CN110056544A - 一种压气机最佳水洗周期获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压气机最佳水洗周期获取方法，所述方法包括以下步骤：检测燃气轮机水洗后的运行时间；计算燃气轮机水洗后的额定功率以及检测燃气轮机水洗后的实际功率；根据所述燃气轮机水洗后的运行时间、所述燃气轮机水洗后的额定功率以及所述燃气轮机水洗后的实际功率得到燃气轮机平均性能恶化速率；根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期。本发明能够通过计算出燃气轮机的平均性能恶化速率来得到压气机的最佳水洗周期，利用经济的角度进行水洗从而节省电厂运行成本。

Description

一种压气机最佳水洗周期获取方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种压气机最佳水洗周期获取方法。

背景技术

目前，有些燃气轮机设备制造商对于压气机的离线水洗周期没有给出明确的参考值，现有将燃气轮机出力降低5％-10％之间进行水洗来作为标准，也有将燃气轮机水洗后运行固定的时长来作为标准，前者需要对燃气轮机的功率进行修正，但功率修正是一个复杂的过程，而且要求机组在满负荷运行条件下，但燃气轮机机组根据调度的要求常在部分负荷下运行，通过功率的修正往往困难又不符合实际，后者由于压气机脏污的状况随地区、环境、季节等条件影响较大，固定的水洗周期会带来较差的经济效应，增加电厂的运行成本。

因此，需要提出一种压气机最佳水洗周期获取方法。

发明内容

为达到上述目的，本发明提出一种压气机最佳水洗周期获取方法，所述方法包括以下步骤：

检测燃气轮机水洗后的运行时间；

计算燃气轮机水洗后的额定功率以及检测燃气轮机水洗后的实际功率；

根据所述燃气轮机水洗后的运行时间、所述燃气轮机水洗后的额定功率以及所述燃气轮机水洗后的实际功率得到燃气轮机平均性能恶化速率；

根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期。

优选地，所述燃气轮机平均性能恶化速率通过下式得到：

k＝1/t*(P_gt-P_e1)/P_gt*100％；

其中，k为所述燃气轮机平均性能恶化速率，t为所述燃气轮机水洗后的运行时间，P_gt为燃气轮机水洗后的额定功率，P_e1为燃气轮机水洗后的实际功率；

所述燃气轮机水洗后的额定功率通过下式得到：

其中，P_iso ^c为燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值，为水洗恢复系数，n为燃气轮机的水洗次数

优选地，所述燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值通过下式得到：

P_iso ^c＝P_iso*X₁*X₂*X₃*X₄*X₅*X₆；

其中，P_isa为燃气轮机标准工况额定功率，X₁为大气温度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₂为海拔高度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₃为大气湿度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₄为燃气轮机的进气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₅为燃气轮机的出气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₆为燃气轮机的机组老化损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

优选地，所述根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期包括：

根据所述燃气轮机平均性能恶化速率分别得到燃气轮机的运行附加成本以及燃气轮机的停机成本；

根据所述燃气轮机的运行附加成本以及燃气轮机的停机成本得到燃气轮机的平均广义离线水洗成本；

根据所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本获取压气机最佳水洗周期。

优选地，所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本通过以下公式得到：

M_mean＝(M_run+M_stop)/T；

其中，M_mean为平均广义离线水洗成本，M_run为燃气轮机的运行附加成本，M_stop为燃气轮机的停机成本，T为离线水洗周期。

优选地，所述根据所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本获取压气机最佳水洗周期包括：

将所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本对所述离线水洗周期进行求导，当偏导数为0时，得到下式：

其中，T_opt为压气机最佳水洗周期，M_W为燃气轮机水洗一次所需的成本，C_e为上网电价，G_o为燃气轮机水洗后的燃料消耗率，P_st为汽轮机的满发功率，x为燃气轮机热耗率增加百分比与出力下降百分比的比值，T_stop为燃气轮机停机冷却和水洗总耗费时间。

优选地，所述方法还包括：

计算压气机的运行效率；

将所述压气机的运行效率下降百分比与预设效率阈值进行比较，当所述压气机的运行效率下降百分比大于所述预设效率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

优选地，所述方法还包括：

计算压气机的多变指数；

将所述压气机的多变指数增加百分比与预设指数阈值进行比较，当所述压气机的多变指数增加百分比大于所述预设指数阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

优选地，所述方法还包括：

计算燃气轮机的功率下降百分比；

将所述燃气轮机的功率下降百分比与预设功率下降阈值进行比较，当所述燃气轮机的功率下降百分比大于所述预设功率下降阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

优选地，所述方法还包括：

将所述燃气轮机平均性能恶化速率与预设恶化速率阈值进行比较，当所述燃气轮机平均性能恶化速率大于所述预设恶化速率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点，通过计算出燃气轮机平均性能恶化速率来得到压气机的最佳水洗周期，并可以根据上网电价，燃料价格，水洗停机时间，平均性能恶化速率，水洗次数等影响参数的变化随时调整水洗的周期，另一方面，本发明也可以根据压气机的运行效率下降百分比、多变指数增加百分比、燃气轮机的功率下降百分比以及燃气轮机平均性能恶化速率来判断压气机是否需要进行水洗，利用经济的角度进行水洗从而节省电厂运行成本。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的实施例提出的一种压气机最佳水洗周期获取方法的流程图；

图2示出压气机入口温度-出力、热耗量及热耗率估计性能曲线；

图3示出海拔-出力修正因子估计性能曲线；

图4示出湿度-出力修正因子估计性能曲线；

图5示出压力损失-出力修正因子估计性能曲线；

图6示出运行时数-性能损失估计性能曲线；

图7示出压气机在压缩过程中的T-S变化图；

图8示出变比热压气机的运行效率及压气机多变指数的计算结果图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

图1示出本发明的实施例提出的一种压气机最佳水洗周期获取方法的流程图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

S100、检测燃气轮机水洗后的运行时间；

S200、计算燃气轮机水洗后的额定功率以及检测燃气轮机水洗后的实际功率；

S300、根据所述燃气轮机水洗后的运行时间、所述燃气轮机水洗后的额定功率以及所述燃气轮机水洗后的实际功率得到燃气轮机平均性能恶化速率；

S400、根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期。

具体的，应当了解的是，在S100中，燃气轮机水洗后的运行时间应当被理解为燃气轮机经过水洗之后再次进行工作的持续时间，而检测燃气轮机的运行时间可通过检测装置来进行实现，示例性的，检测装置可以为安装在燃气轮机上的计时器。

在S200中，燃气轮机水洗后的实际功率可以通过检测装置来检测燃气轮机的实际使用性能进行得到，检测装置例如为：功率表，而由于燃气轮机在经过长时间运行造成自身性能的损失，不能够完全恢复到水洗前的额定功率，因此，压气机水洗后的额定功率为燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值与恢复系数的乘积，具体的，燃气轮机水洗后的额定功率可根据下式得到：

其中，P_isc ^c为燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值，为水洗恢复系数，P_gt为燃气轮机水洗后的额定功率，n为燃气轮机的水洗次数，示例性的，当燃气轮机在水洗执行彻底的情况下，可以取0.998，而若因水洗浸泡、甩干、烘干等过程而导致燃气轮机水洗执行不彻底，则恢复系数会变小。

进一步的，由于上式中的燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值需要通过燃气轮机标准工况额定功率进行大气温度、大气压力、海拔高度、大气湿度、燃料成分、工作频率、进气压力损失、出气压力损失、压气机功率因数、机组老化等因素系数的修正来得到。而正常机组在运行时，压气机的燃料成分、工作频率、压气机功率因数、大气压力等基本保持不变，故以上因素系数的修正不进行考虑，因此，燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值可通过下式得到：

P_iso ^c＝P_iso*X₁*X₂*X₃*X₄*X₅*X₆；

其中，P_iso为燃气轮机标准工况额定功率，示例性的，燃气轮机标准工况额定功率可为120MW，X₁为大气温度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₂为海拔高度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₃为大气湿度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₄为燃气轮机的进气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₅为燃气轮机的出气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₆为燃气轮机的机组老化损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数

具体的，随着大气温度的升高，空气密度变小，进入压气机的空气质量流量随之减少，机组所发出的功率将减小，热耗率上升，效率下降；压气机的耗功与大气温度成正比，大气温度升高时，压气机耗功增加，压缩比下降，燃气轮机的净出力减小。需要说明的是，由于不同的燃气轮机的参数及型号可能不同，因此，大气温度对不同的燃气轮机标准工况额定功率的修正系数也不完全相同，示例性的，通过如图2所示的压气机入口温度-出力、热耗量及热耗率估计性能曲线可以得到：大气温度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数可以为：X₁＝1.205-0.00347t₁，其中，t₁为压气机的进气口温度，压气机的进气口温度可通过温度传感器检测得到，上述的修正系数X₁的具体数值仅为一个示例，用户可根据燃气轮机的具体参数及型号来确定大气温度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

进一步的，燃气轮机标准工况额定功率与吸入的空气质量流量成正比，而空气的质量流量又与海拔高度成反比，因此，燃气轮机标准工况额定功率与海拔高度成反比，需要说明的是，由于不同的燃气轮机的参数及型号可能不同，因此，海拔高度对不同的燃气轮机标准工况额定功率的修正系数也不完全相同，示例性的，通过如图3所示的海拔-出力修正因子估计性能曲线可以得到：海拔高度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数为：X₂＝1-0.00010936AT，其中，AT为海拔高度，相应的，海拔高度可由压力传感器检测得到，上述的修正系数X₂的具体数值仅为一个示例，用户可根据燃气轮机的具体参数及型号来确定海拔高度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

进一步的，在较低的大气温度下，大气湿度对热效率和单位质量的净功的影响可以忽略，当大气温度和燃气轮机的进口温度较高时，大气湿度的增加会使热效率增加，净功降低，需要说明的是，由于不同的燃气轮机的参数及型号可能不同，因此，大气湿度对不同的燃气轮机标准工况额定功率的修正系数也不完全相同，示例性的，通过如图4所示的湿度-出力修正因子估计性能曲线可以得到，随着大气湿度的增加，燃气轮机的出力略有下降，热功率略有增加，因此，大气湿度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数为：X₃＝1.000903955-0.141242923H，其中，H为大气湿度，相应的，大气湿度可由湿度传感器检测得到，上述的修正系数X₃的具体数值仅为一个示例，用户可根据燃气轮机的具体参数及型号来确定大气湿度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

进一步的，在燃气轮机保持最大出力不变时，进气压力损失会使空气比容增加，流量减小，压气机耗功增大，从而导致燃气轮机出力和效率下降，排气压力损失(即排气压力升高)则减小了燃气轮机的膨胀比，燃气轮机出力下降，需要说明的是，由于不同的燃气轮机的参数及型号可能不同，因此，压气机的进气压力损失以及排气压力损失对不同的燃气轮机标准工况额定功率的修正系数也不完全相同，示例性的，通过如图5所示的压力损失-出力修正因子估计性能曲线可以得到，进气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正关系为：X₄＝1.01155-0.0154*ΔP_int；而排气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正关系为：X₅＝1.0168-0.00546*ΔP_ext，其中，ΔP_int为进气压力损失，ΔP_ext为排气压力损失，相应的，压气机的进气压力损失以及排气压力损失可分别通过压力传感器检测得到，上述的修正系数X₄以及X₅的具体数值仅为一个示例，用户可根据燃气轮机的具体参数及型号来确定压气机的进气压力损失以及排气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

进一步的，随着运行时间的增加，压气机的磨损及积垢会导致燃气轮机的出力下降，热耗上升，燃气轮机运行一段时间后，进行检修及水洗等维护工作，会一定程度地提高燃气轮机的性能，在燃气轮机大修周期内燃气轮机的性能损失与燃气轮机运行时间大致成线性关系，需要说明的是，由于不同的燃气轮机的参数及型号可能不同，因此，燃气轮机的机组老化损失对不同的燃气轮机标准工况额定功率的修正系数也不完全相同，示例性的，通过如图6所示的运行时数-性能损失估计性能曲线可以得到燃气轮机的机组老化损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正关系为：X₆＝1-0.000004t，其中，t为燃气轮机水洗后的运行时间，上述的修正系数X₆的具体数值仅为一个示例，用户可根据燃气轮机的具体参数及型号来确定燃气轮机的机组老化损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

在S300中，根据从S1中得到的燃气轮机水洗后的运行时间以及在S2中得到的燃气轮机水洗后的额定功率、燃气轮机水洗后的实际功率能够得到燃气轮机平均性能恶化速率，其具体公式如下：

k＝1/t*(P_gt-P_e1)/P_gt*100％；

其中，k为所述燃气轮机平均性能恶化速率，t为所述燃气轮机水洗后的运行时间，P_gt为燃气轮机水洗后的额定功率，P_e1为燃气轮机水洗后的实际功率。

在S400中，根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期包括以下子步骤：

根据所述燃气轮机平均性能恶化速率分别得到燃气轮机的运行附加成本以及燃气轮机的停机成本；

根据所述燃气轮机的运行附加成本以及燃气轮机的停机成本得到燃气轮机的平均广义离线水洗成本；

根据所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本获取压气机最佳水洗周期。

具体的，燃气轮机的平均广义离线水洗成本主要包括：一个水洗周期内总的运行附加成本以及停机成本，运行附加成本又包括两个部分：第一、由于结垢而造成流通面积小，工质流量减小而引起的燃气轮机出力下降；第二、由于结垢导致叶片型线发生改变，燃气轮机效率下降而引起燃气轮机热耗率的增加，理论上燃气轮机部分结垢、功率下降后，燃气轮机少发的电量将会以热能的形式排入尾部余热锅炉，下游的汽轮机功率会有多增加，但是增加幅度很小，所以本发明中对汽轮机运行期间的功率的变化不予以考虑，而水洗期间的停机成本主要是由于停机造成全厂少发的电量引起的损失。由于没有发电，即没有燃料的消耗，这部分的燃料成本应扣除，离线水洗的水洗剂为除盐水和清洁剂的混合物，而且为了强化水洗效果，需要将除盐水加热到82℃以上，每次水洗经过停机冷却、浸泡、漂洗、甩干和烘干等过程，包括耗用的厂用电以及燃料费用，随着水洗周期的延长，总的停机成本基本不变，但是运行附加成本会大幅增加，较短的水洗周期虽然会使运行附加成本减小，但是整个水洗周期内的平均停机成本较大，因此水洗周期应使燃气轮机的平均广义离线水洗成本最小，其具体函数如下：

M_mean＝(M_run+M_stop)/T；

M_run＝ΔW₁C_e+ΔF₁C_f；

M_stop＝ΔW₂C_e+M_w-ΔF₂C_f；

ΔW₂＝(P_gt*(1-k*t)+P_st)*Tstop；

ΔF₂＝G₀*(1+x*k*t)*P_gt*(1-k*t)*T_stop；

其中，M_mean为平均广义离线水洗成本，M_run为燃气轮机的运行附加成本，M_stop为燃气轮机的停机成本，T为离线水洗周期，ΔW₁为燃气轮机水洗前与水洗后相比一个水洗周期内少发的电量，C_e为上网电价，ΔF₁为燃气轮机水洗前与水洗后相比发同样的电量多消耗的燃料量，C_f为燃料的价格，P_gt为燃气轮机水洗后的额定功率，k为燃气轮机平均性能恶化速率，t为所述燃气轮机水洗后的运行时间，G₀为燃气轮机水洗后的燃料消耗率，ΔW₂为燃气轮机在停机期间少发的电量，M_w为一次水洗的成本，ΔF₂为停机期间节省的燃料量，P_st为汽轮机的满发功率，x为燃气轮机热耗率增加百分比与出力下降百分比的比值，T_stop为燃气轮机停机冷却和水洗总共耗费的时间。

进一步的，根据燃气轮机的平均广义离线水洗成本获取压气机最佳水洗周期包括：

将所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本对所述离线水洗周期进行求导，当偏导数为0时，得到下式：

其中，T_opt为压气机的最佳离线水洗周期，M_W为燃气轮机水洗一次所需的成本，C_e为上网电价，G_o为燃气轮机水洗后的燃料消耗率，P_st为汽轮机的满发功率，x为燃气轮机热耗率增加百分比与出力下降百分比的比值，T_stop为燃气轮机停机冷却和水洗总耗费时间。

需要说明的是，不同型号的燃气轮机，其燃气轮机热耗率增加百分比与出力下降百分比的比值可能不同，示例性的，当燃气轮机的型号为PG9171E时或者当燃气轮机的出力下降与燃气轮机的热耗率增加之间的关系为4∶1，即x为0.25时，得到下式：

进一步的，在本实施例的一个优选实施方式中，所述方法还包括：

计算压气机的运行效率；

将所述压气机的运行效率下降百分比与预设效率阈值进行比较，当所述压气机的运行效率下降百分比大于所述预设效率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

具体的，图7为压气机在压缩过程中T-S变化图，需要知道的是，压气机的进气口压力以及排气口压力可通过压力传感器测量得到，在图7中可知，压气机的进气口压力为P1，压气机的排气口压力为P2，等熵过程过程为状态1到状态2S，而压气机实际压缩过程为熵增过程，即状态1到状态2的过程，等熵效率的定义为：η＝(h_2s-h₁)/(h₂-h₁)，而压气机进气口的空气比焓h₁的定义为：h₁＝f(t₁)，压气机排气口的空气熵e₁的定义为：e₁＝e(t₁)，压气机排气口的空气比焓h₂的定义为：h₂＝f(t₂)，压气机绝热压缩后的排气熵e(t_2s)的定义为：e(t_2s)＝e₁+R*lnτ/lg e，压气机绝热压缩后的排气比焓h_2s的定义为：h_2s＝f(t_2s)，压气机出气口的空气熵e₂的定义为：e₂＝e(t₂)。其中，t₁为压气机的进气口温度，t₂为压气机的排气口温度，t_2s为绝热压缩过程压气机的排气口温度，τ为相对压比，R为通用气体常数，R＝1.98726kcal/(kmol*K)，，需要说明的，压气机的进气口温度以及排气口温度可通过温度传感器检测得到，相对压比可通过压气机进气口的传感器以及压气机排气口的压力传感器测得。

理想气体状态方程为：PV＝RT，其中，m为多变指数，P为理想气体的压强，V为理想气体的体积，R为理想气体常数，T为理想气体的热力学温度，等熵过程方程为：PV_m＝Const，当m为定比热常数1.4时可以得出当m为变比热时按照张世铮公式拟合如下：

(A，B，C，D，E，F，G)＝(-0.33015038*10^-2，0.7280673*10，-0.14341481*10^-2，0.23482926*10^-5，-0.10484129*10^-8，0.1242904*10^-12，-0.40292150*10²)；

由于，定比热时的压气机效率与变比热时的压气机效率相比，压气机变比热效率更能反映压气机的实际效率，因此压气机变比热效率下降到一定程度时，可以作为压气机是否需要进行水洗的判断依据，因此，用户可通过将变比热时的压气机的运行效率下降百分比与预设效率阈值进行比较，当所述压气机的运行效率下降百分比大于所述预设效率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗，在这里，预设效率阈值可由用户自行进行设定，其具体数值本发明对此不做限定，示例性的，预设效率阈值可以设定为0.5％-1％。

需要说明的是，压气机的运行效率随着进气流量，温度，压力等工况的变化而变化，不同工况的效率比较没有可比性，大量的性能计算及运行数据统计发现，压气机满负荷运行时影响压气机效率的主要因素有进口导叶IGV开度及进气温度，故压气机的工作效率对比时应参考IGV开度及进气温度工况相近时的参数。

进一步的，在本实施例的一个优选实施方式中，所述方法还包括，

计算压气机的多变指数；

将所述压气机的多变指数增加百分比与预设指数阈值进行比较，当所述压气机的多变指数增加百分比大于所述预设指数阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

具体的，实际气体多变压缩过程中状态参数变化的指数称为多变指数，对于离心式和轴流式压缩机来说，多变指数大于绝热指数，多变指数越大，压缩所需的能力头越大，其中，多变指数通过下式可得到：

式中，m为压气机的多变指数，τ为压气机的相对压比，t₁为压气机的进气口温度，t₂为压气机排气口温度，在这里，压气机的排气口温度以及压气机进气口温度均可通过温度传感器进行采集得到，相对压比可通过压气机进气口的压力传感器以及压气机排气口的压力传感器测得。

需要说明的是，压气机的运行效果越差，则多变指数也就越大，对于压气机稳定工况运行时，多变指数只与压气机的相对压比、压气机进气口温度以及压气机排气口温度有关，其他因素基本不会影响其数值的变化，故可以通过多变指数的变化来作为压气机是否需要进行水洗的判断依据，因此，用户可通过将压气机的多变指数增加百分比与预设指数阈值进行比较，当所述压气机的多变指数增加百分比大于所述预设指数阈值时，判断所述压气机需要进行水洗，在这里，预设指数阈值可由用户自行进行设定，其具体数值本发明对此不做限定，示例性的，预设指数阈值可以设定为0.2％-0.4％。

进一步的，在本实施例的一个优选实施方式中，所述方法还包括：

计算燃气轮机的功率下降百分比；

将所述燃气轮机的功率下降百分比与预设功率下降阈值进行比较，当所述燃气轮机的功率下降百分比大于所述预设功率下降阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

需要说明的是，燃气轮机的功率下降百分比可通过下式得到：

Δp＝(P_gt-P_e1)/P_gt*100％；；

其中，ΔP为燃气轮机的功率下降百分比，P_gt为燃气轮机水洗后的额定功率，P_e1为燃气轮机水洗后的实际功率。

需要说明的是，燃气轮机在长时间运行后，由于其自身的磨损及结垢会导致燃气轮机的功率下降，从而降低燃气轮机的性能，故可以通过燃气轮机的功率下降百分比来作为压气机是否需要进行水洗的判断依据，因此，用户可通过将燃气轮机的功率下降百分比与预设功率下降阈值进行比较，当所述压气机的功率下降百分比大于所述预设功率下降阈值时，判断所述压气机需要进行水洗，在这里，预设指数阈值可由用户自行进行设定，其具体数值本发明对此不做限定，示例性的，预设指数阈值可以设定为2％-5％。

进一步的，在本实施例的一个优选实施方式中，所述方法还包括：

将所述燃气轮机平均性能恶化速率与预设恶化速率阈值进行比较，当所述燃气轮机平均性能恶化速率大于所述预设恶化速率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

需要说明的是，燃气轮机在长时间运行后，由于其自身的磨损及结垢会降低燃气轮机的性能，故可以通过燃气轮机平均性能恶化速率来作为压气机是否需要进行水洗的判断依据，因此，用户可通过将燃气轮机平均性能恶化速率与预预设恶化速率阈值进行比较，当所述燃气轮机平均性能恶化速率大于所述预设恶化速率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗，在这里，预设恶化速率阈值可由用户自行进行设定，其具体数值本发明对此不做限定，示例性的，预设指数阈值可以设定为0.005％/h-0.007％/h。

下面，结合实际应用场景对本实施例所述的方法进行进一步的介绍：

以某PG9171E型燃气轮机为例，该燃气轮机2018年3月27日执行水洗，2018年6月24日执行下一次水洗，该水洗周期内燃气轮机运行约800h，因该水洗周期内大部分时间为部分负荷运行，选取2018年04月02日及2018年06月21、22日3天的满负荷运行时数据(大修后水洗次数8次，海拔高度0m，相对湿度60％)计算结果如下表所示：

选取此次水洗周期内压气机进气口温度为30℃，进口可转导叶IGV约72°时的运行参数进行计算，将变比热压气机的运行效率η及压气机多变指数m的计算结果绘制如图8所示：

从图8的示例中可以看出，压气机的多变指数、压气机的运行效率随运行时间大致呈线性关系，随着运行时间的增长，压气机的运行效率从最初的0.9018下降到0.88761，多变指数则相应的从1.4343上升至1.4417，压气机效率降低约1.57％，多变指数增加约0.51％。从图8中可得到，04月02日16时和06月20日20时满负荷运行时同为温度为32.1℃，IGV86°时的压气机效率从最初的0.89571下降到0.88386，多变指数则从1.4361上升至1.4421，满负荷运行时的压气机效率下降1.32％，多变指数上升0.41％，此时机组水洗后运行时间为770h，功率下降了约4.51％，机组的平均性能恶化速率计算值约为0.0058％/h。

对于大修后燃气轮机基本能恢复到额定功率120MW，汽轮机也基本达到额定功率60MW，一次水洗成本约1万元，每次停机冷却和水洗总耗时为8h，该厂上网电价0.765元/kwh，天然气价格3.2元/m³，清洁状态燃料消耗率0.201m³/kwh，根据以上已计算的平均性能恶化速率为0.0058％/h，计算得最佳水洗周期为406.96h，实际生产中无法停机水洗时，可以适当延长水洗周期，但不要提前，计算出水洗周期缩短后的水洗成本比水洗周期延长的成本要高。因此，水洗周期宜迟不宜早。

最佳水洗周期的影响因素有上网电价，燃料价格，水洗停机时间，平均性能恶化速率，水洗次数等，根据计算可知上网电价越低，燃料价格越高，水洗停机时间越短，平均性能恶化速率越高，水洗次数越少，相应的最佳水洗周期越短。

传统的压气机离线水洗，普遍把出力降低5％-10％之间进行水洗作为判断依据，根据上述示例中计算的机组平均性能恶化速率0.0058％/h计算，机组功率下降5％的水洗周期为5％/0.0058％/h＝862.07h，正常情况厂家进行的水洗周期为500h，计算的最佳水洗周期为406.96h，根据上述的水洗周期来得到的平均广义离线水洗成本分别为0.29388万元/h，0.23209万元/h，0.22737万元/h，按全厂机组年总运行小时3600h算，采用本优化模型进行离线水洗，则与传统水洗标准相比每年可节约水洗成本239.44万元，与电厂实际执行的水洗周期相比每年可节约水洗成本16.99万元。

综上所述，根据某次水洗后燃气轮机运行小时数为406.96h时计算的数据，即当燃气轮机功率下降约2.36％，压气机变比热效率下降约0.70％，多变指数m增加约0.22％，平均性能恶化速率增加到约0.0058％/h时，可以进行压气机离线水洗，此时离线水洗最经济。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种压气机最佳水洗周期获取方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

检测燃气轮机水洗后的运行时间；

计算燃气轮机水洗后的额定功率以及检测燃气轮机水洗后的实际功率；

根据所述燃气轮机水洗后的运行时间、所述燃气轮机水洗后的额定功率以及所述燃气轮机水洗后的实际功率得到燃气轮机平均性能恶化速率；

根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气轮机平均性能恶化速率通过下式得到：

k＝1/t*(P_gt-P_e1)/P_gt*100％；

其中，k为所述燃气轮机平均性能恶化速率，t为所述燃气轮机水洗后的运行时间，P_gt为燃气轮机水洗后的额定功率，P_e1为燃气轮机水洗后的实际功率；

所述燃气轮机水洗后的额定功率通过下式得到：

其中，P_iso ^c为燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值，为水洗恢复系数，n为燃气轮机的水洗次数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃气轮机水洗前的标准工况额定功率修正值通过下式得到：

P_iso ^c＝P_iso*X₁*X₂*X₃*X₄*X₅*X₆；

其中，P_iso为燃气轮机标准工况额定功率，X₁为大气温度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₂为海拔高度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₃为大气湿度对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₄为燃气轮机的进气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₅为燃气轮机的出气压力损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数，X₆为燃气轮机的机组老化损失对燃气轮机标准工况额定功率的修正系数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述燃气轮机平均性能恶化速率获取压气机最佳水洗周期包括：

根据所述燃气轮机平均性能恶化速率分别得到燃气轮机的运行附加成本以及燃气轮机的停机成本；

根据所述燃气轮机的运行附加成本以及燃气轮机的停机成本得到燃气轮机的平均广义离线水洗成本；

根据所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本获取压气机最佳水洗周期。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本通过以下公式得到：

M_mean＝(M_run+M_stop)/T；

其中，M_mean为平均广义离线水洗成本，M_run为燃气轮机的运行附加成本，M_stop为燃气轮机的停机成本，T为离线水洗周期。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本获取压气机最佳水洗周期包括：

将所述燃气轮机的平均广义离线水洗成本对所述离线水洗周期进行求导，当偏导数为0时，得到下式：

其中，T_opt为压气机最佳水洗周期，M_W为燃气轮机水洗一次所需的成本，C_e为上网电价，G_o为燃气轮机水洗后的燃料消耗率，P_st为汽轮机的满发功率，x为燃气轮机热耗率增加百分比与出力下降百分比的比值，T_stop为燃气轮机停机冷却和水洗总耗费时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算压气机的运行效率；

将所述压气机的运行效率下降百分比与预设效率阈值进行比较，当所述压气机的运行效率下降百分比大于所述预设效率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算压气机的多变指数；

将所述压气机的多变指数增加百分比与预设指数阈值进行比较，当所述压气机的多变指数增加百分比大于所述预设指数阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算燃气轮机的功率下降百分比；

将所述燃气轮机的功率下降百分比与预设功率下降阈值进行比较，当所述燃气轮机的功率下降百分比大于所述预设功率下降阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述燃气轮机平均性能恶化速率与预设恶化速率阈值进行比较，当所述燃气轮机平均性能恶化速率大于所述预设恶化速率阈值时，判断所述压气机需要进行水洗。