級安全保護(hù)，包括900兆調(diào)頻擴(kuò)頻物理層保護(hù)，WEP (有線等效保密)128位密鑰(B卩加密系統(tǒng)3)，無法竊聽和非法接入該系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用即插即用的標(biāo)準(zhǔn)配置，幾乎不需要設(shè)置，可以立刻安裝開通。該無線傳輸方案包括:AP (無線接入點)/雙口 RB (遠(yuǎn)端站):提供串口和以太連接器(以太網(wǎng)口)，用戶可以配置成一個AP或雙口網(wǎng)關(guān)，方便移植和擴(kuò)展串口設(shè)備到以太網(wǎng)；串口:使用UDP或TCP數(shù)據(jù)封裝的2個串口；以太網(wǎng)橋:提供以太連接器到多種設(shè)備之間的連接；P21雙機(jī)備份:用于網(wǎng)管系統(tǒng)，更好的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)配置。其中AP用作無線發(fā)射設(shè)備和無線接收設(shè)備，在無線信道上設(shè)置RB用作中繼。AP和RB上還設(shè)有加密系統(tǒng)3。數(shù)據(jù)處理器:可采用小型機(jī)。數(shù)據(jù)處理器的計算步驟:接收數(shù)據(jù)，剔除壞點，按計算方法進(jìn)行計算，修正后，給出結(jié)果。以圖2的燃?xì)廨啓C(jī)為例，該燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)包括依次相連的燃燒室、動力系統(tǒng)、余熱回收裝置、分流裝置和制冷裝置?；贖ough變換的自動壞點剔除算法分以下四步:(O)將數(shù)據(jù)處理器接收到的數(shù)據(jù)分布在一個二維或更多維的坐標(biāo)系中，然后過原點按照不同的斜率角度Θ畫出參照直線L ;(I)對于特定角度Θ，求出所有數(shù)據(jù)點到直線L的距離Re (i)，其中i為數(shù)據(jù)點的序號。然后計算所有Re⑴的平均值令δ θ⑴為R0⑴和瓦⑴的差，最后，對所有δ θ( )取絕對值求和得到Σ I δ |。(2)對預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的所有角度重復(fù)第⑴步，找到Σ I δ I最小的斜率角度α。(3)對所有δ α⑴計算其均值。如果存在某點(序號為N)的么(N) > 3djJ),
則1(沁是一個壞值，其對應(yīng)的點應(yīng)被刪除。如果在一輪判斷中存在兩個或兩個以上的壞值，那么偏差最大的那一個將被選擇，并刪除其對應(yīng)的點。(4)重復(fù)第(3)步，直到在角度α上不存在么(Λ〔) > 數(shù)據(jù)處理器的計算過程包括:發(fā)電量W (不帶下標(biāo)):W=Wjq-Wzf-Wcq-WpqWje=Goh0Wzf= Σ Gjhi (i=l, 2, 3,...) (a)Wcq= Σ Gjhj (j=l, 2，3，...)Wpq = Gplhpl式中:W表示功，單位為kW;下角標(biāo)JQ、ZF、CQ、PQ分別表示汽缸、總進(jìn)汽、軸封漏汽、抽汽和排汽；G為流量，單位為t/h ；h為焓，單位為kj/kg ;下角標(biāo)O、1、j、P分別表示新汽進(jìn)汽點、軸封漏汽點、加熱器抽汽點和排汽點；pl表示第I排汽點，p2表示第2排汽點，依次類推。圖2中的Qpl表示動力系統(tǒng)排出的熱量，Qp2表示余熱回收裝置排出的熱量。制冷量(冷電負(fù)荷量):Ql_Ql-jq_Ql-zf_Ql-p
Ql_jq= Σ Gmhm (m=l, 2，3，...)(b)Ql-zf= Σ Gnhn(η=I, 2, 3,...)供暖量(熱電負(fù)荷量):Qe_Qe-jq_Qr-zf_Qe-p
Qe_jq= Σ Guhu (u=l, 2，3，...)(c)Qe_zf= Σ Gvhv(v=l, 2, 3,...)式中:Q為熱量,單位為kW ； n為效率,采用百分比的形式；G為流量,單位為kg/s ；h為j:含值，單位為kj/kg ;下標(biāo)R為熱的量；下標(biāo)L為冷的量；下標(biāo)m、η為冷端進(jìn)出口序號，U、V為熱端進(jìn)出口序號。下標(biāo)L-JQ表示用于制冷的熱量，L-ZF表示制冷熱量的軸封漏汽；R-JQ表示用于制熱的熱量，R-ZF表示制熱熱量的軸封漏汽。圖2中的QK_P表示換熱器排出的熱量，Qh表示制冷裝置排出的熱量。選用某燃?xì)廨啓C(jī)為例，偏離設(shè)計工況的修正分為3類(對應(yīng)下述3類修正系數(shù)):第一類為燃?xì)廨啓C(jī)本身終端運(yùn)行條件偏離規(guī)定的設(shè)計工況的修正，對燃?xì)廨啓C(jī)主要有主汽壓力、主汽溫度、排氣壓力等，這些修正曲線，設(shè)備廠商的熱力計算書都會提供。第二類為主要影響給水加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)的變量影響因素:例如凝結(jié)水過冷度增加，記為正值；過熱減溫水流量增加，記為正值；給水泵焓升比設(shè)計值增加，記為正值。第三類修正是關(guān)于燃?xì)夥植际綑C(jī)組運(yùn)行條件，有空氣溫度濕度因素、機(jī)組運(yùn)行時間因素、機(jī)組性能因素等。修正系數(shù):δ z = f ( δ 1； δ η, δ 2_r, δ 3)δ! = f (ηη, ni2, ni3......)δ 2_1 — f ( Π ιι, Π 12，Π 3......)δ2_Γ = f(nrl, nr2, nr3......)δ3 = f(nsl, ns2, ns3......)(4)其中，δζ表示總修正系數(shù)，S1S I類修正系數(shù)，δ η為2類冷量修正系數(shù)、δ為2類熱量修正系數(shù)，33為3類修正系數(shù)，f表示函數(shù)關(guān)系(具體關(guān)系式根據(jù)產(chǎn)品手冊、環(huán)境和設(shè)備狀況試驗測定)；η表示相應(yīng)修正系數(shù)的自變量參數(shù)，下標(biāo)ii為I類修正因子的第I個量，11為2類冷量修正因子的第I個量、rl為2類熱量修正因子的第I個量，si為3類修正因子的第I個量，其余符號依次類推。效率計算:
權(quán)利要求
1.用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效檢測裝置，其特征在于:包括檢測設(shè)備(I)、無線通信裝置和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理裝置，它們依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:檢測設(shè)備(I)包括溫度、流量、壓力和功率傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:無線通信裝置包括無線發(fā)射設(shè)備(2)和無線接收設(shè)備(4 )，它們通過無線信道進(jìn)行通信；檢測設(shè)備(I)與無線發(fā)射設(shè)備(2 )相連，無線接收設(shè)備(4)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理裝置相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于:無線信道上設(shè)有加密系統(tǒng)(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理裝置包括相連的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)和輸出裝置(6)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)與無線通信裝置相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于:輸出裝置(6)為打印機(jī)或繪圖儀。
7.用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效檢測方法，其特征在于包括: 51)統(tǒng)計需要檢測的燃?xì)夥植际侥茉吹姆窒到y(tǒng)參數(shù)； 52)根據(jù)所述分系統(tǒng)參數(shù)的性質(zhì)，選用適當(dāng)?shù)臋z測設(shè)備(I)； 53)在燃?xì)夥植际侥茉吹姆窒到y(tǒng)檢測測點上安裝好檢測設(shè)備(I)，將燃?xì)夥植际侥茉礄C(jī)組按照一定的負(fù)荷運(yùn)行，利用檢測設(shè)備(I)實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的同步采集； 54)將采集所得數(shù)據(jù)流依次由無線發(fā)射設(shè)備(2)、加密系統(tǒng)(3)和無線接收設(shè)備(4)傳輸至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)接收數(shù)據(jù)流后，進(jìn)行解密、自動剔除壞點、計算和修正，并給出分析結(jié)果； S5 )輸出裝置(6 )將分析結(jié)果以可讀的形式進(jìn)行輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:步驟S4中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)采用基于Hough變換的自動剔除壞點方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)進(jìn)行計算和修正的方法包括: 541)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理器(5)運(yùn)行計算得出冷熱電負(fù)荷量，發(fā)電、供冷、供暖系統(tǒng)的運(yùn)行效率，以及系統(tǒng)的整體效率； 542)考慮地區(qū)氣候差異及機(jī)組性能，對上一步得出的各結(jié)果參數(shù)的目標(biāo)值進(jìn)行修正，得出更為準(zhǔn)確的數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:步驟S3的工況包括25%THA、50%THA、75%THA 和 100%THA 的負(fù)荷。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于燃?xì)夥植际侥茉吹倪h(yuǎn)程能效檢測裝置及方法，該裝置的檢測設(shè)備(1)的輸出端與無線發(fā)射設(shè)備(2)連接，無線發(fā)射設(shè)備(2)通過加密系統(tǒng)(3)與無線接收設(shè)備(4)連接，無線接收設(shè)備(4)與數(shù)據(jù)處理器(5)連接，數(shù)據(jù)處理器(5)與輸出裝置(6)連接；該方法包括能效數(shù)據(jù)的檢測、發(fā)送、接收、處理、計算和修正的過程。本發(fā)明通過對燃?xì)夥植际侥茉茨苄У臋z測分析，可以判斷出機(jī)組的運(yùn)行能效狀況。
文檔編號G05B19/418GK103197628SQ20131007523
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者吳凱檳, 彭旭東, 朱振輝, 李海周, 趙晶 申請人:國家電氣設(shè)備檢測與工程能效測評中心(武漢), 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司