王力

摘? ?要：該文針對(duì)M701F3型燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，從進(jìn)氣系統(tǒng)壓力損失和進(jìn)氣過濾器過濾精度對(duì)燃機(jī)運(yùn)行的影響分別進(jìn)行闡述。根據(jù)分析和研究結(jié)論制定改造方案解決實(shí)際生產(chǎn)過程中存在的具體問題，使用袋式過濾器替代原板式過濾器，將初效過濾器的面積提高了數(shù)十倍，極大的提高了初效過濾的容塵能力，實(shí)現(xiàn)了初效過濾對(duì)精過濾的長(zhǎng)期有效保護(hù)，同時(shí)提高初效過濾器和精過濾器的過濾精度。進(jìn)氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更加高效的過濾和使用壽命的延長(zhǎng)，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)改造方案可提高燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)可靠性同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：M701F3型燃?xì)廨啓C(jī);進(jìn)氣系統(tǒng);壓力損失;過濾器;改造

中圖分類號(hào)：TK478? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)一般包括了多級(jí)過濾，進(jìn)氣系統(tǒng)的壓損將造成壓氣機(jī)進(jìn)口壓力低于大氣壓力，壓氣機(jī)耗功增加，透平的出力將更多的消耗在壓氣機(jī)，其次進(jìn)氣壓力降低使空氣比體積增加，空氣流量減少。進(jìn)氣系統(tǒng)壓力損失變大將使燃機(jī)的出力和效率將同時(shí)下降。

燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的功能主要是對(duì)進(jìn)入燃機(jī)壓氣機(jī)的空氣進(jìn)行預(yù)處理，確保相對(duì)潔凈的空氣進(jìn)入壓氣機(jī)和燃機(jī)透平，未過濾掉的塵粒將沖刷壓氣機(jī)和透平葉片或造成結(jié)垢，最終將降低燃機(jī)效率和出力。

1 某廠M701F3型燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)組成和運(yùn)行情況

燃?xì)廨啓C(jī)采用二級(jí)過濾，進(jìn)氣量651 kg/s，初效過濾器運(yùn)行壓差不高于450 Pa，精過濾器運(yùn)行壓差不高于850 Pa，精過濾器設(shè)計(jì)過濾等級(jí)F8，初效過濾器板式過濾器，過濾等級(jí)G4。

1.1 運(yùn)行中精過濾器存在的問題

精過濾器使用壽命短，運(yùn)行壓差高，使用壽命約3 000 h，遇到雨霧天氣，過濾器壓差急劇上升，天氣轉(zhuǎn)好后壓差也無法恢復(fù)初始狀態(tài)，長(zhǎng)期在高壓差狀態(tài)下運(yùn)行，嚴(yán)重影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。精過濾器過濾精度較低，無法滿足低能耗高精度的要求，大量的灰塵顆粒進(jìn)入燃機(jī)內(nèi)部，易造成燃機(jī)葉片積垢，造成壓氣機(jī)效率下降。

1.2 運(yùn)行中初效過濾器存在的問題

初效板式過濾器未對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)精過濾器形成有效保護(hù)，過濾面積小容塵能力差，運(yùn)行壓差高，經(jīng)統(tǒng)計(jì)過濾器使用壽命約1 500 h。初效過濾器長(zhǎng)期保持在高壓差狀態(tài)下運(yùn)行，造成進(jìn)氣壓力損失增加。

2 進(jìn)氣系統(tǒng)相關(guān)分析

2.1 進(jìn)氣系統(tǒng)壓力損失對(duì)燃機(jī)的影響

燃機(jī)壓力保持系數(shù)Φ= ΦC×Φr×Φt壓氣機(jī)進(jìn)氣壓力保持系數(shù)ΦC=Pa-△p1*/Pa， 由以上公式可知，如燃燒室壓力保持系數(shù)Φr和排氣壓力保持系數(shù)Φt不變，進(jìn)氣系統(tǒng)壓力損失△p1*變大將使燃機(jī)壓力保持系數(shù)Φ變小。

曲線說明：

除變量外的其他影響因數(shù)都是一般技術(shù)水平，與M701F3機(jī)型不完全一致。

抽氣系數(shù)μcl=0.04;燃燒效率ηf=0.98。

渦輪效率ηt=0.91;壓氣機(jī)壓比πi=20。

壓力保持系數(shù)? ?循環(huán)溫比 τ=5.5;壓氣機(jī)效率ηc=0.89。

機(jī)械效率ηm=0.99。

如圖1所示，簡(jiǎn)單循環(huán)燃機(jī)壓力保持系數(shù)約0.92～0.96，根據(jù)大氣壓力修正曲線壓力保持系數(shù)在該區(qū)間變化0.05對(duì)應(yīng)燃機(jī)效率變化0.01，根據(jù)壓力保持系數(shù)計(jì)算公式得出，兩級(jí)過濾器總壓差在1 200 Pa（高壓差）與400 Pa（低壓差）對(duì)比壓力保持系數(shù)相差約0.008，對(duì)應(yīng)燃機(jī)效率變化約0.0016，燃機(jī)功率變化0.01。

2.2 進(jìn)氣過濾器過濾精度對(duì)燃機(jī)的影響

過濾器過濾精度低，會(huì)造成空氣中較多塵粒進(jìn)入燃機(jī)，部分塵粒雜質(zhì)將造成壓氣機(jī)葉片結(jié)垢。在壓氣機(jī)眾多的實(shí)效模式中，結(jié)垢造成的壓氣機(jī)性能退化達(dá)到70%～85%。大顆粒的塵粒也將沖刷葉片造成磨損，壓氣機(jī)的葉片結(jié)垢或磨損均改變了葉片型線，使壓氣機(jī)的壓比、效率下降低，壓氣機(jī)性能曲線的變化也會(huì)造成燃機(jī)喘振裕度的降低。

對(duì)燃機(jī)效率和出力的影響：參考原件特性對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)性能的影響，壓氣機(jī)效率每下降1%，機(jī)組效率下降2.3%，燃機(jī)比功下降2.3%。

3 M701F3燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)改造

初效過濾器由板式改造為袋式，不改變進(jìn)氣口布置增大過濾面積，降低系統(tǒng)壓損，因過濾效果得到改善，空氣中更多塵粒等雜質(zhì)將被初效過濾器攔截，減輕精過濾器負(fù)擔(dān)，同時(shí)因初效過濾器面積提高了幾十倍，容塵能力得到極大提高。

精過濾器部分，通過增加過濾面積和改變?yōu)V材降低初始濾芯運(yùn)行阻力，過濾等級(jí)提高至F9，對(duì)0.4 μm的粒子初始過濾效率不低于70%，平均效率提高5%，以M701F3型燃機(jī)為例，僅考慮平均效率的影響，每1 000 h進(jìn)入壓氣機(jī)和透平的塵顆將減少約10 kg（空氣總懸浮物濃度80μg/m?）。

精過濾器在雨霧天氣壓差快速上漲原因是主要成份為木漿的濾芯在潮濕環(huán)境下，遇水膨脹，過濾器內(nèi)部變形，且變形是不可逆的，無法通過反吹掃恢復(fù)性能，過濾器快速失效。該問題可通過選擇抗?jié)裥阅芰己玫臑V材得到控制。

4 改造后效果

2016年某機(jī)組完成改造，初效過濾器初始?jí)毫p失下降120 Pa，平均壓力損失下降約300 Pa，使用壽命可達(dá)到5000 h，較板式初效過濾器使用壽命（1 500 h）提高3倍以上。同時(shí)提高了燃機(jī)的效率和出力。

精過濾器提高過濾等級(jí)后，粗略計(jì)算每運(yùn)行1 000 h進(jìn)入燃機(jī)的塵顆將減少10 kg，壓氣機(jī)效率、燃機(jī)效率和出力的下降幅度將得到改善，減少了燃機(jī)水洗的頻率。

5 結(jié)語

燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)過濾器的選用和布置對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)熱效率和出力有較大的影響，因燃?xì)廨啓C(jī)的部分性能曲線屬制造商保密內(nèi)容，文中部分計(jì)算不能完全精確，但對(duì)工程實(shí)踐仍具有參考意義。通過對(duì)初濾的改造以及合理選擇精過濾器能夠降低進(jìn)氣系統(tǒng)壓損和降低空氣中塵粒對(duì)壓氣機(jī)和透平的影響，燃?xì)廨啓C(jī)在濕度大的區(qū)域運(yùn)行應(yīng)選擇抗?jié)裥阅芰己玫倪^濾器。

參考文獻(xiàn)

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