吸收式热泵COP影响因素修正曲线的试验确定方法

第55卷第4期2013年8月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV0155NO4AUG2013吸收式热泵COP影响因素修正曲线的试验确定方法郭江龙，孟凡理，李琼，温燕，王彦海1河北省电力公司电力科学研究院，石家庄050021；2河北建投国融能源服务股份有限公司，石家庄050051摘要受汽轮机组运行工况、外网供热需求变化等因素影响，试验工况下热泵运行参数往往会偏离设计工况要求。制造厂家一般只给出设计工况下COP值，缺乏相应参数的修正曲线，或只给出一些经验值，难以对其进行准确修正，试验结果不利于热泵的性能考核验收。介绍了影响热泵COP相关参数的试验控制方法，提出了COP修正曲线的试验确定方法，成功应用于某300MW供热机组循环水余热利用工程试验测试中。首次给出了相关参数COP修正曲线的试验测试值，对类似工程的性能考核验收具有工程借鉴价值。关键词吸收式热泵；COP；修正曲线；性能考核；变工况分类号TKI13文献标识码A文章编号10015884201304029502TESTMETHODTODETERMINECOPINFLUENCEFACTORCORRECTIONCURVEFORABSORPTIONHEATPUMPGU0JIANG1ONG，MENGFAN1I，LIQIONG，WENYAN，WANGYANHAI1HEBEIELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTE，SHIJIAZHUANG050021，CHINA；2HEBEIJIANTOUGUORONGENERGYSERVICESCOMPANYLIMITED，SHIJIAZHUANG050051，CHINAABSTRACTAFFECTEDBYTHEOPERATINGCONDITIONSFORSTEAMTURBINEUNIT，THEHEATINGCHANGESANDOTHERFACTORS，THEOPERATINGPARAMETERSOFPUMPTENDTODEVIATEFROMTHEDESIGNCONDITIONINTHETESTCONDITIONMANUFACTURERONLYGIVESTHECOPDESIGNVALUEORSOMEEXPERIENCEVALVE，ANDTHEREFOREITISDIFFICULTTOBEACCURATELYCORRECTWITHTHELACKOFTHECORRECTIONCURVE，WHICHTHETESTRESULTSARENOTCONDUCIVETOTHEPUMPPERFORMANCEACCEPTANCEINTHEPAPER，THETESTCONTROLMETHODAFFECTINGTHEPUMPCOPPARAMETERSISDESCRIBED，ANDTHETESTMETHODTODETERMINECOPINFLUENCEFACTORCORRECTIONCURVEISPUTFORWARD，WHICHSUCCESSFULLYAPPLIEDTOTHETESTINTHECIRCULATINGWATERWASTEHEATUTILIZATIONPROJECTFORTHE300MWHEATINGUNITTHETESTVALUESFORTHESOMEPARAMETERSCOPCORRECTIONCURVEAREGIVENFORTHEFISTTIME，WHICHGIVEREFERENCEFORSIMILARENGINEERINGPERFORMANCEACCEPTANCEKEYWORDSABSORPTIONHEATPUMP；COP；CORRECTIONCURVE；PERFORMANCETEST；VARIABLECONDITION0前言采用吸收式热泵回收电厂冷端余热用于城市集中供热以下简称工程技术，近年来逐步开始应用于300MW等级大型供热机组中。工程中多采用热泵性能系数COPCOEFFICIENTOFPERFORMANCE来衡量吸收式热泵设备性能的优劣。由于所涉及的热泵设备单体体积较大，设备制造厂商很难借助现有的实验台对影响COP的各种因素进行实验模拟，因此虽然影响COP的因素是已知的，但制造厂家很难提供COP确切的修正曲线，多只提供经验数据，一定程度上影响了对热泵设备的性能考核验收。影响热泵COP的因素可分为两类1外界条件亦称运行条件包括热源水温度、流量，热网回水温度、流量，驱动蒸汽压力；2内在条件包括溴化锂溶液填充量、传热管污垢系数丕凝体在在剂注染以及表面活性剂的添加等。收稿日期20121226在热泵性能验收时，一般仅需要对外界条件进行修正，将相关运行参数修正至设计工况下，以评估热泵性能是否达标。1热泵COP修正曲线的试验确定方法热泵COP修正曲线多采用对比的方法确定试验测试过程中，改变某一影响因素的参数变化，同时控制其它参数保持设计值不变，选取若干个这样的工况作为一个对比组。通过比较对比组内试验工况COP变化的数值关系，获得该参数对COP影响的定量关系。受负荷因素如锅炉燃烧调整、汽轮机电负荷波动和外网热负荷需求变化等和人为因素如试验参数控制难度等影响，在一个对比组内所有工况均完全保证相应参数控制在设计值，或稳定在某一数值内是不现实的。因此区分试验参数控制难度，合理设计试验方案，采用恰当的试验修正方法，以获取这些参数对COP修正曲线是作者简介郭江龙1973，男，高级工程师，工学博士，从事发电机组节能和优化运行等方面技术研究工作。296汽轮机技术第55卷极为重要的。11试验参数控制方法1驱动蒸汽压力调整供热蝶阀、抽汽快关阀开度，或锅炉蒸发量、机组电、热负荷。在负荷稳定情况下，参数控制较为容易。2热源水温度控制冷却塔上塔水量调整门、旁路防冻门，或调整机组电、热负荷和锅炉蒸发量以改变汽轮机排汽量。在负荷稳定情况下，参数控制较为容易，但温度的变化需要一定时间。3热源水流量可通过控制热泵循环水出水至冷却塔调整门、电动门，改变闭式循环中热源水流量，但受阀门特性影响，精细控制较难。有条件的可以改变凝汽器循环水泵转速，或停止1台热泵升压泵等途径改变热源水流量。一般建议通过改变热泵运行台数，进而改变热源水在投运热泵间的流量分配。4热网回水温度可通过控制热网加热器进口蒸汽流量，改变热网出II温度，在外界热负荷不变的情况下，进而改变热网回水温度。由于热网较大，参数控制时间很难掌握。一般建议在采暖初末寒期、严寒期进行两次测试，或利用天气变化，热网回水温度自然变化进行测试。5热网水流量控制热网循环水泵台数及频率可以控制热网水流量，但受外界供热负荷需求，操作的可行性不大。建议参考热源水流量试验控制方法，改变热泵运行台数，进而改变热网水在投运热泵间的流量分配。按照试验参数的控制难度，上述参数可以分为3类类驱动蒸汽压力、热源水温度，参数容易稳定，较易控制；B类热源水流量、热网水流量，可以控制，但有一定难度，调整后稳定时间较长，因此试验测试需要较长的时间；C类热网回水温度，基本不具备试验控制条件，大多依靠试验时天气变化，热网回水自然变化。12修正曲线的确定方法试验修正方法基本步骤如下1根据11方法对试验过程进行控制，测试多组热泵实际运行工况，遴选出各个参数对比组的若干工况。2在相应对比组内，假定其它参数修正系数为0，计算各参数对COP影响的修正系数，作为迭代初值。考虑到试验控制难度，修正系数的迭代初值准确程度依次为A类参数一类参数一C类参数；迭代初值也可采用经验数据，将大幅度减少3一5的迭代次数。3在C类参数对比组内，取A类、B类参数迭代初值为相应修正系数，重新计算C类参数的修正系数。4在B类参数对比组内，取A类参数迭代初值为相应修正系数，结合第3步骤计算的C类参数修正系数，重新计算B类参数的修正系数。5在类参数对比组内，结合第3、4步骤计算的类、C类参数修正系数，重新计算A类参数的修正系数。6选取第3、4和5步骤获得的修正系数作为新的迭代初值，重新执行3、4和5。依次类推，直至所有修正系数的变化量满足所设定的精度为止，此时各影响因素的修正系数即为各参数的实际修正系数。2工程示例以某300MW供热机组循环水余热利用工程为例，工程共9台热泵，型号均为RHP263。单泵设计参数如下驱动蒸汽压力04MPA，热源水温度34、流量15555TH，热网水温度55、流量12222TH，制冷量1094MW。根据11节试验参数控制方法，测试数据详见文献4。根据12节COP试验修正方法，绘制相关参数的修正曲线如图1图5所示。其中压力、温度修正曲线中，横坐标为测量值一设计值、流量修正曲线为测量值一设计值设计值，纵坐标均为修正系数。需要