一种燃气轮机进气过滤器挂机检测系统及检测分析方法与流程

本发明涉及燃气轮机进气过滤器检测技术领域，尤其涉及一种燃气轮机进气过滤器挂机检测系统及检测分析方法。

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质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。燃气轮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，进气过滤系统是燃气轮机进气系统的重要组成部分，它决定了燃气轮机进气洁净度，是后续燃气轮机部件安全稳定工作的重要保障系统。

目前燃气轮机进气系统的设计、制造基本上由主机制造商控制，他们更加专注于燃气轮机本体设备的研究开发，燃气轮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气轮机进气系统，导致我国燃气轮机进气系统普遍存在环境适应性不强的问题，常常出现燃气轮机进气压损过大导致机组非正常停机的问题。另外，燃气轮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。

目前对燃气轮机进气过滤器的检测多是在实验室中进行的，检测的空气环境和现场实际运行的空气环境不尽相同，所采用的实验尘和实际运行环境中进气中的颗粒物也有较大的差别。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种燃气轮机进气过滤器挂机检测系统，其将检测系统与燃气轮机结合，在燃机电厂中的燃气轮机实际运行状态下进行检测，可获得更加准确的检测数据。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种燃气轮机进气过滤器挂机检测系统，其安装在燃气轮机的进气系统过滤器支撑板处，用于检测进气过滤器的过滤性能，其包括套筒、流量计及数据采集与处理模块；所述进气过滤器、所述套筒按照空气流动方向依次布置在所述燃气轮机的进气系统过滤器支撑板的两侧以形成一测试通道，所述进气过滤器的出气端与所述套筒的进气端连通；所述流量计安装在所述套筒内，用于监测所述套筒内的进气流量，所述流量计通过信号线与所述数据采集与处理模块相连。

本发明的有益效果是：本发明提供的检测系统结构简单，易于组装，只需要在燃气轮机停机期间，对检测系统进行布置，当燃气轮机运行时进行测试，通过流量计检测套筒内的进气流量，可准确地反应出实际空气环境和空气质量对过滤器的影响，便于获得更为准确的检测数据。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述测试通道为多个，多个所述测试通道间隔并排设置于所述燃气轮机的进气系统过滤器支撑板处。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过设置多个测试通道，便于测得多个过滤器的进气流量，从而可获得不同过滤器对空气的过滤能力。

进一步，所述套筒的进气端通过螺栓安装于所述进气系统过滤器支撑板上。

进一步，所述套筒的外壁上设置有通孔，所述流量计穿过所述通孔以监测所述套筒内的进气流量。

进一步，所述通孔设置在所述套筒的外壁的中间位置。

进一步，所述流量计通过螺栓固定于所述通孔中。

进一步，所述套筒的横截面面积及形状与所述进气过滤器靠近所述套筒一端的横截面面积及形状相同。

本发明还提供了一种燃气轮机进气过滤器挂机检测分析方法，其包括：

S1：布置过滤器和套筒

在燃气轮机的进气系统过滤器支撑板处构建多个测试通道，所述测试通道由按照空气流动方向依次布置的进气过滤器和套筒构成；

S2：安装流量计及连接数据采集与处理模块

将流量计安装在所述套筒内，并将所述流量计和数据采集与处理模块连接；

S3：采集进气过滤器的空气流量数据

通过所述数据采集与处理模块采集流量计监测的流量数据；

S4：比较进气过滤器性能

根据所述数据采集与处理模块采集的空气流量数据，比较进气过滤器性能，选取所需的进气过滤器。

本发明的有益效果是：该检测分析方法易于操作，测试数据准确，通过流量计检测套筒内的进风量，便可得到过滤器对空气的过滤能力。

进一步，在所述步骤S1之前还包括以下步骤：模拟进气过滤器进气场的气流分布情况，选取燃气轮机的进气系统进气面处气流分布稳定的区域构建所述测试通道。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过选取气流分布稳定的区域构建测试通道，可提高测量数据的准确性。

附图说明

图1、2为本发明实施例一提供的燃气轮机进气过滤器挂机检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的燃气轮机进气过滤器挂机检测分析方法的流程图；

图4为本发明实施例二提供的燃气轮机进气过滤器挂机检测系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、进气系统过滤器支撑板，2、套筒，3、流量计，4、信号线，5、数据采集与处理模块，6、进气过滤器，7、燃气轮机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1、2所示，本实施例提供的燃气轮机进气过滤器挂机检测系统，其安装在燃气轮机7的进气系统过滤器支撑板1处，用于检测进气过滤器6的过滤性能，其包括套筒2、流量计3及数据采集与处理模块5；所述进气过滤器6、所述套筒2按照空气流动方向依次布置在所述燃气轮机7的进气系统过滤器支撑板1的两侧以形成一测试通道，所述进气过滤器6的出气端与所述套筒2的进气端连通；所述流量计3安装在所述套筒2内，用于监测所述套筒2内的进气流量，所述流量计3通过信号线4与所述数据采集与处理模5块相连。

其中的测试通道可为多个，多个所述测试通道间隔并排设置于所述燃气轮机7的进气系统过滤器支撑板1处，并将多个测试通道中的流量计3与数据采集与处理模块5相连，利用流量计3检测相应套筒2内的空气流量，从而获得多个进气过滤器6出气口的空气流量，从而可根据不同进气过滤器6出气口的空气流量的不同，获得不同进气过滤器6对空气的通过能力。

进气过滤器6和套筒2分别安装在进气系统过滤器支撑板1的两侧，套筒2和进气系统过滤器支撑板1无缝连接，例如，可通过螺栓将套筒2的进气端通过螺栓安装于所述进气系统过滤器支撑板1上。在套筒2的外壁上设置通孔，该通孔设置在套筒2的外壁的中间位置，流量计3通过螺栓固定于该通孔中，套筒2的横截面面积及形状与进气过滤器6靠近套筒2一端的横截面面积及形状相同。

本实施例提供的燃气轮机进气过滤器挂机检测系统，其将检测系统与燃气轮机结合，在燃机电厂中的燃气轮机实际运行状态下进行检测，能准确的反应出实际空气环境和空气质量对过滤器的影响，可获得更加准确的检测数据，与实验室的检测数据结果比较，其更具有说服力。整个检测系统的结构简单，易于组装，只需要在燃气轮机停机期间，对检测系统进行布置，当燃气轮机运行时进行测试，通过流量计检测套筒内的进气流量，在下一个停机期间进行拆卸；同时，该检测系统可以根据不同数量的测试任务或进气过滤器，灵活的配置该检测系统。

另外，由于每个进气过滤器的两端分别连通，使得每个进气过滤器的进气阻力相同；由于所处进气环境相同，即气体动力粘度、空气密度相同，根据进气阻力-风量公式Δp＝c(q_v)ⁿ(其中c＝k×μ^2-n×ρ^n-1)，q_v为进气风量，检测系统中每个进气过滤器互不相同的是进气风量q_v和指数n，指数n的大小反映过滤器风量通过性能的优异，指数n小的过滤器，进气风量q_v大，对空气的通过能力好，性能优异。因此，本发明提供测试系统使各个燃气轮机进气过滤器处于相同的运行条件和进气阻力下，只需要监测过滤器出口处的风量，并对不同过滤器出口处的风量进行此较，便可得到不同过滤器对空气通过能力的大小。

实施例二

如图3所示，本实施例提供的燃气轮机进气过滤器挂机检测分析方法，其包括：

S1：布置过滤器和套筒

在燃气轮机的进气系统过滤器支撑板处构建多个测试通道，所述测试通道由按照空气流动方向依次布置的进气过滤器和套筒构成；

S2：安装流量计及连接数据采集与处理模块

将流量计安装在所述套筒内，并将所述流量计和数据采集与处理模块连接；

S3：采集进气过滤器的空气流量数据

通过所述数据采集与处理模块采集流量计监测的流量数据；

S4：此较进气过滤器性能

根据所述数据采集与处理模块采集的流量数据，此较进气过滤器性能，选取所需的进气过滤器。

在所述步骤S1之前还包括模拟进气过滤器进气场的气流分布情况，选取燃气轮机的进气系统进气面处气流分布稳定的区域构建所述测试通道的步骤。

如图4所示，对A、B、C、D四种类型共八个筒式过滤器进行挂机检测分析。利用流场模拟软件Fluent对过滤系统进气场气流分布情况进行模拟，结果表明，进气系统迎风面的中间位置，气流分布较稳定，选取该区域为进气过滤器布置区域。在燃机停机期间，将八个筒式进气过滤器按两排四列进行布置，固定在进气系统过滤器支撑板上，每一列为同种类型的过滤器，并分别进行编号，A类筒式过滤器分别编号为A1和A2，B类筒式过滤器分别编号为B1和B2，C类筒式过滤器分别编号为C1和C2，D类筒式过滤器分别编号为D1和D2。在进气系统过滤器支撑板的另一侧，布置一个横截面积及横截面形状与待测筒式过滤器底部横截面积与横截面形状相同的套筒，套筒和进气系统过滤器支撑板通过螺栓无缝连接。过滤器流量计通过套筒壁中间位置穿孔深入空气流通通道；过滤器流量计测点布置在套筒横截面中间位置；过滤器流量计在穿孔位置，与套筒通过螺栓无缝连接，各个流量计安装好后，通过信号线与数据采集与处理模块5相连接，开始工作，获得八个测试通道中待测筒式过滤器的空气流量数据。根据获得的空气流量数据选取合适的过滤器。

由于每个进气过滤器的两端分别连通，使得每个进气过滤器的进气阻力相同；由于所处进气环境相同，即气体动力粘度、空气密度相同，根据进气阻力-风量公式Δp＝c(q_v)ⁿ(其中c＝k×μ^2-n×ρ^n-1)，q_v为进气风量，检测系统中每个进气过滤器互不相同的是进气风量q_v和指数n，指数n的大小反映过滤器风量通过性能的优异，指数n小的过滤器，进气风量q_v大，性能优异。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。