| 标准编号 | NB/T 10301-2019 (NB/T10301-2019) | | 中文名称 | 往复式内燃燃气发电机组热平衡试验方法 | | 英文名称 | (Reciprocating internal combustion gas generating set thermal balance test method) | | 行业 | 能源行业标准 (推荐) | | 中标分类 | F24 | | 国际标准分类 | 29.160.40 | | 字数估计 | 17,116 | | 发布日期 | 2019 | | 实施日期 | 2020-05-01 | | 发布机构 | 国家能源局 | NB/T 10301-2019: 往复式内燃燃气发电机组热平衡试验方法
NB/T 10301-2019 英文名称: (Reciprocating internal combustion gas generating set thermal balance test method)
中华人民共和国国家标准
GB/T 10301-2019
往复式内燃燃气发电机组热平衡试验方法
国家能源局 发布
1 范围
本标准规定了往复式内燃燃气发电机组（以下简称“燃气机组”）的热平衡试验模型、试验基本条
件、试验方法及计算方法。
本标准适用于以可燃燃气为燃料的燃气机组的热平衡试验，推荐尚无合适标准可使用的其他用途燃
气机组使用本标准。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文
件。凡是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 2820.5-2009 往复式内燃机驱动的发电机组 第5部分： 发电机组
GB/T 6072.3-2008 往复式内燃机 性能 第3部分：试验测量
GB/T 21404-2008 内燃机 发动机功率的确定和测量方法 一般要求
GB/T 33340 往复式内燃燃气发电机组安全设计规范
GB/T 33347 往复式内燃燃气发电机组 气体燃料分类及组分分析方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
4 符号和单位
GB/T 6072.3-2008界定的以及附录A中的符号和单位适用于本标准。
为了便于使用，附录A重复列出了GB/T 6072.3-2008中的常用单位和符号。
5 热平衡模型
5.1 应确定燃气机组热平衡试验的控制体系。能量输入和输出流向特征热平衡模型，见图 1。
5.2 输入能量流包含：
1) 燃料的热能；
2) 消耗的空气所携带的热能。
5.3 输出能量流包含：
1) 燃气机组的电能输出；
2) 燃烧排气的热能；
3) 高温水的热能；
4) 低温水的热能；
5) 传给周围的对流和辐射的热能。
6 热平衡试验基本要求
6.1 试验处所
6.1.1 燃气机组制造厂应有满足地方环境保护要求和消防安全要求的试验场地，职业安全健康保护满
足企业要求。
6.1.2 试验现场通风良好，并有燃气泄露检测及安全保护措施。
6.1.3 燃气机组安全设计满足 GB/T 33340规定。
6.1.4 燃气机组按 GB/T 21404-2008中表 1的规定，应安装保证其安全运行所必须的从属辅助装置和
安全防护装置，各装置的性能指标满足制造厂批量生产技术规格要求。
6.1.5 燃气机组的振动、噪声满足制造厂技术条件。
6.1.6 燃气机组应进行足够时间的磨合和试验，试验用负载应连续可调。
6.1.7 应检查测试仪表、测试设备及系统管线的稳定性，宜采用能保证压力稳定的供给系统和（或）
稳压装置。
6.1.8 高温或低温冷却水既可通过发动机散热器也可通过外部循环来冷却。通过外部循环组成的循环
系统，该系统的压力损失及水泵流量与发动机自带冷却系统的数据保持基本相同。
6.1.9 宜在排气管道上安装热交换器，利用冷却水换热的方法测量排气热能。
6.1.10 体系内的流体管路和（或）测试设备应做保温处理。经保温材料处理后，排气管路表面温度不
大于 120 ℃，冷却水管路和（或）测试设备表面温度不大于 45 ℃。
6.2 标准基准状况及环境条件
6.2.1 为了便于使用，重复列出了 GB/T 21404-2008第 5章中规定的标准基准状况：
1) 标准基准总压 ： = 100 kPa；
2) 标准空气绝对温度 ： = 298 K（ =25 ℃）；
3) 标准相对湿度 ： = 30%。
6.2.2 为了限制测量结果的不确定度，试验时的大气状况应在下列规定范围内：
1) 环境干气压力 ： 90 kPa≤ ≤110 kPa；
2) 环境空气绝对温度 ：288 K≤ ≤308 K；
3) 环境相对湿度 ： 30%≤ ≤60%。
6.3 冷却介质及燃料
6.3.1 用于燃气机组热平衡试验的冷却水指标应符合表 1的要求。
6.3.2 当使用符合表 1中要求的冷却水时，其比热容
C 取值为 4.1868 kJ/kg·K；
6.3.3 当使用冷却液（乙二醇作为水的添加剂，乙二醇的比热容为 2.28 kJ/kg·K，密度为 1.128 kg/m3）
时，可用公式（1）计算其比热容。
6.3.4 以单一燃料甲烷 CH4为燃料时，低热值取值为 35906 kJ/Nm
3，密度取值为 0.7174 kg/Nm3。
6.3.5 以混合气为燃料时，按 GB/T 33347规定的气体燃料分类及组分分析方法计算低热值及密度。
6.4 测量设备及仪器仪表的安装
6.4.1 仪器仪表应是国家计量部门认可的产品，并在计量部门鉴定的有效期内使用。
6.4.2 仪器仪表应在规定的适用范围内，测量值应不小于 1/3的测量满量程。
6.4.3 用于流量测量的流量计安装应满足其使用说明书要求。
6.4.4 用于燃气机组本体外部测量流体温度或压力的传感器，测点前后直线段长度应大于 2倍的管路
直径；当压力传感器测点位置不符合规定时，应安装缓冲管。
6.4.5 宜采用图形可视化自动采集系统记录热平衡体系试验数据。可视化显示特征应表征热平衡模型
属性，在画面中直观显示设备形状、可视化结果、图表等热平衡试验对象信息。
6.5 测量设备及仪器仪表的精准度
6.5.1 燃气机组的温度测量装置应满足 GB/T 21404-2008中 6.3.2的精准度。
6.5.2 燃气机组的功率测量装置应具有 0.2%的精准度。
6.5.3 热平衡试验的冷却水流量测量装置应具有 0.5%的精准度。
6.5.4 热平衡试验的冷却水压力测量装置应具有 0.2%的精准度。
6.5.5 测量参数的结果符合 GB/T 21404-2008中表 4给出的允差范围。
7 试验方法
7.1 一般检查
按燃气机组制造厂技术文件规定，对测试体系的一般检查应至少包括以下内容：
1) 燃气机组外观清洁，固定件紧固无松动，无漏水、漏油、漏气现象。
2) 燃气机组与外部循环系统、排气管等可靠连接。
3) 测试用设备、仪表、仪器工作正常，操作良好。
4) 燃气机组与测试设备及测试仪器可靠连接。
5) 燃气机组性能指标应满足制造厂要求，制造、装配记录齐全。
7.2 基本步骤
为了保证与规范的一致性，燃气机组制造厂应遵循以下试验步骤：
1) 确定参与热平衡试验的燃气机组的型号和额定参数。
2) 建立热平衡模型，确定热平衡试验的控制体系。
3) 取得燃料低热值及成分数据。
4) 根据负荷点测量燃气消耗量、输出功率。
5) 取一个或多个测量点，测量环境温度、燃烧排气温度、冷却水进入和流出的温度和流量。
6) 根据测试数据计算热效率和热平衡。
7.3 测试方法
7.3.1 在满足 6.2.2条规定的环境条件内，燃气机组启动并调整到额定频率，保证频率稳定在所要求
的稳态频率带，再进行热平衡试验。
7.3.2 逐渐增加机组负载达到 100%额定功率，测定热平衡试验控制体系的运行参数。当高温水和低温
水进、出水温差的波动率宜小于 0.1 ℃/min时，即认为发动机处于热平衡状态。
7.3.3 分别在 0%、25%、50%、75%、100%的稳定工况进行测定，应保证负载增加或减小的单调性。
7.3.4 燃气机组在 7.3.3条规定的稳定工况下，连续测定三次热平衡试验控制体系的运行参数，每次
测定时间不少于 5 min。
7.3.5 应在空燃比控制系统前安装流量计测量消耗的燃料量。
7.3.6 根据燃气发动机设计特征，在冷却水进机口或出机口测量高温冷却水和低温冷却水的流量。冷
却水的流速范围 1.5 m/s ～3 m/s，依靠重力循环水流速不大于 0.6 m/s。
7.3.7 调整排气管道上热交换器的流量和流速，保持离开热交换器的排气温度不大于 90 ℃。
7.3.8 宜采用铂电阻（PT100或 PT1000）温度传感器测量高温冷却水和低温冷却水的温度。
7.3.9 宜采用 K......
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