一种燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置及测试方法
技术领域

本发明涉及燃机进气过滤技术领域，具体涉及一种燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置及测试方法。

背景技术

当前我国燃机电厂一般照搬国外燃机OEM主机厂家和进气过滤系统制造厂家的设计经验，空气进气系统采用不同过滤器配置组合的单面或多面进气的卧式布置方式；通过燃机进气系统各级过滤器过滤等级的配置，计算出各级过滤器的过滤精度，在保证机组安全性和经济性能的基础上，科学指导精滤在现有的基础上延长更多的使用时间，节约进气系统的维护费用和更换成本，减少耗材使用，具有显著的经济、社会和环境效益。但各个电厂都是在尝试着逐渐延长滤芯的使用时间，但是并没有通过计算、试验科学分析进气系统配置的可靠性和合理性。

当前进气过滤系统采用不同过滤等级及类型的多级配置组合方式，为了保护精滤，一般在精滤前布置一级袋式粗滤，这类粗滤一般具有进气阻力低、过滤效率低、容尘量低以及结构强度低等特点和缺点；因容尘量小阻力增长快，电厂需要经常性进行更换以维持该级较低过滤压差和保护精滤，给生产运营带来一定的时间成本和经济成本损失。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置及测试方法。

本发明公开了一种燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置，包括测试管道，所述测试管道按照空气流动方向包括依次相互连通的进气室、静态过滤室、动态过滤室、脉冲反吹室、流量测试室以及风机室；

其中，所述进气室内设有加湿器、发尘器和气溶胶发生器，所述静态过滤室设有静态过滤器且在所述静态过滤室入口处设有上游粒子计数器，所述动态过滤室设有动态过滤器且所述动态过滤室入口处设有中游粒子计数器，所述脉冲反吹室内设有气流散射器、下游粒子计数器和所述高效过滤器，所述气流散射器的喷吹方向平行正对空气进气方向，所述高效过滤器设于所述脉冲反吹室的出口，所述流量测试室内设有流量计，所述风机室设有引风机。

优选的是，所述进气室和所述脉冲反吹室内均设有压力、温度、湿度传感器。

优选的是，所述压力、温度、湿度传感器均设于所述测试管道的内壁。

优选的是，所述上游粒子计数器、所述中游粒子计数器和所述下游粒子计数器均为光学粒子计数器。

优选的是，所述上游粒子计数器、所述中游粒子计数器和所述下游粒子计数器均设置在所述测试管道中心位置处，采样头的气流入口平行正对空气进气方向。

优选的是，所述进风室的高度大于所述静态过滤室、动态过滤室、脉冲反吹室、流量测试室以及风机室的高度。

本发明还提供一种上述燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置的测试方法，包括：

预先设置测试实验的进气流量；

启动引风机，空气进入进气室；

根据所述测试实验的性能测试，对应启动设于所述进气室的加湿器、发尘器或/和气溶胶发生器；

在所述引风机的作用下，所述空气依次通过静态过滤室、动态过滤室、脉冲反吹室、流量测试室，最后通过风机室排出；

并在此过程中，监测并采集测试前后的空气参数，根据采样参数，得到对应的性能。

优选的是，包括阻力性能测试、过滤性能测试、容尘性能及反吹复原性能测试和耐湿性能测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明用于组合式进气过滤器阻力性能、容尘性能、反吹复原性能、耐湿性能、过滤性能等性能参数的测试，以及组合过滤装置中每个单元及整个过滤系统的性能评价；且可调节试验空气的温湿度、含水量和粉尘浓度，可为燃机用户根据机组实际进气环境或极端条件下评价和选用进气过滤器性能提供方法。

附图说明

图1为本发明燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置的结构示意图；

图2为本发明燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置中阻力随喂尘量变化曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

参照图1，本发明提供一种燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置包括测试管道，测试管道按照空气流动方向包括依次相互连通的进气室A、静态过滤室B、动态过滤室C、脉冲反吹室D、流量测试室E以及风机室F；

具体地，该测试管道可以为一体成型，也可以通过各个管道相互连接，若相互连接，则每个室之间通过气动插销锁紧且之间设有密封圈进行密封。

进一步地，进气室A内设有加湿器1、发尘器和气溶胶发生器2，静态过滤室B设有静态过滤器5且在静态过滤室B入口处设有上游粒子计数器4，动态过滤室C设有动态过滤器8且动态过滤室C入口处设有中游粒子计数器6，脉冲反吹室D内设有气流散射器9、下游粒子计数器11和高效过滤器12，气流散射器9的喷吹方向平行正对空气进气方向，高效过滤器12设于脉冲反吹室D的出口，流量测试室E内设有流量计13，风机室F设有引风机14。

再进一步地，进气室A和脉冲反吹室D内均设有压力、温度、湿度传感器。压力、温度、湿度传感器在图中为3、7和10，其位于不同的室内。且压力、温度、湿度传感器均设于测试管道的内壁；为了测量的精确性，每个测点带有多个沿着壁面周边均匀分布的并联静压测口。各管段材料应导电并接地，且具有足够的强度以保证工作压力下不变形。为了便于观察，过滤段采用透明的玻璃材料。

在本实施例中，涉及的过滤器为滤袋或板框式过滤器。上游粒子计数器4、中游粒子计数器6和下游粒子计数器11均为光学粒子计数器。上游粒子计数器4、中游粒子计数器6和下游粒子计数器11均设置在测试管道中心位置处，采样头的气流入口平行正对空气进气方向。气流散射器9可以采用0.6MPa-0.7MPa脉冲压缩空气对动态过滤室C进行喷吹，气流散射器9的喷吹方向平行正对空气进气方向。引风机14的可控流量为0-5000m 3/h。

进一步地，进风室的高度大于静态过滤室B、动态过滤室C、脉冲反吹室D、流量测试室E以及风机室F的高度。这样设置方便空气进入。

本发明还提供一种上述燃机组合式空气进气过滤器性能测试装置的测试方法，包括：

预先设置测试实验的进气流量；

启动引风机14，空气进入进气室A；

根据测试实验的性能测试，对应启动设于进气室A的加湿器1、发尘器或/和气溶胶发生器2；

在引风机14的作用下，空气依次通过静态过滤室B、动态过滤室C、脉冲反吹室D、流量测试室E，最后通过风机室F排出；

并在此过程中，监测并采集测试前后的空气参数，根据采样参数，得到对应的性能。

实施例1

阻力性能测试

根据在ISO工况下燃机进气流量和进气系统中过滤器数量，计算流经每套过滤器装置的额定风量。调整该装置中引风机14的风量至额定风量，控制进气空气温湿度至ISO工况，记录额定风量下的静态过滤器5、动态过滤器8及整个装置的初阻力值，分别为P 1、P 2和P 3。同时可根据燃机实际进气环境调整进气温湿度，测试过滤器的阻力。

实施例2

过滤性能测试

过滤器的效率测量中使用DEHS(癸二酸二辛酯气溶胶液滴)，可控粒径范围为0.2μm～3.0μm。在额定进气流量下，气溶胶发生器2控制喷入足够浓度的DEHS。

根据燃机主机进气空气质量控制要求，对于0.4um粒径进行测试。按下式计算静态、动态过滤器8及组合过滤效率分别为E j、E d和Et、：

式中：N 1为上游粒子计数；N 2为中游粒子计数；N 3为下游粒子计数。

实施例3

容尘性能及反吹复原性能测试

采用气溶胶发生器2进行容尘性能试验。气溶胶发生器2中接入压缩空气喷射器和发尘器，喷射器利用压缩空气将发尘器中的粉尘吹散，通过发生器喂尘管将粉尘直接注入进气室A。测试中选用极细人工尘的浓度为35mg/m 3。随着人工尘在过滤器上逐渐积累，测量静态及动态过滤室C及整个测试管道在容尘阶段不少于5个状态点的阻力和效率变化。整个测试管道阻力升至450P时终止试验。

测试期间应期间匀速地向受试过滤器发送人工尘，且可根据燃机实际进气环境调整进气温湿度，测试在不同进气温湿度下不同容尘阶段过滤器容尘量、阻力和效率的变化。

如需测试并评价反吹复原性能时，在过滤器容尘阶段阻力升至终阻力450Pa后，启动气流散射器9，利用0.4Mpa-0.6Mpa可调压力范围内的脉冲压缩空气对筒式过滤器进行反吹。测量一定脉冲频次及反吹时间下，过滤器阻力及效率的变化情况。

实施例4

耐湿性能测试

利用喷雾加湿器1控制进入进气室A的空气湿度及含水量，测试在高湿和特定含水量空气下的过滤器阻力随时间的变化情况，同时可以测试在高湿下过滤器过滤效率及容尘等性能变化。空气湿度及含水量的数值根据燃机在海洋平台、沿海或雨水季节等实际进气环境确定。

实施例5

能效的评估

测试管道的能耗是体积风量、风机效率、运行时间和平均阻力的函数。运行期间，测试管道的阻力随容尘而增加，利用测试时间段的阻力积分平均值计算出组合式进气过滤器能耗。能效公式为：

其中，W为能耗，kWh；规定q v为单位体积风量，取0.944m 3/s，t为年运行时间，取6000h，η为风机效率，取50％， 为组合式进气过滤器平均阻力，Pa。

容尘性能测试试验期间，阻力曲线上不少于5个数据点。采用4阶多项式Δp＝a·m 4+b·m 3+c·m 2+d·m+Δp i拟合阻力曲线，其中，a，b，c，d为常数，Δp i是风量q v＝3 400m 3/h＝0.944m 3/s时干净过滤器的初阻力。使用下式计算平均阻力：

式中，a、b、c、d用以拟合阻力曲线的4阶多项式中的常数；M x是负荷尘的规定量，用以模拟过滤器运行一年的情况。对燃机用组合式过滤器，取M F＝100g。计算过滤器在额定风量下的年能耗W。

燃机进气过滤系统实际能耗＝标准能耗*(实际风量/标准风量)*(实际风量下初阻力/标准风量下初阻力)。通过上述测试评价试验及结果，可以评价燃机不同过滤式组合配置在燃机实际运行环境下的阻力性能、过滤效率及容尘性能、耐湿性能以及全年能耗值，可为燃机电厂选用过滤器及不同的配置组合提供科学方法。

具体地，试验风量3 400m 3/h，测试过滤器性能如表1所示。

表1

阻力随ASHRAE喂尘量变化试验数据如表2所示。

表2

根据表2数据，在3400m 3/h时的初阻力 拟合曲线如图2所示。各项中的常数为：

a＝-1.246426·10 -9Pa/g 4；b＝-5.871401·10 -8Pa/g 3；

c＝1.166031·10 -3Pa/g 2；d＝0.2879301Pa/g；

当M x＝M f＝100g时，平均阻力 得出年能耗W＝1074kWh。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。