GB/T 44296-2024 往复式内燃燃气发电机组 功率和燃料消耗率换算方法
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资料介绍
ICS 29. 160.40 CCS F 63
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 44296—2024
往复式内燃燃气发电机组功率和燃料消耗率换算方法
Reciprocatinginternalcombustion gasgeneratingsets—
Calculating methodsofpowercorrection,poweradjustmentandrecalculating
specific fuelconsumption
2024-08-23发布 2025-03-01实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 44296—2024
目 次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号 2
5 标准基准状况 4
6 燃气发电机组功率修正计算方法 4
6. 1 总则 4
6. 2 试验大气状况 4
6. 3 点燃式发动机功率修正方法 4
6. 4 其他类型发动机 4
6. 5 燃气发电机组功率修正方法 4
7 燃气发电机组功率调整及燃料消耗率换算方法 5
7. 1 总则 5
7. 2 用途 5
7. 3 不同环境下的发动机功率调整 5
7. 4 发动机气耗率(或热耗率)换算 6
7. 5 燃气发电机组功率和气耗率换算 6
附录 A (资料性) 由标准基准状况或替代状况修正到现场环境状况的功率调整计算和气耗率
换算示例 7
附录 B (资料性) 涡轮增压 、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β 9
附录 C (资料性) 非增压气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β(相对湿度
30%) 35
Ⅰ
GB/T 44296—2024
前 言
本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由中国电器工业协会提出 。
本文件由全国往复式内燃燃气发电设备标准化技术委员会(SAC/TC372)归 口 。
本文件起草单位 : 中国石油集团济柴动力有限公司 、中国石油集团昆仑制造有限公司 、河南柴油机重工有限责任公司 、淄博淄柴新能源有限公司 。
本文件主要起 草 人 : 王 瑞 丽 、田 鹏 、郭 进 举 、杨 加 成 、任 晓 辉 、陈 茂 松 、俞 晓 艳 、孙 成 磊 、韩 方 翠 、朱海丽 、秦炳甲 。
Ⅲ
GB/T 44296—2024
往复式内燃燃气发电机组功率和燃料消耗率换算方法
1 范围
本文件界定了往复式内燃燃气发电机组的术语和定义 、符号 ,描述了标准基准状况 、功率修正的计算方法 、功率调整和燃料消耗率的换算方法 。
本文件适用于往复式内燃燃气发电机组(以下简称 “燃气发电机组 ”) 功率调整和燃料消耗率的换算 ,所配套的发动机为燃气发动机(以下简称 “发动机 ”) 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。
GB/T 6072. 1—2008 往复式内燃机 性能 第 1部分 :功率 、燃料消耗和机油消耗的标定及试验方法 通用发动机的附加要求
GB/T 21404—2022 内燃机 发动机功率的确定和测量方法 一般要求
3 术语和定义
GB/T 6072. 1—2008、GB/T 21404—2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 3. 1
功率调整 poweradjustment
为使发动机关键零部件的热负荷和/或机械负荷保持大致恒定 ,将某一环境状况下的功率值修正到在另一环境状况下预计的功率值所采用的计算程序 。
[来源 :GB/T 21404—2022,3. 3. 9] 3.2
功率修正 powercorrection
将发动机在试验状况下测得的功率值修正到其他运转工况或基准状况下预计的功率值而无需进行任何发动机调整(3. 5)所采用的计算程序 。
[来源 :GB/T 21404—2022,3. 3. 10] 3.3
气耗率 gasconsumption ratio
发动机在某一工况下稳定运转时 ,单位时间内单位功率所消耗的在一定温度及压力下的气体燃料体积 。
注 : 单位为 m3 /(kW · h) 。
3.4
热耗率 heatconsumption rate
发动机在某一工况下 稳 定 运 转 时 , 单 位 时 间 内 单 位 功 率 所 消 耗 的 气 体 燃 料 完 全 燃 烧 时 所 产 生 的
1
GB/T 44296—2024
热量 。
注 : 单位为 kJ/(kW · h) 。
3.5
发动机调整 engineadjustment
为使发动机输出与不同环境状况相对应的功率而对其进行修改的物理程序 ,诸如重新匹配涡轮增压器 、改变点火提前角或其他结构变动 。
[来源 :GB/T 21404—2022,3. 2. 1,有修改] 3.6
燃气发电机组 generatingsets
由发动机 、发电机 、控制装置 、开关装置和辅助设备等联合组成的独立供电电源 。
4 符号
下列符号适用于本文件 。符号见表 1,脚注的含义见表 2。
表 1 符号
常用表示
电子数据处理(EDP)表示
名称
单位
br
BR
标准基准状况下的燃料消耗率
kg/(kW · h)
bx
BX
现场环境状况下的燃料消耗率
kg/(kW · h)
by
BY
试验环境状况下的燃料消耗率
kg/(kW · h)
k
K
指示功率比
—
pd
PD
试验环境干气压
kPa
pr
PR
标准基准总气压
kPa
pra
PRA
替代基准总气压
kPa
psr
PSR
标准基准饱和蒸汽压力
kPa
psx
PSX
现场环境饱和蒸汽压力
kPa
psy
PSY
试验环境饱和蒸汽压力
kPa
px
PX
现场环境总气压
kPa
py
PY
试验环境总气压
kPa
Pr
PPR
标准基准状况下的有效功率
kW
Pra
PPRA
替代基准状况下的有效功率
kW
Px
PPX
现场环境状况下的有效功率
kW
Py
PPY
试验环境状况下的有效功率
kW
r
R
增压比(压气机出口与进口绝对空气压力之比)
—
rr
RR
标准基准状况下的增压比
—
rrmax
RRMAX
标准基准状况下的最大允许增压比
—
tcr
TCR
标准基准状况下增压中冷介质温度
℃
tr
TR
标准基准状况下环境空气温度
℃
2
GB/T 44296—2024
表 1 符号 (续)
常用表示
电子数据处理(EDP)表示
名称
单位
Tcr
TTCR
标准基准状况下增压中冷介质绝对温度
K
Tcra
TTCRA
替代基准增压中冷介质绝对温度
K
Tcx
TTCX
现场环境增压中冷介质绝对温度
K
Tr
TTR
标准基准状况下环境空气绝对温度
K
Tra
TTRA
替代基准环境空气绝对温度
K
Tx
TTX
现场环境空气绝对温度
K
Ty
TTY
试验环境空气绝对温度
K
α
ALP
功率调整系数
—
αa
ALPA
火花点燃式发动机功率修正系数
—
β
BET
燃料消耗量换算系数
—
ηm
ETAM
机械效率
—
Φr
PPHIR
标准基准状况下的相对湿度
%
Φx
PPHIX
现场环境相对湿度
%
Φy
PPHIY
试验环境相对湿度
%
注 1: 试验环境状况 ,是指燃气发电机组在制造 厂 试 验 台 上 进 行 各 项 试 验 时 , 制 造 厂 当 时 所 具 有 的 环 境 条 件(包括但不限于大气压力 、环境温度 、相对湿度等) 。
注 2: 现场环境状况 ,是指燃气发电机组在用户 使 用 现 场 进 行 正 常 运 转 时 , 用 户 使 用 现 场 所 具 有 的 环 境 条 件(包括但不限于大气压力 、环境温度 、相对湿度等) 。
注 3: 替代基准状况 ,是指燃气发电机组在标准基准状况下正常运转 , 涡轮增压参数(如涡轮增压器转速 、涡轮进口温度和最高燃烧压力)尚未达到限值 ,制造厂因此提出的可替代基准状况的环境条件 。
表 2 脚注
脚注
含义
a
大气的
c
冷却介质a
d
干的
m
机械的
max
最大的
r
标准基准状况
ra
替代基准状况
x
现场状况
y
试验状况
a 取决于用途 。
3
GB/T 44296—2024
5 标准基准状况
为了确定发动机的功率和燃料消耗率 ,应采用下列标准基准状况 :
— 总气压 :pr= 100 kPa;
— 相对湿度 :Φr=30% ;
— 空气温度 :Tr=298K(tr=25 ℃) ;
注—:温度(增压)为(中)298K(冷介)质,相对(温)湿(度):度(T)为(c)r %(29)时(8)K,相(应(t)cr水(2)蒸气(5 ℃)分)。压为 1 kPa。 因此相应的干气压为 99 kPa。
6 燃气发电机组功率修正计算方法
6. 1 总则
本文件所提供的计算方法适用于将试验环境状况下的实测(测定)功率换算为第 5 章规定的标准基准状况下的功率 。
6.2 试验大气状况
6.2. 1 火花点燃式发动机环境温度 Ty :288K≤Ty≤308K。
6.2.2 发动机干空气压 pd :90 kPa≤pd≤110kPa。
6.3 点燃式发动机功率修正方法
对于设计有随环境变化能使燃/空比保持相应不变的燃料控制装置的发动机功率修正按公式(1)
计算 :
pr = αa × py …………………………( 1 )
公式(1)中 αa 为功率修正系数 , 由公式(2)得出 。
…………………………( 2 )
公式(2)适用于设计有随环境变化能使燃/空比保持相对不变的燃料控制装置的发动机 。对于其他类型的发动机 ,见 6. 4。
公式(2)仅适用于 :0. 96≤αa≤1. 06。
如果超出该限 值 范 围 , 应 给 出 求 得 的 修 正 功 率 值 , 并 在 试 验 报 告 中 确 切 说 明 试 验 状 况 (温 度 和压力) 。
注 : 本条内容引用 自 GB/T 21404—2022的第 7章中燃气发动机的相关内容 。
6.4 其他类型发动机
对于不包括在 6. 3 中的发动机 , 当环境空气密度与标准基准状况下 的 空 气 密 度 相 差 不 超 过 ±2%时 ,修正系数可取为 1。 当环境空气密度超出该限值范围时 ,则不适用于修正 ,但应在试验报告中说明试验状况 。
6.5 燃气发电机组功率修正方法
6.5. 1 若冷却风扇 、散热器 、发电机等能安装在发动机上 ,则根据公式(1) 直接进行燃气发电机组的修正(标准基准状况下的功率为燃气发电机组功率) 。
6.5.2 若冷却风扇 、散热器等不能安装在发动机上(冷却风扇驱动功率由机组发出电功率驱动) ,对燃
4
GB/T 44296—2024
气发电机组的功率修正 ,在考虑发电机效率 、改装功率损失系数 ,传动系数等因素后再折算成电功率即为燃气发电机组的修正功率 。燃气发电机组的功率修正应不低于该修正值 。燃气发电机组的功率修正按公式(3)计算 :
p = (pr - pf) × ηd …………………………( 3 )
式中 :
p — 燃气发电机组功率 ;
pf — 燃气发电机组冷却风扇消耗的功率(不带冷却风扇、散热器的开式燃气发电机组 ,取 pf=0) ;
ηd — 发电机的效率 。
注 : 燃气发电机组冷却风扇消耗的功率和发电机的效率可查阅制造商的技术文件 。
7 燃气发电机组功率调整及燃料消耗率换算方法
7. 1 总则
发动机制造厂应给出发电机组如不需要调整功率和换算燃料消耗率时 ,现场环境状况(或试验环境状况)与标准基准状况各项参数允许的最大差值 。
7.2 用途
本文件所提供的换算方法适用于 :
— 由标准基准状况的已知值推算现场环境状况下的功率和燃料消耗率 ;
— 发动机在试验环境状况下换算后的功率和燃料消耗量是否与已知值相对应 。
7.3 不同环境下的发动机功率调整
7.3. 1 当发动机需要在不同于第 5 章给定的标准基准状况下运转 ,并且要求将输出功率调整到标准基
准状况或由标准基准状况调整到现场状况 ,若制造厂未规定其他方法 ,则应按公式(4)计算 :
px = αpr ( 4 )
公式(4)中功率调整系数 α, 由公式(5)得出 :
α = k- 0. 7 …………………………( 5 )
公式(5)中指示功率比 k, 由公式(6)得出 :
k … … … … … … … … … …
根据不同类型的发动机的系数 α 及指数 m、n、s,指示功率比 k 由公式(7)或(8)得出 :
点燃式 、引燃式涡轮增压中冷发动机 :
k
点燃式非涡轮增压发动机 :
k
注 1: 式中指数由国际内燃机协会(CIMAC)推出 。
注 2: 如未给出相对湿度的具体值 ,可假定该值为 30% 。
注 3: 本条内容引用 自 GB/T 6072. 1—2008中第 10章的适用内容 ,并对公式(7)和公式(8)作了修改 。
对于不包括上述类型的发动机 ,制造厂可根据本厂发动机结构选取合适的指数值代入公式(6)计算出数值指示功率比值 。
5
GB/T 44296—2024
7.3.2 当涡轮增压发动机在标准状况下按标定功率运转时 ,如涡轮增压器转速 、涡轮进口温度和最高燃烧压力尚未达到限值 ,则制造厂可提出替代基准状况下的功率(示例见 A. 1) 。
在这种情况下 ,px 由公式(9)得出 :
px = αpra ( 9 )
公式(9)中功率调整系数 α, 由公式(5)得出 。
此时 ,公式(5)中指示功率 k, 由公式(10)计算得出 :
k
公式(10)中 pra为替代基准总气压 , 由公式(11)得出 :
pra = pr …………………………( 11 )
注 : 本条内容引用 自 GB/T 6072. 1—2008中第 10章的适用内容 ,并对公式(10)作了修改 。
7.3. 注(3) : 涡轮增(机械效)中(应)冷(由)气体发动机和非增压气(发动机制造厂规定),体发机动(如未规)常(定),用功 率(则假)调(定)整(η)m数(0).。和 燃 料 消 耗 量 换 算 系 数 β参 见 附 录 B 的
表 B. 1 和附录 C 的表 C. 1。
7.4 发动机气耗率(或热耗率)换算
当发动机在与第 5 章给定的标准基准状况不一致的试验或现场环境状况下运转时 ,其气耗率将与标准基准状况下的标定值不同 ,并应换算到标准基准状况或由标准基准状况换算到试验或现场环境状况(示例见 A. 2) 。
如果制造厂未规定其他方法 ,则应采用公式(12)和公式(13)计算 :
bx =β× br …………………………( 12 )
…………………………( 13 )
注 : 涡轮增压 、中冷气体发动机和非增压气体发动机常用燃料消耗量换算系数 β参见表 B. 1 和表 C. 1。
7.5 燃气发电机组功率和气耗率换算
对功率修正过的燃气发电机组 ,应根据公式(4)和公式(12)或公式(9)和公式(12) 直接进行燃气发电机组的功率和气耗率换算(标准基准状况下的功率为燃气发电机机组功率) 。
6
GB/T 44296—2024
附 录 A
(资料性)
由标准基准状况或替代状况修正到现场环境状况的功率调整计算和气耗率换算示例
A. 1 示例 1
一台涡轮增压中冷燃气发电机组 ,在标准基准状况下的标定功率为 1200kW ,机械效率为 90% ,增压比为 2,燃料热消耗率为 11 320 kJ/(kW · h) ,机组冷却风扇消耗的功率为 88 kW ,发电机的效率为92% 。制造厂表示在标准基准状况下 ,温度和涡轮增压器转速均未达到限值 , 因此提出替代基准温度为313K 和最大可用增压比为 2. 36。
试求在海拔高度为 4 000 m ,环境温度为 323 K 和中冷器冷却介质温度为 310 K 时 , 可发出多少功率?
在 pr= 100 kPa,rr=2,rrmax=2. 36时 , 由公式(10)得出替代基准总气压为 :
替代基准状况(在海拔高度为) 4000 m 时 ,查表得 px= 现(61).场环境(5kPa)。状况
pra=84. 7 kPa px=61. 5 kPa
c(r)公r(a)得(p)f:= 88kW;ηd=0.92。 Tc(Tx)x3(3)1(2)0(3)K(K)
由公式(5)得 :
由公式(13)得 :
因此 ,现场持续有效功率 :
p = (px - pr) × ηd = (αpra - pf) × ηd = (1 200× 0. 746- 88) × 0. 92= 742. 624(kW)现场热消耗率 :
bx =β× br = 1. 024 5 × 11 320= 11 597. 34[kJ/(kW · h)]
A.2 示例 2
一台非涡轮增压内燃燃气发电机组 ,功率受过量空气不足限制 ,其 ISO 标准功率为 500 kW ,机械效率为 85% ,ISO燃料热消耗率为 11 000 kJ/(kW · h) ,冷却风扇消耗的功率为 48 kW ,发电机的效率为 93% 。
在现场总气压为 87kPa,空气温度为 45 ℃和相对湿度为 80%时 ,试求其使用标准功率和燃料消耗率各为多少?
7
GB/T 44296—2024
标准基准状况 现场环境状况
T(p)r(r)2(1)9(0)8(0)K(kP)a T(p)x(x)31(87)8(k)K(P)a
在 px= 87kPa和 ϕxpsx=7. 71 kPa时 ,用内插法得 :
r 34℃(85);和(p)fx0k8(W)时;η,d表(0). 得(93)。ϕxps1(8)kPa。
由公式(8)得 :
由公式(5)得 :
由公式(13)得 :
因此 ,现场持续有效功率 :
p = (px - pf) × ηd = (αpr - pf) × ηd = (500× 0. 772- 48) × 0. 93= 314. 34(kW)现场热消耗率 :
bx =β× br = 1. 0324 × 11 000= 11 356. 4[kJ/(kW · h)]
8
附 录 B
(资料性)
涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β
涡轮增压 、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β见表 B. 1。
GB/T 44296— 202
表 B. 1 涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β
现场
中冷介质
℃
现场
总气压
kPa
修正系数
现场环境空气温度
℃
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
20
84. 0
α
0. 931 1
0. 926 9
0. 922 8
0. 9188
0. 9148
0. 910 8
0. 906 9
0. 903 0
0. 899 2
0. 895 4
0. 891 6
0. 887 9
0. 884 2
0. 880 5
β
1. 011 0
1. 011 7
1. 012 5
1. 013 2
1. 013 9
1. 014 6
1. 015 3
1. 016 0
1. 016 7
1. 0174
1. 018 1
1. 0188
1. 019 5
1. 020 2
20
85. 0
α
0. 938 5
0. 9344
0. 930 3
0. 926 2
0. 922 2
0. 9182
0. 914 2
0. 910 3
0. 906 5
0. 902 6
0. 8988
0. 895 1
0. 891 4
0. 887 7
β
1. 009 8
1. 010 5
1. 011 2
1. 011 9
1. 012 6
1. 013 3
1. 0140
1. 014 7
1. 015 4
1. 016 1
1. 0168
1. 017 5
1. 0182
1. 0188
20
86. 0
α
0. 946 0
0. 941 8
0. 937 7
0. 933 6
0. 929 5
0. 925 5
0. 921 5
0. 917 6
0. 913 7
0. 909 8
0. 906 0
0. 902 2
0. 898 5
0. 8948
β
1. 008 5
1. 009 2
1. 009 9
1. 010 6
1. 011 3
1. 012 0
1. 012 7
1. 013 4
1. 014 1
1. 0148
1. 015 4
1. 016 1
1. 0168
1. 017 5
20
87. 0
α
0. 953 4
0. 949 2
0. 945 0
0. 940 9
0. 936 8
0. 932 8
0. 9288
0. 9248
0. 920 9
0. 9170
0. 913 2
0. 9094
0. 905 6
0. 901 9
β
1. 007 3
1. 0080
1. 008 7
1. 0094
1. 010 0
1. 010 7
1. 011 4
1. 012 1
1. 012 8
1. 013 5
1. 014 2
1. 0148
1. 015 5
1. 016 2
20
88. 0
α
0. 960 8
0. 956 5
0. 952 3
0. 9482
0. 944 1
0. 940 0
0. 936 0
0. 932 0
0. 9280
0. 924 1
0. 920 3
0. 9164
0. 912 7
0. 908 9
β
1. 006 1
1. 006 8
1. 007 5
1. 008 1
1. 0088
1. 009 5
1. 010 2
1. 010 9
1. 011 5
1. 012 2
1. 012 9
1. 013 6
1. 014 3
1. 014 9
20
89. 0
α
0. 968 1
0. 963 9
0. 959 6
0. 955 4
0. 951 3
0. 947 2
0. 943 2
0. 939 1
0. 935 2
0. 931 2
0. 9274
0. 923 5
0. 919 7
0. 915 9
β
1. 004 9
1. 005 6
1. 006 3
1. 006 9
1. 007 6
1. 008 3
1. 009 0
1. 009 7
1. 010 3
1. 011 0
1. 011 7
1. 012 3
1. 013 0
1. 013 7
20
90. 0
α
0. 975 4
0. 971 1
0. 966 9
0. 962 7
0. 958 5
0. 9544
0. 950 3
0. 946 3
0. 942 3
0. 938 3
0. 9344
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β
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1. 011 8
1. 012 4
9
4
GB/T 44296— 2024
10
表 B. 1 涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β(续)
现场
中冷介质
℃
现场
总气压
kPa
修正系数
现场环境空气温度
℃
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
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42
44
46
20
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GB/T 44296— 202
11
表 B. 1 涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β(续)
现场
中冷介质
℃
现场
总气压
kPa
修正系数
现场环境空气温度
℃
20
22
24
26
28
30
32
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4
GB/T 44296— 2024
12
表 B. 1 涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β(续)
现场
中冷介质
℃
现场
总气压
kPa
修正系数
现场环境空气温度
℃
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24
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0. 995 6
0. 991 3
0. 987 1
0. 982 8
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0. 9584
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β
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1. 000 0
1. 000 7
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1. 005 2
1. 005 8
1. 006 5
1. 007 1
1. 007 8
22
97. 0
α
1. 011 4
1. 0070
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β
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1. 004 1
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22
98. 0
α
1. 0184
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β
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22
99. 0
α
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β
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1. 004 5
22
100. 0
α
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β
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22
101. 3
α
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1. 018 9
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1. 001 0
1. 001 6
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24
84. 0
α
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β
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1. 017 1
1. 0178
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1. 020 0
1. 020 7
1. 021 5
1. 022 2
1. 022 9
1. 023 7
1. 0244
1. 025 1
GB/T 44296— 202
13
表 B. 1 涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β(续)
现场
中冷介质
℃
现场
总气压
kPa
修正系数
现场环境空气温度
℃
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
24
85. 0
α
0. 912 4
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0. 9044
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β
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24
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α
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β
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24
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α
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β
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24
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α
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β
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α
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β
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24
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α
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β
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92. 0
α
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24
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α
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24
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α
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β
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1. 010 9
1. 011 6
1. 012 2
4
GB/T 44296— 2024
14
表 B. 1 涡轮增压、中冷气体发动机常用功率调整系数 α 和燃料消耗量换算系数 β(续)
现场
中冷介质
℃
现场
总气压
kPa
修正系数
现场环境空气温度
℃
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
24
95. 0
α
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β
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24
98. 0
α
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β
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99. 0
α
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24
100. 0
α
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101. 3
α
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