CN113790102B - 一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统 - Google Patents

一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，涉及燃机技术领域。该燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，包括过滤器、压气机和燃气轮机，所述燃气轮机与压气机连接，所述压气机与过滤器连接，所述过滤器内设置有第一级滤芯、第二级滤芯和第三极滤芯，所述过滤器位置连接有第一级滤芯压差变送器、第二级滤芯压差变送器、第三级滤芯压差变送器、过滤器总压差变送器，所述压气机和燃气轮机连接有电厂控制系统。本发明基于SIS系统，利用过滤器的运行数据以及从SIS来的相关数据，采用多信息融合实现进气过滤器的健康状态的自分析、自诊断，解决单一依靠滤芯压差，无法全面准确把握滤芯健康状态的问题，同时依据运行数据实现滤芯寿命的预测。

Description

一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统
技术领域
本发明涉及燃机技术领域，具体为一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统。
背景技术
进气过滤器应用在各种燃机的进口，通常配置1～3级滤芯去除空气中的湿气和粉尘。随着运行时间推移，滤芯吸附加载的粉尘量将越来越多，阻力逐步越大，压气机的入口压力可能下降至不期望的水平。此外，破损、密封不严、低效率的滤芯将导致更多颗粒流过其中并且到达压气机，从而造成压气机叶片和静叶的积垢，导致振动和喘振裕度减小、压气机效率衰减率。同时，某些进入流道的颗粒甚至会引起高温部件的腐蚀、冷却孔堵塞等安全隐患。
为避免和消除上述安全隐患和提高运行的经济性，在运行时要检测滤芯的健康状态，通常以压差作为滤芯健康状态唯一特征值的维护策略对滤芯进行维护，维护的措施包括更换滤芯、滤芯反吹、定期水洗等。然而，这种维护策略的不足之处在于：压差信号有可能是虚假的信号。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，解决了压差信号有可能是虚假的信号的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，包括过滤器、压气机和燃气轮机，所述燃气轮机与压气机连接，所述压气机与过滤器连接，所述过滤器内设置有第一级滤芯、第二级滤芯和第三极滤芯，所述过滤器位置连接有第一级滤芯压差变送器、第二级滤芯压差变送器、第三级滤芯压差变送器、过滤器总压差变送器，所述压气机和燃气轮机连接有电厂控制系统；
所述电厂控制系统连接有第一级滤芯压差变送器、第二级滤芯压差变送器、第三级滤芯压差变送器、过滤器总压差变送器，所述电厂控制系统连接有SIS系统，所述SIS系统连接有智能运维模块，所述智能运维模块内设置有处理器。
优选的，所述压气机布置在过滤器的下游，接受从过滤器过滤后的清洁空气，且过滤器内设置有若干个传感器，若干个传感器至少包括1组压差传感器，用于测量各过滤级上下游的压差、过滤器的总压差。
优选的，所述SIS系统为厂级监控信息系统，所述SIS系统从下层控制网络中以通讯方式获取生产过程实时信息和参数。
优选的，所述处理器用于接收来自SIS系统的环境条件数据、燃机运行数据，接受滤芯的测试数据，所述处理器被配置成具备计算本级滤芯、相邻的下游滤芯的压差变化速率以及压气机效率变化速率，处理器压差及压差变化速率、压气机效率变化速率，判断并确定滤芯的健康状况。
优选的，所述处理器被配置成基于滤芯前期累计的运行数据或滤芯全寿命周期运行数据来确定滤芯的寿命模型，并根据寿命模型预测滤芯的剩余使用寿命，且模型可以随时间推移跟踪测量数据不断自适用，从而提高其预测的保真度。
优选的，所述处理器集成在SIS系统，具有显示各级滤芯健康状态晴雨表、滤芯剩余使用寿命的功能。
(三)有益效果
本发明提供了一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统。具备以下有益效果：
本发明基于SIS系统，利用过滤器的运行数据以及从SIS来的相关数据，采用多信息融合实现进气过滤器的健康状态的自分析、自诊断，解决单一依靠滤芯压差，无法全面准确把握滤芯健康状态的问题，同时依据运行数据实现滤芯寿命的预测，使得方便提前更换滤芯，避免滤芯堵塞，且本发明使得压差信号传输准确，在触发维护措施时，数据精准。
附图说明
图1是燃机进气过滤器智能运维系统框图；
图2是本发明寿命模型寿命因子和压差对应图表；
图3是本发明建立滤芯寿命算法模型流程图。
附图标号说明：
1、燃气轮机；2、压气机；3、过滤器；4、电厂控制系统；5、SIS系统；6、处理器；7、智能运维模块；8、第一级滤芯；9、第二级滤芯；10、第三级滤芯；11、第一级滤芯压差变送器；12、第二级滤芯压差变送器；13、第三级滤芯压差变送器；14、过滤器总压差变送器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-3示，本发明实施例提供一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，包括过滤器3、压气机2和燃气轮机1，燃气轮机1与压气机2连接，压气机2与过滤器3连接，过滤器3内设置有第一级滤芯8、第二级滤芯9和第三极滤芯10，过滤器3位置连接有第一级滤芯压差变送器11、第二级滤芯压差变送器12、第三级滤芯压差变送器13、过滤器总压差变送器14，压气机2和燃气轮机1连接有电厂控制系统4。
压气机2布置在过滤器3的下游，接受从过滤器3过滤后的清洁空气，且过滤器3内设置有若干个传感器，若干个传感器至少包括1组压差传感器，用于测量各过滤级上下游的压差、过滤器的总压差。
电厂控制系统4连接有第一级滤芯压差变送器11、第二级滤芯压差变送器12、第三级滤芯压差变送器13、过滤器总压差变送器14，电厂控制系统4连接有SIS系统5，SIS系统5为厂级监控信息系统，SIS系统5从下层控制网络中以通讯方式获取生产过程实时信息和参数，SIS系统5连接有智能运维模块7，智能运维模块7内设置有处理器6。
处理器6被配置成基于滤芯前期累计的运行数据或滤芯全寿命周期运行数据来确定滤芯的寿命模型，并根据寿命模型预测滤芯的剩余使用寿命，且模型可以随时间推移跟踪测量数据不断自适用，从而提高其预测的保真度，处理器6用于接收来自SIS系统5的环境条件数据、燃机运行数据。
接受滤芯的测试数据，处理器6被配置成具备计算本级滤芯、相邻的下游滤芯的压差变化速率以及压气机2效率变化速率，处理器6压差及压差变化速率、压气机2效率变化速率，判断并确定滤芯的健康状况，处理器6集成在SIS系统5，具有显示各级滤芯健康状态晴雨表、滤芯剩余使用寿命的功能。
实验例：
环境空气经过滤器3过滤，进入燃气轮机1的压气机2压缩后，为下一步的能量转换提供助燃空气和冷却空气，燃机运行中，一至三级滤芯位置的第一级滤芯压差变送器11、第二级滤芯压差变送器12、第三级滤芯压差变送器13、过滤器总压差变送器14检测到的一至三级滤芯的过滤器3的差压(P1、P2、P3、P)发送至电厂控制系统4；电厂控制系统4根据燃机的运行条件以及性能计算出压气机2的效率η并和过滤器3内一至三级滤芯的差压(P1、P2、P3、P)发送至SIS系统5中，过滤器3智能维护模块7的处理器6接受从SIS系统5来的第一级滤芯8的压差P1、第二级滤芯9的压差P2、第三级滤芯10的压差P3、过滤器3总差压P、压气机2的效率η，计算各级滤芯压差变化趋势。
一至三级滤芯更换压差设定值(A1、A2、A3、A)预设在处理器5中，各级滤芯的健康状态检测方法如下：
第一级滤芯8失效的判据：
(1)当过滤室总差压P≥A时，
a)且第一级滤芯8差压P1＞A1,或
b)
Figure BDA0003238647490000051
则第一级滤芯8失效，或
(2)
Figure BDA0003238647490000052
高于历史值，则第一级滤芯8失效
第二级滤芯9失效的判据：
(1)当过滤室差压P≥A时，
a)且当第二级滤芯9差压P2＞A2,或
b)
Figure BDA0003238647490000053
则第二级滤芯9失效或
(2)
Figure BDA0003238647490000054
高于历史值，则第二级滤芯9失效；
第三级滤芯10失效的判据：
(1)当过滤室差压P≥A时，
a)且第三级滤芯差压P3＞A3,或
b)
Figure BDA0003238647490000055
则滤芯10失效或
(2)
Figure BDA0003238647490000061
高于历史值，则滤芯10失效。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，其特征在于：包括过滤器(3)、压气机(2)和燃气轮机(1)，所述燃气轮机(1)与压气机(2)连接，所述压气机(2)与过滤器(3)连接，所述过滤器(3)内设置有第一级滤芯(8)、第二级滤芯(9)和第三极滤芯(10)，所述过滤器(3)位置连接有第一级滤芯压差变送器(11)、第二级滤芯压差变送器(12)、第三级滤芯压差变送器(13)、过滤器总压差变送器(14)，所述压气机(2)和燃气轮机(1)连接有电厂控制系统(4)；
所述电厂控制系统(4)连接有第一级滤芯压差变送器(11)、第二级滤芯压差变送器(12)、第三级滤芯压差变送器(13)、过滤器总压差变送器(14)，所述电厂控制系统(4)连接有SIS系统(5)，所述SIS系统(5)连接有智能运维模块(7)，所述智能运维模块(7)内设置有处理器(6)；
所述SIS系统(5)为厂级监控信息系统，所述SIS系统(5)从下层控制网络中以通讯方式获取生产过程实时信息和参数，所述处理器(6)用于接收来自SIS系统(5)的环境条件数据、燃机运行数据，接受滤芯的测试数据，所述处理器(6)被配置成具备计算本级滤芯、相邻的下游滤芯的压差变化速率以及压气机(2)效率变化速率，处理器(6)压差及压差变化速率、压气机(2)效率变化速率，判断并确定滤芯的健康状况；
运维系统的运行原理如下：
环境空气经过滤器( 3) 过滤，进入燃气轮机( 1) 的压气机( 2) 压缩后，为下一步的能量转换提供助燃空气和冷却空气，燃机运行中，一至三级滤芯位置的第一级滤芯压差变送器( 11) 、第二级滤芯压差变送器( 12) 、第三级滤芯压差变送器( 13) 、过滤器总压差变送器( 14) 检测到的一至三级滤芯的过滤器( 3) 的差压(P1、P2、P3、P)发送至电厂控制系统( 4) ；电厂控制系统( 4) 根据燃机的运行条件以及性能计算出压气机( 2) 的效率η并和过滤器( 3) 内一至三级滤芯的差压(P1、P2、P3、P)发送至SIS系统( 5) 中，过滤器( 3)智能维护模块( 7) 的处理器( 6) 接受从SIS系统( 5) 来的第一级滤芯( 8) 的压差P1、第二级滤芯( 9) 的压差P2、第三级滤芯( 10) 的压差P3、过滤器( 3) 总差压P、压气机( 2)的效率η，计算各级滤芯压差变化趋势；
一至三级滤芯更换压差设定值(A1、A2、A3、A)预设在处理器( 5) 中，各级滤芯的健康状态检测方法如下：
第一级滤芯( 8) 失效的判据：
(1)当过滤室总差压P≥A时，
a)且第一级滤芯( 8) 差压P1＞A1,或
b)
Figure FDA0003707826190000021
则第一级滤芯( 8) 失效，或
(2)
Figure FDA0003707826190000022
高于历史值，则第一级滤芯( 8) 失效
第二级滤芯( 9) 失效的判据：
(1)当过滤室差压P≥A时，
a)且当第二级滤芯( 9) 差压P2＞A2,或
b)
Figure FDA0003707826190000023
则第二级滤芯( 9) 失效或
(2)
Figure FDA0003707826190000024
高于历史值，则第二级滤芯( 9) 失效；
第三级滤芯( 10) 失效的判据：
(1)当过滤室差压P≥A时，
a)且第三级滤芯差压P3＞A3,或
b)
Figure FDA0003707826190000025
则第三级 滤芯( 10) 失效或
(2)
Figure FDA0003707826190000031
高于历史值，则第三级 滤芯( 10) 失效。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，其特征在于：所述压气机(2)布置在过滤器(3)的下游，接受从过滤器(3)过滤后的清洁空气，且过滤器(3)内设置有若干个传感器，若干个传感器至少包括1组压差传感器，用于测量各过滤级上下游的压差、过滤器的总压差。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，其特征在于：所述处理器(6)被配置成基于滤芯前期累计的运行数据或滤芯全寿命周期运行数据来确定滤芯的寿命模型，并根据寿命模型预测滤芯的剩余使用寿命，且模型可以随时间推移跟踪测量数据不断自适用，从而提高其预测的保真度。
4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机进气过滤器的智能运维系统，其特征在于：所述处理器(6)集成在SIS系统(5)，具有显示各级滤芯健康状态晴雨表、滤芯剩余使用寿命的功能。
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