1.本发明涉及压气机入口精过滤器技术领域，尤其是涉及一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法。
背景技术：
2.燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机在空气和燃气的主要流程中，只有压气机、燃烧室和燃气涡轮这三大部件组成的燃气轮机循环，通称为简单循环。
3.燃气轮机在运行过程中，压气机入口吸入的空气需满足清洁度要求。为了达到清洁度要求，压气机入口设置一套过滤系统，主要包括粗过滤器、精过滤器，粗过滤器可以在线更换，精过滤器无法在线更换。在现有技术条件下，压气机入口精过滤器更换依据主要是机组计划长周期运行前进行更换。但由于运行中的的各种不确定性因素，根据机组计划进行周期更换时，精过滤器的使用状况并不一致，存在精过滤器提前损坏或达到更换周期时精过滤器仍能长时间使用的情况，因此，需要一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法，在线科学评估精过滤器使用寿命，合理确定精过滤器更换频次。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法，解决压气机入口精过滤器使用寿命无法在线监测，更换周期不确定的问题。
5.本发明提供了一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法，所述方法包括：
6.获取燃气轮机的初始烟气流量、累计烟气量、初始天然气流量和累计天然气量；
7.根据所述初始烟气流量与所述初始天然气流量确定燃气轮机压气机入口精过滤器过滤的初始空气流量，根据所述累计烟气量与所述累计天然气量确定燃气轮机压气机入口精过滤器过滤的累计空气量；
8.获取燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差，根据所述初始压差和所述初始空气流量确定初始流量压差系数r0，并根据所述累计空气量确定流量压差系数r1；
9.获取燃气轮机压气机入口空气质量，根据所述空气质量确定质量压差系数r2；
10.根据所述初始流量压差系数r0、所述流量压差系数r1和所述质量压差系数r2确定精过滤器的使用系数r的函数；
11.预设有精过滤器的压差阈值和空气流量阈值，根据所述压差阈值和空气流量阈值确定精过滤器的使用系数阈值，并基于所述使用系数r的函数确定燃气轮机压气机入口精过滤器可过滤空气量；
12.根据所述可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命。
13.在本技术的一些实施例中，所述初始空气流量为所述初始烟气流量与所述初始天然气流量的差值；
14.所述初始空气流量根据下式计算：q
a0
＝q
s0-q
n0
；
15.其中，q
a0
表示初始空气流量，q
s0
表示初始烟气流量，q
n0
表示初始天然气流量。
16.在本技术的一些实施例中，所述累计空气量为所述累计烟气量与所述累计天然气量的差值；
17.所述累计空气量根据下式计算：qa＝q
s-qn；
18.其中，qa表示累计空气量，qs表示累计烟气量，qn表示累计天然气量。
19.在本技术的一些实施例中，根据所述初始压差和所述初始空气流量确定初始流量压差系数r0，包括：
20.确定燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差p0；
21.基于压差流量关系，根据所述初始压差p0和所述初始空气流量q
a0
确定初始流量压差系数r0；
22.所述初始流量压差系数r0的计算式为：r0＝p0/(q
a0
*q
a0
)；
23.其中，p0表示燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差，q
a0
表示初始空气流量。
24.在本技术的一些实施例中，根据所述累计空气量确定流量压差系数r1，包括：
25.确定所述累计空气量qa；
26.获取累计空气量对流量压差系数的影响因子η；
27.根据所述累计空气量qa和累计空气量对流量压差系数的影响因子η确定流量压差系数r1；
28.所述流量压差系数r1的计算式为：r1＝ηqa/1000；
29.其中，qa表示累计空气流量，η表示累计空气量对流量压差系数的影响因子。
30.在本技术的一些实施例中，获取燃气轮机压气机入口空气质量，根据所述空气质量确定质量压差系数r2，包括：
31.所述空气质量包括空气湿度和空气质量指数；
32.根据所述空气湿度确定所述质量压差系数r2的第一影响因子r21；
33.根据所述空气质量指数确定所述质量压差系数r2的第二影响因子r22；
34.根据所述第一影响因子和所述第二影响因子确定所述质量压差系数r2。
35.在本技术的一些实施例中，所述质量压差系数r2的计算式为：
[0036][0037]
其中，ri
21
表示第i天的第一影响因子；ri
22
表示第i天的第二影响因子，n表示精过滤器运行天数。
[0038]
在本技术的一些实施例中，所述使用系数r的函数为：
[0039][0040]
其中，p0表示燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差，q
a0
表示初始空气流量，η表示累计空气流量对流量压差系数的影响因子，qa表示累计空气流量，ri
21
表示第i天的第一影响因子；ri
22
表示第i天的第二影响因子，n表示精过滤器运行天数，n表示精过滤器运行天数。
[0041]
在本技术的一些实施例中，预设有精过滤器的压差阈值p
t
和空气流量阈值q
t
，根据压差流量关系确定精过滤器的使用系数阈值r
t
；
[0042]
所述使用系数阈值r
t
根据下式计算：
[0043]rt
＝p
t
/(q
t
*q
t
)；
[0044]
基于所述使用系数阈值r
t
，根据所述使用系数r的函数计算燃气轮机压气机入口精过滤器可过滤空气量。
[0045]
在本技术的一些实施例中，根据所述可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命，包括：
[0046]
根据所述可过滤空气量与所述累计空气量之间的差值确定精过滤器的剩余可过滤空气量；
[0047]
根据预设的空气流量阈值和剩余可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命。
[0048]
本发明提供了一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法，通过实时监测燃气轮机的烟气流量、天然气流量以及压气机入口精过滤器压差，并根据获取的数据确定初始流量压差系数r0和流量压差系数r1，获取燃气轮机压气机入口空气质量，根据所述空气质量确定质量压差系数r2；并根据以上系数确定精过滤器的使用系数r的函数，通过预设有精过滤器的压差阈值和空气流量阈值确定精过滤器的使用系数阈值，基于使用系数r的函数确定燃气轮机压气机入口精过滤器可过滤空气量；根据所述可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命。
[0049]
首先在压气机精过滤器刚投入使用时，获取精过滤器的初始流量压差系数r0，并根据通过累计空气量确定流量压差系数r1，以及根据空气质量确定的质量压差系数r2，保证使用系数r的函数的准确性，且考虑到空气流量和控制质量对精过滤器使用寿命的影响，可准确预测精过滤器的使用寿命，结合机组运行情况，确定精过滤器的更换时间。实现在线科学评估精过滤器使用寿命，合理确定精过滤器更换频次，节约成本，同时保证机组的稳定运行。
[0050]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0051]
图1为本发明一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法的流程示意图。
具体实施方式
[0052]
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0053]
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的通常意义。
[0054]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合，而不排除其他元件或者物件。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指发明中任一部件或元件，不能理解为对发明的限制。术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
[0055]
实施例
[0056]
本发明提供了一种用于燃机压气机入口精过滤器使用寿命的评估方法，如图1所示，所述方法包括：
[0057]
s1，获取燃气轮机的初始烟气流量、累计烟气量、初始天然气流量和累计天然气量。
[0058]
s2，根据所述初始烟气流量与所述初始天然气流量确定燃气轮机压气机入口精过滤器过滤的初始空气流量，根据所述累计烟气量与所述累计天然气量确定燃气轮机压气机入口精过滤器过滤的累计空气量。
[0059]
s3，获取燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差，根据所述初始压差和所述初始空气流量确定初始流量压差系数r0，并根据所述累计空气量确定流量压差系数r1。
[0060]
s4，获取燃气轮机压气机入口空气质量，根据所述空气质量确定质量压差系数r2。
[0061]
s5，根据所述初始流量压差系数r0、所述流量压差系数r1和所述质量压差系数r2确定精过滤器的使用系数r的函数。
[0062]
s6，预设有精过滤器的压差阈值和空气流量阈值，根据所述压差阈值和空气流量阈值确定精过滤器的使用系数阈值，并基于所述使用系数r的函数确定燃气轮机压气机入口精过滤器可过滤空气量。
[0063]
s7，根据所述可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命。
[0064]
本发明通过确定空气流量和控制质量对精过滤器使用寿命的影响，准确预测精过滤器的使用寿命，结合机组运行情况，确定精过滤器的更换时间
[0065]
在本技术的一些实施例中，所述初始空气流量为所述初始烟气流量与所述初始天然气流量的差值。
[0066]
所述初始空气流量根据下式计算：q
a0
＝q
s0-q
n0
。
[0067]
其中，q
a0
表示初始空气流量，q
s0
表示初始烟气流量，q
n0
表示初始天然气流量。
[0068]
在本实施例中，根据天然气与空气燃烧的化学方程式即可得知，空气流量为烟气流量与天然气流量的差值。
[0069]
在本技术的一些实施例中，所述累计空气量为所述累计烟气量与所述累计天然气量的差值。
[0070]
所述累计空气量根据下式计算：qa＝q
s-qn。
[0071]
其中，qa表示累计空气量，qs表示累计烟气量，qn表示累计天然气量。
[0072]
在本实施例中，所述累计空气量可通过所述累计烟气量与所述累计天然气量之间的差值确定。
[0073]
所述累计空气量的获取方法还包括：
[0074]
获取实时空气流量q
as
，对所述实时空气流量q
as
进行积分运算，得到∫q
as
dt作为所
述累计空气量。
[0075]
在本技术的一些实施例中，根据所述初始压差和所述初始空气流量确定初始流量压差系数r0，包括：
[0076]
确定燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差p0。
[0077]
基于压差流量关系，根据所述初始压差p0和所述初始空气流量q
a0
确定初始流量压差系数r0。
[0078]
所述初始流量压差系数r0的计算式为：r0＝p0/(q
a0
*q
a0
)。
[0079]
其中，p0表示燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差，q
a0
表示初始空气流量。
[0080]
在本实施例中，由于压差与流量的平方成正比，根据压气机入口初始空气流量和精过滤器初始压差，即可得出初始流量压差系数r0。
[0081]
在本技术的一些实施例中，根据所述累计空气量确定流量压差系数r1，包括：
[0082]
确定所述累计空气量qa。
[0083]
获取累计空气量对流量压差系数的影响因子η。
[0084]
根据所述累计空气量qa和累计空气量对流量压差系数的影响因子η确定流量压差系数r1。
[0085]
所述流量压差系数r1的计算式为：r1＝ηqa/1000。
[0086]
其中，qa表示累计空气流量，η表示累计空气量对流量压差系数的影响因子。
[0087]
在本实施例中，累计空气量对流量压差系数的影响因子η为通过大量历史数据计算得到，η＝1.15。
[0088]
在本技术的一些实施例中，获取燃气轮机压气机入口空气质量，根据所述空气质量确定质量压差系数r2，包括：
[0089]
所述空气质量包括空气湿度和空气质量指数。
[0090]
根据所述空气湿度确定所述质量压差系数r2的第一影响因子r21。
[0091]
根据所述空气质量指数确定所述质量压差系数r2的第二影响因子r22。
[0092]
根据所述第一影响因子和所述第二影响因子确定所述质量压差系数r2。
[0093]
在本实施例中，空气湿度对质量压差系数r2的影响因子为第一影响因子r21，第一影响因子r21的取值如表1所示：
[0094]
表1空气湿度对质量压差系数r2的第一影响因子r21
[0095][0096]
空气质量指数确定质量压差系数r2的影响因子为第二影响因子r22，第二影响因子r22的取值如表2所示：
[0097]
表2空气质量指数对质量压差系数r2的第二影响因子r22
[0098][0099]
在本技术的一些实施例中，所述质量压差系数r2的计算式为：
[0100][0101]
其中，ri
21
表示第i天的第一影响因子；ri
22
表示第i天的第二影响因子，n表示精过滤器运行天数。
[0102]
在本实施例中，压气机入口空气湿度、空气质量指数aqi对精过滤器寿命影响不可逆。根据历史精过滤器使用状况以及大量的数据分析，不同的日平均空气湿度、不同的日平均空气质量指数对使用系数r的影响因子不同，而且两者共同对使用系数r的影响会产生叠加效应。
[0103]
在本技术的一些实施例中，所述使用系数r的函数为：
[0104][0105]
其中，p0表示燃气轮机压气机入口精过滤器的初始压差，q
a0
表示初始空气流量，η表示累计空气流量对流量压差系数的影响因子，qa表示累计空气流量，ri
21
表示第i天的第一影响因子；ri
22
表示第i天的第二影响因子，n表示精过滤器运行天数，n表示精过滤器运行天数。
[0106]
在本技术的一些实施例中，预设有精过滤器的压差阈值p
t
和空气流量阈值q
t
，根据压差流量关系确定精过滤器的使用系数阈值r
t
。
[0107]
所述使用系数阈值r
t
根据下式计算：
[0108]rt
＝p
t
/(q
t
*q
t
)。
[0109]
基于所述使用系数阈值r
t
，根据所述使用系数r的函数计算燃气轮机压气机入口精过滤器可过滤空气量。
[0110]
在本实施例中，当压气机入口精过滤器压差达到压差阈值p
t
时，需要更换精过滤器，因此需要保持压气机入口精过滤器压差小于压差阈值p
t
，空气流量阈值q
t
为燃气轮机在满负荷工况时的空气流量，根据压差阈值p
t
和空气流量阈值q
t
以及压差流量之间的关系确定使用系数阈值r
t
，使用系数阈值r
t
为使用系数的最大值，已知使用系数阈值r
t
，根据使用系数r的函数可计算精过滤器可过滤空气量，同时在计算过程中，空气质量可设置为历史平均空气质量，或者极端空气质量，根据需求进行设置。
[0111]
在本技术的一些实施例中，根据所述可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命，包括：
[0112]
根据所述可过滤空气量与所述累计空气量之间的差值确定精过滤器的剩余可过滤空气量。
[0113]
根据预设的空气流量阈值和剩余可过滤空气量确定精过滤器的使用寿命。
[0114]
最后应说明的是：以上所述的仅是本发明的优选实施方式，而不是全部的实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当指出，对于本领域的及任何熟悉本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思和本发明的原理的精神的前提下，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，及作出的若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。