一种燃气轮机压气机进气滤网运行监测方法及装置与流程

本发明涉及重型燃气轮机气路故障诊断，特别是涉及一种燃气轮机压气机进气滤网运行监测方法及装置。

背景技术：

1、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。维持良好的进气空气质量是保证燃气轮机正常工作与寿命管理的重要前提。燃气轮机压气机进气滤网布置在燃气轮机前部，可以吸附空气中的杂质，直接决定了进气空气质量和纯净度，是燃气轮机必不可少的保障系统。重型燃气轮机压气机进气滤网的布置通常有两种模式，一种是单一滤网的布置，另一种是“粗滤+精滤”的布置，其中单一滤网的布置模式，可以采取反吹或更换滤网的操作进行维护，“粗滤+精滤”的布置模式一般只通过更换滤网来进行维护和清理。

2、燃气轮机压气机进气滤网投入使用一段时间后会发生性能退化，当性能退化较为严重时会发生过滤效率的降低和过滤压差的增大，导致燃气轮机运行性能下降与部件损伤。因此进气滤网在发生严重退化前需及时进行维护，以保证其过滤性能。现有进气滤网运行维护的方法主要是测量空气流经进气滤网后的压力损失(即滤网压差)，当滤网压差达到设定的报警值时，发出报警信号提示进行进气滤网的维护。然而该方法并不能排除大气环境与燃气轮机运行工况对滤网压差的影响，可能导致进气滤网的过度维护或维护不及时，影响了燃气轮机的运行安全性与经济性。针对这个问题，目前有文献和专利提出将燃气轮机实际运行工况折合到标准工况下进行压降损失的修正，其实质上是基于多孔介质渗透流动的“达西定律”，通过引入多种修正系数对进气滤网压降损失进行修正。然而“达西定律”的适用范围为进气滤网进口气流马赫数小于20，重型燃气轮机的进气滤网进口气流马赫数一般在100以上，基于“达西定律”定义的修正系数不再适用于重型燃气轮机压气机进气滤网的性能退化实时监测。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明提出了燃气轮机压气机进气滤网运行监测方法，旨在解决如何及时、准确判断进气滤网的退化程度与维护需求的技术问题，从而为重型燃气轮机压气机进气滤网的维护提供参考。

3、本发明的另一个目的在于提出一种燃气轮机压气机进气滤网运行监测装置。

4、为达上述目的，本发明一方面提出一种燃气轮机压气机进气滤网运行监测方法，包括；

5、获取燃气轮机压气机的运行数据；其中，所述运行数据，至少包括燃气轮机压气机的进口处、出口处的空气压力以及进气滤网的滤网压差；

6、根据基于所述燃气轮机压气机进口处与出口处的空气压力的压气机压比计算燃气轮机压气机的进气滤网的进口空气质量流量，并基于所述进口空气质量流量对进气滤网的压降损失进行拟合得到压降损失拟合公式；

7、分别基于修正后的压降损失拟合公式和所述滤网压差得到进气滤网的标准压降损失和实际压降损失，并根据所述标准压降损失和实际压降损失得到进气滤网的性能退化系数；

8、比较所述性能退化系数与预设报警范围预值的数值大小，并根据数值比较结果输出得到更换进气滤网的报警信号。

9、本发明实施例的燃气轮机压气机进气滤网运行监测方法还可以具有以下附加技术特征：

10、在本发明的一个实施例中，所述运行数据，还包括：：进气滤网进风口处的空气压力p2、出风口处的空气压力p3、进气滤网进风口处的空气温度t、空气相对湿度rh。

11、在本发明的一个实施例中，基于燃气轮机压气机进口处空气压力p2与出口处的空气压力p3的所述压气机压比为：

12、

13、其中，εp为压气机压比。

14、在本发明的一个实施例中，基于所述进口空气质量流量对进气滤网的压降损失进行拟合得到压降损失拟合公式，包括：

15、基于多孔介质渗透流动的福希海默定律对进气滤网的压降损失进行拟合得到压降损失拟合公式：

16、δpfilter＝α1μv+β1ρv2   (2)

17、进口空气质量流量m：

18、m＝ρva   (3)

19、将公式(3)代入公式(2)，得到：

20、

21、其中，α1、β1、α、β为常数，μ为进气滤网进口处空气的动力粘度，ρ为进气滤网进口处空气的密度，v为进气滤网空气进口速度。

22、在本发明的一个实施例中，基于温度修正函数ft对压降损失拟合公式进行修正得到标准压降拟合公式：

23、

24、公式(5)中修正函数ft记为温度的一次函数：

25、ft＝kt+b   (6)

26、将公式(6)代入公式(5)，得到修正后的压降损失拟合公式：

27、

28、其中，k、b为常数。

29、在本发明的一个实施例中，基于所述修正后的压降损失拟合公式得到进气滤网的标准压降损失，包括：

30、根据进气滤网进风口处的空气温度t、进气滤网进口处空气的动力粘度μ、进气滤网进口处空气的密度ρ以及计算的α、β、k、b的实际值得到实际运行过程中进气滤网的标准压降损失：

31、

32、在本发明的一个实施例中，根据燃气轮机压气机进气滤网的预设时间段的运行数据和所述修正后的压降损失拟合公式，计算修正后的压降损失拟合公式的常数α、β、k、b的实际值。

33、在本发明的一个实施例中，基于所述滤网压差得到进气滤网的实际压降损失：

34、δpfilter,real＝δp (9)

35、根据所述标准压降损失和所述实际压降损失得到进气滤网的性能退化系数：

36、

37、在本发明的一个实施例中，所述方法，还包括将公式(5)的标准压降拟合公式表示为：

38、

39、将公式(6)的修正函数表示为：

40、ft＝k1t1+k2p1+k3rh+b  (12)

41、将公式(8)进气滤网的标准压降损失表示为：

42、

43、其中，k1、k2、k3、b为常数，t1为进气滤网入口处的空气温度，p1为进气滤网入口处的空气压力。

44、为达上述目的，本发明另一方面提出一种燃气轮机压气机进气滤网运行监测装置，包括：

45、运行数据获取模块，用于获取燃气轮机压气机的运行数据；其中，所述运行数据，至少包括燃气轮机压气机的进口处、出口处的空气压力以及进气滤网的滤网压差；

46、压降损失拟合模块，用于根据基于所述燃气轮机压气机进口处与出口处的空气压力的压气机压比计算燃气轮机压气机的进气滤网的进口空气质量流量，并基于所述进口空气质量流量对进气滤网的压降损失进行拟合得到压降损失拟合公式；

47、退化系数计算模块，用于分别基于修正后的压降损失拟合公式和所述滤网压差得到进气滤网的标准压降损失和实际压降损失，并根据所述标准压降损失和实际压降损失得到进气滤网的性能退化系数；

48、检测结果输出模块，用于比较所述性能退化系数与预设报警范围预值的数值大小，并根据数值比较结果输出得到更换进气滤网的报警信号。

49、本发明实施例的燃气轮机压气机进气滤网运行监测方法和装置，实现进气滤网性能与燃机实际运行工况和大气环境的解耦，可及时、准确反映不同运行工况以及环境温度下进气滤网的性能退化程度，为进气滤网的维护提供参考。

50、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。