CN104949852B - 一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统及测试方法。测试系统包括测试通道模块、现场空气测定模块和数据采集与处理模块。测试通道模块包括一个或多个测试通道，测试通道内设置一组或多组测试单元，每组测试单元包括过滤器支架、压力测定计和粒子计数器。测试通道分成多段，每段之间通过可拆卸结构连接。该测试系统可以根据不同测试任务增减测试通道或测试单元数量，灵活配置现场实验方案。本发明提供的测试方法基于可灵活配置的测试系统，可快速对不同来源的过滤器性能进行对比，优选出合适的过滤器，操作简易，可行性高。

Description

一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机、进气过滤和空气过滤器检测等领域，具体涉及一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统及测试方法。

背景技术

燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械。由于其采用空气作为做功工质，因此燃气轮机的进口空气重量和纯净度是有效地运行燃气轮机，提高燃气轮机的性能和可靠性的前提。在空气进入燃气轮机之前，需要对进入压气机的空气进行处理，滤去杂质。燃机进气系统作为必不可少的保障系统，一般布置在燃气轮机前部，主要由防雨罩、进气过滤系统、进气冷却或加热防冰组件、消音器、测量仪表和进口风管系统组成。其中，进气过滤系统是燃机进气系统的重要组成部分，它决定了燃机进气洁净度，是后续燃机部件安全稳定工作的重要保障系统。

目前燃机进气系统的设计、制造基本上由主机制造商控制，他们更加专注于燃机本体设备的研究开发，燃机进气系统相关技术的理论及机理研究不是他们擅长的方面。同时，主机厂商对于中国地区差异性认识不足，没有针对性的设计燃机进气系统，导致我国燃机进气系统普遍存在环境适应性不强的问题，常常出现燃机进气压损过大导致机组非正常停机的问题。另外，燃机电厂在选择进气过滤器时，由于现有检测手段不够，不能准确地评价过滤器对电厂环境的适应能力，因此常常导致过滤器更换后运行时间达不到设计使用寿命。以上问题的出现，大大影响了燃机电厂的运行安全性和经济性，对电厂经营带来了很大困扰。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统及测试方法，是针对燃机电厂现场环境下进气过滤系统检测和对比实验的一种技术手段。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统，包括：

测试通道模块：包括一个或多个测试通道，每个测试通道内按照空气流向依次设置一组或多组测试单元，以及引风机，每组测试单元按照空气流向依次包括用于安装待测试过滤器的过滤器支架、压力测定计和粒子计数器，其中压力测定计和粒子计数器安装于测试通道内壁，并分别与数据采集与处理模块连接；所述测试通道分成多段，每段之间通过可拆卸结构组装为一体；整个测试通道模块至少包括两组测试单元；

现场空气测定模块：包括安装在测试现场的现场空气压力测定计和现场空气粒子计数器，它们分别与数据采集与处理模块连接；

数据采集与处理模块：用于采集并处理压力信号和粒子数量信号。

进一步地，所述测试通道为一个，该测试通道内设有第一、第二两个测试单元和引风机，按照空气流动方向依次设置：第一测试单元过滤器支架、第一测试单元压力测定计、第一测试单元粒子计数器和第二测试单元过滤器支架、第二测试单元压力测定计、第二测试单元粒子计数器，以及引风机。

进一步地，所述测试通道为两个，每个测试通道内设有一个测试单元和一个引风机。

进一步地，所述测试通道为两个，每个测试通道内设有第一、第二两个测试单元和引风机，按照空气流动方向依次设置：第一测试单元过滤器支架、第一测试单元压力测定计、第一测试单元粒子计数器和第二测试单元过滤器支架、第二测试单元压力测定计、第二测试单元粒子计数器，以及引风机。

进一步地，所述测试通道为两个，每个测试通道内设有第一、第二两个测试单元和引风机，第一测试单元为板框式过滤单元，第二测试单元为脉冲反吹式过滤单元，按照空气流动方向依次设置：板框式过滤器支架、板框式过滤器压力测定计、板框式过滤器粒子计数器、脉冲反吹式过滤器支架、脉冲反吹式过滤器压力测定计、脉冲反吹式过滤器粒子计数器，以及引风机。板框式过滤器和脉冲反吹式过滤器是常用的两种过滤器。

进一步地，每个测试通道按照空气流向依次分为第一段、第二段、第三段和第四段四段矩形通道，每段之间通过可拆卸结构连接，每段具体设置：第一段内设置板框式过滤器支架和板框式过滤器压力测定计，第二段内设置板框式过滤器粒子计数器和脉冲反吹式过滤器支架，第三段内设置脉冲反吹式过滤器压力测定计和脉冲反吹式过滤器粒子计数器，第四段内设置引风机。板框式过滤器所占空间较小，因此可以将其压力测定计与其设置于同一段内。为了防止板框式过滤器上的灰尘落入粒子计数器上导致试验误差，需将板框式过滤器粒子计数器设置于压力测定计之后离板框式过滤器较远的地方，因此将板框式过滤器粒子计数器与脉冲反吹式过滤器设置于一段内。因为脉冲反吹式过滤器长度较长，故在此段内不再设置其他设备，而是将脉冲反吹式过滤器的压力测定计和粒子计数器设置于一个独立段内，粒子计数器设于离过滤器较远的地方。

进一步地，所述可拆卸结构指测试通道由多段矩形通道通过螺栓连接而成。

进一步地，所述板框式过滤器压力测定计和脉冲反吹式过滤器压力测定计均分别包括四个压力测定计，分别设置于测试通道内壁上、下、左、右位置。每个测试单元的压力值为四个压力测定计的均值，结果更稳定可靠。

一种利用上述测试系统对过滤器性能进行现场对比测试的方法，包括如下步骤：

第一步，根据需要测试的过滤器数量选择一个或多个测试通道；

第二步，将过滤器安装在过滤器支架上，再将各测试通道组装连接，开始工作；

第三步，现场空气测定模块的压力测定计和粒子计数器分别采集现场大气压力信号和测试现场空气粒子数量信号，各测试单元中的压力测定计和粒子计数器分别采集经该测试单元中过滤器过滤后的空气压力信号和空气粒子数量信号，并送给数据采集与处理模块，根据下式计算各过滤器过滤阻力和粒子过滤能力，根据计算结果选取过滤器；

其中：过滤器过滤阻力=过滤前空气压力-过滤后空气压力；

过滤器粒子过滤能力=过滤前空气粒子数量-过滤后空气粒子数量；

上式，计算每个测试通道中第一个测试单元过滤器性能时，过滤前空气压力或粒子数量指的是现场空气压力或粒子数量，过滤后空气压力或粒子数量指的是该测试单元压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量；计算后续测试单元过滤器性能时，过滤前空气压力或粒子数量指的是前一个测试单元压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量，过滤后空气压力或粒子数量指的是该测试单元压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量。比较不同过滤器的过滤阻力和粒子过滤能力，粒子过滤能力强且过滤阻力小的过滤器性能高。

本发明的有益效果：

（1）设备紧凑，配置灵活。本发明提供的测试系统结构精简而且易于拆卸、组装，运输方便，能够布置在燃机电厂任意位置，灵活方便。同时，该测试系统可以根据不同测试任务增减测试通道或测试单元数量，灵活配置现场实验方案。

（2）测试方法简易。本发明提供的测试方法基于可灵活配置的测试系统，可快速对不同来源的过滤器性能进行对比，优选出合适的过滤器，操作简易，可行性高。

（3）测试数据准确。本发明提供的测试系统和测试方法针对燃机电厂环境现场检测，比实验室检测数据更有说服力，测试结果更加实用。

附图说明

图1为燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统（双测试通道）示意图；

图2为燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统（单测试通道）示意图。

其中，1、测试通道一；2、板框式过滤器支架；3、板框式过滤器压力测定计；4、板框式过滤器粒子计数器；5、脉冲反吹式过滤器支架；6、引风机；7、数据采集与处理模块；8、测试通道二；9、脉冲反吹式过滤器压力测定计；10、脉冲反吹式过滤器粒子计数器。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例一：

如图1，本发明燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统，包括：

测试通道模块包括测试通道一1和测试通道二8。测试通道一1和测试通道二8内按照空气流动方向依次设置有板框式过滤器支架2、板框式过滤器压力测定计3、板框式过滤器粒子计数器4、脉冲反吹式过滤器支架5、脉冲反吹式过滤器压力测定计9、脉冲反吹式过滤器粒子计数器10和引风机6，其中压力测定计和粒子计数器安装于测试通道内壁，并分别与用于采集并处理压力信号和粒子数量信号的数据采集与处理模块7连接。每组测试单元包括四个压力测定计，分别设置于测试通道内壁上下左右处。每个测试单元的压力值为四个压力测定计的均值，结果更稳定可靠。为了便于运输等原因，测试通道分成四段：第一段内设置板框式过滤器支架2和板框式过滤器压力测定计3，第二段内设置板框式过滤器粒子计数器4和脉冲反吹式过滤器支架5，第三段内设置脉冲反吹式过滤器压力测定计9和脉冲反吹式过滤器粒子计数器10，第四段内设置引风机6。板框式过滤器所占空间较小，因此可以将其压力测定计与其设置于同一段内。为了防止板框式过滤器上的灰尘落入粒子计数器上导致试验误差，需将板框式过滤器粒子计数器4设置于压力测定计3之后离板框式过滤器较远的地方，因此将板框式过滤器粒子计数器4与脉冲反吹式过滤器支架5设置于一段内。因为脉冲反吹式过滤器长度较长，故在此段内不再设置其他设备，而是将脉冲反吹式过滤器压力测定计9和粒子计数器10设置于一个独立段内，粒子计数器10设于离过滤器支架5较远的地方。

还设有现场空气测定模块，包括安装在测试现场的现场空气压力测定计和现场空气粒子计数器，它们分别与数据采集与处理模块连接。

实施例二：

利用实施例一测试系统，对过滤器性能进行现场对比测试的方法，包括如下步骤：

使用时，先将过滤器安装在过滤器支架上，再将测试通道一1和测试通道二8的各段用螺栓组装连接，启动电源开始工作。现场空气测定模块的压力测定计和粒子计数器分别采集现场空气压力信号和测试现场空气粒子数量信号，各测试单元中的压力测定计和粒子计数器分别采集经该测试单元中过滤器过滤后的空气压力信号和空气粒子数量信号，并送给数据采集与处理模块，根据下式计算各过滤器过滤阻力和粒子过滤能力，根据计算结果选取过滤器。

过滤器过滤阻力=过滤前空气压力-过滤后空气压力；

过滤器粒子过滤能力=过滤前空气粒子数量-过滤后空气粒子数量；

测试通道一和测试通道二中，计算板框式过滤器阻力或过滤能力时，过滤前空气压力或粒子数量指现场空气压力或粒子数量，过滤后空气压力或粒子数量指板框式过滤器压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量过滤后的空气；计算脉冲反吹式过滤器阻力时，过滤前空气压力或粒子数量指板框式过滤器压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量过滤后的空气，过滤后空气压力或粒子数量指脉冲反吹式过滤器压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量过滤后的空气。

比较不同过滤器的过滤阻力和粒子过滤能力，粒子过滤能力强且过滤阻力小的过滤器性能较高。过滤器的过滤阻力大，说明该过滤器通透性较差，用于燃气轮机时会造成燃气轮机工作负荷过大，降低燃气轮机的工作寿命；粒子过滤能力强，说明该过滤器过滤效果较好，能够提高燃气轮机的清洁度和工作寿命。

实施例三：

本发明的燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统中测试通道为两个，每个测试通道内设有一个测试单元和一个引风机。

实施例四:

如图2所示，本发明的燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统中测试通道模块包括一个测试通道，该测试通道内设有二个测试单元，第一测试单元采用板框式过滤单元，第二测试单元采用脉冲反吹式过滤单元，按照空气流动方向依次设置：板框式过滤器支架2、板框式过滤器压力测定计3、板框式过滤器粒子计数器4、脉冲反吹式过滤器支架5、脉冲反吹式过滤器压力测定计9、脉冲反吹式过滤器粒子计数器10，以及引风机6。

该测试系统对过滤器性能进行现场对比测试的方法，包括如下步骤：

使用时，先将过滤器安装在过滤器支架上，再将各段矩形通道用螺栓组装连接，启动电源开始工作，压力测定计和粒子计数器分别采集现场大气压力P0、板框式过滤器过滤后空气压力P1、脉冲反吹式过滤器过滤后空气压力P2，和测试现场空气粒子数量G0、板框式过滤器过滤后空气粒子数量G1、脉冲反吹式过滤器过滤后空气粒子数量G2信号，并送给数据采集与处理模块根据下式计算出板框式过滤器过滤阻力ΔP1、粒子过滤能力ΔG1和脉冲反吹式过滤器过滤阻力ΔP2、粒子过滤能力ΔG2，根据测试结果，即可选取过滤器类型；

其中：ΔP1= P0- P1；ΔP2= P1- P2；ΔG1= G0- G1；ΔG2= G1- G2。

比较不同过滤器的过滤阻力ΔP和粒子过滤能力ΔG，粒子过滤能力ΔG大且过滤阻力ΔP小的过滤器性能较高。过滤器过滤后的压力如果与过滤前的压力差值过大，说明该过滤器通透性较差，用于燃气轮机时会造成燃气轮机工作负荷过大，降低燃气轮机的工作寿命；空气经过滤后，粒子数量越少，表明该过滤器过滤能力干净。

Claims (4)

1.一种燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统，其特征在于包括：

测试通道模块：包括至少两个测试通道，每个测试通道内按照空气流向依次设置板框式过滤单元、脉冲反吹式过滤单元和引风机，板框式过滤单元包括依次设置的板框式过滤器支架、板框式过滤器压力测定计、板框式过滤器粒子计数器，脉冲反吹式过滤单元包括依次设置的脉冲反吹式过滤器支架、脉冲反吹式过滤器压力测定计、脉冲反吹式过滤器粒子计数器；其中压力测定计和粒子计数器安装于测试通道内壁，并分别与数据采集与处理模块连接；所述测试通道分成多段，每段之间通过可拆卸结构组装为一体；

现场空气测定模块：包括安装在测试现场的现场空气压力测定计和现场空气粒子计数器，它们分别与数据采集与处理模块连接；

数据采集与处理模块：用于采集并处理压力信号和粒子数量信号；

每个测试通道按照空气流向依次分为第一段、第二段、第三段和第四段四段矩形通道，每段之间通过可拆卸结构连接，每段具体设置：第一段内设置板框式过滤器支架和板框式过滤器压力测定计，第二段内设置板框式过滤器粒子计数器和脉冲反吹式过滤器支架，第三段内设置脉冲反吹式过滤器压力测定计和脉冲反吹式过滤器粒子计数器，第四段内设置引风机。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统，其特征在于：所述可拆卸结构指测试通道由多段矩形通道通过螺栓连接而成。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机进气过滤系统现场对比测试系统，其特征在于：所述板框式过滤器压力测定计和脉冲反吹式过滤器压力测定计均分别包括四个压力测定计，分别设置于测试通道内壁上、下、左、右位置。

4.一种利用权利要求3所述测试系统对过滤器性能进行现场对比测试的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，根据需要测试的过滤器数量选择测试通道；

第二步，将过滤器安装在过滤器支架上，再将各测试通道组装连接，开始工作；

第三步，现场空气测定模块的压力测定计和粒子计数器分别采集现场大气压力信号和测试现场空气粒子数量信号，各测试单元中的压力测定计和粒子计数器分别采集经该测试单元中过滤器过滤后的空气压力信号和空气粒子数量信号，并送给数据采集与处理模块，根据下式计算各过滤器过滤阻力和粒子过滤能力，根据计算结果选取过滤器；

其中：过滤器过滤阻力＝过滤前空气压力-过滤后空气压力；

过滤器粒子过滤能力＝过滤前空气粒子数量-过滤后空气粒子数量；

上式，计算每个测试通道中板框式过滤单元过滤器性能时，过滤前空气压力或粒子数量指的是现场空气压力或粒子数量，过滤后空气压力或粒子数量指的是该板框式过滤单元压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量；计算脉冲反吹式过滤单元过滤器性能时，过滤前空气压力或粒子数量指的是板框式过滤单元压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量，过滤后空气压力或粒子数量指的是该脉冲反吹式过滤单元压力测定计或粒子计数器测得的空气压力或粒子数量。