西門子SGT6-5000F燃氣輪機進氣濾脈沖反吹系統邏輯優化

李金澤

摘 要：西門子SGT6-5000F（5）燃氣輪機壓氣機和發電機對進氣空氣質量有嚴格要求。文章介紹了沙特阿拉伯扎瓦爾電廠SGT6-5000F（5）燃氣輪機壓氣機和發電機進氣濾脈沖反吹系統及其運行方式，結合機組運行實踐，并對發電機進氣濾脈沖反吹系統邏輯進行了優化，提高了設備使用壽命。

關鍵詞：燃氣輪機;進氣濾脈沖反吹系統;灰塵收集器;邏輯優化

中圖分類號：TK477 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）01-025-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.010

西門子SGT6-5000F（5）燃氣輪機以空氣及燃氣為工質，其進口空氣質量和純凈度是提高燃氣輪機性能和可靠性的前提。當進口空氣濾網因污臟被堵塞時，進氣濾網壓差大，進氣壓力損失將顯著增大。進氣壓力降低后，在保持燃氣輪機循環最高壓力（即壓氣機出口壓力）不變時，壓氣機的比功必須增加，這時出力將更多地消耗于帶動壓氣機，導致燃氣輪機的功率和效率降低。另外，進口壓力降低會使空氣的比容增加，空氣質量流量減少，也將導致機組輸出功率降低。因此，燃機進氣濾網壓差大會從兩方面引起燃氣輪機輸出功率的降低，進氣過濾系統對燃氣輪機電廠的經濟性有較大影響。

西門子SGEN6-1000A燃機發電機冷卻采用空冷方式。大氣環境中的空氣經過發電機進氣濾網進入發電機罩殼，冷卻發電機內部，然后經排氣管道排出。該系統是由發電機自身旋轉而為空氣流通提供動力源。機組長時間穩定運行，空氣中大部分灰塵、異物等會吸附在濾網上，降低冷卻空氣流量，影響發電機冷卻效果。那么，就需要進氣脈沖反吹裝置來清理濾網上的灰塵、異物。

為了保持燃機進氣濾網和發電機進氣濾網清潔，降低濾網壓差，扎瓦爾燃機電廠的燃機和燃機發電機均設計了濾網脈沖反吹系統。

1 進氣濾脈沖反吹系統工作流程

壓氣機進氣濾和發電機進氣濾都有兩臺脈沖空壓機，脈沖空壓機產生的壓縮空氣進入反吹母管，再經反吹電磁閥組的得電失電（一個電磁閥控制脈沖反吹的兩個噴嘴），瞬間釋放壓縮空氣，使壓縮空氣以脈沖形式經噴嘴依次反吹每個脈沖濾網，將附著在濾網上的灰塵吹落。吹落的灰塵經除灰管道進入灰塵收集器除灰，最終達到清理進氣濾網的目的。

2 燃氣輪機壓氣機進氣濾脈沖反吹系統

對燃氣輪機進氣過濾系統的基本要求是：進入燃氣輪機的空氣必須進行處理，濾除雜質，以改善燃氣輪機壓氣機進口的空氣質量，并將進口壓降保持在允許范圍內，確保燃氣輪機的性能。

沙特阿拉伯扎瓦爾電廠燃氣輪機由德國西門子公司提供，型號為SGT6-5000F（5），燃機壓氣機進氣濾及脈沖反吹系統主要包括：進氣室、脈沖濾、精濾、兩臺脈沖空壓機、除灰螺桿風機、灰塵收集系統等。

沙特阿拉伯扎瓦爾電廠燃氣輪機進氣系統采用立式二面迎風進氣裝置，由唐納森（Donaldson）公司提供，設計額定流量為31.598m3/min，最大進氣溫度80℃，有728對濾筒。立式過濾室上配置了脈沖反吹系統，用來清潔脈沖濾網。壓氣機進氣濾脈沖反吹系統有兩臺脈沖空壓機（MBL20AN001，MBL21AN001），一臺運行，另一臺備用，脈沖反吹系統提供壓縮空氣脈沖，使空氣暫時反向流過濾芯，驅除積聚在濾芯進氣側的積灰，從而延長濾芯的使用壽命，有助于保持過濾器效率[1]。脈沖清洗系統使用的純凈干燥空氣，由兩臺脈沖空壓機提供，空氣經脈沖空壓機壓縮后，經過干燥器和過濾器進行干燥過濾，進入儲氣罐，再經儲氣罐進入反吹母管，儲氣罐出口壓力105psi～115psi。

燃氣輪機進氣濾脈沖反吹有兩種模式，自動模式和手動模式。

當脈沖空壓機正常運行時，燃氣輪機進氣濾可以在自動模式下按以下三種情況進行自動反吹：

定時模式反吹。由操作員設置每天的反吹時間，每天8時和20時各反吹1h，控制器能夠使進氣濾脈沖反吹系統執行正常的清洗循環[2]。

進入壓氣機的空氣相對濕度超過80%，進氣濾脈沖反吹系統將啟動脈沖清洗，不管是否在回避脈沖時段，進氣濾脈沖反吹系統都將啟動，直至相對濕度下降至設定值70%，反吹停止[3]。

壓氣機進氣系統脈沖濾網壓差大于6.8mbar，將觸發差壓開關，不管是否在回避脈沖時段，進氣濾脈沖反吹系統都將啟動進行反吹，直至差壓降到5.6mbar以下，反吹停止。否則，進氣濾脈沖反吹系統在機組停機更換進氣濾網前，將一直保持在連續脈沖反吹模式。

當脈沖空壓機正常運行時，燃氣輪機進氣濾在手動模式下，進氣濾脈沖反吹系統會一直啟動進行反吹，直至手動模式退出。建議機組在每次停機時，都要投入手動模式進行反吹，因為停機后壓氣機無進氣，進氣空氣流速為0，反吹效果更好[4]。

3 燃機發電機進氣濾脈沖反吹系統

沙特阿拉伯扎瓦爾電廠燃機發電機由德國西門子公司提供，型號為SGEN6-1000A，發電機進氣濾脈沖反吹系統主要包括：進氣室、脈沖濾網、靜態濾網、兩臺脈沖空壓機、灰塵收集系統等。發電機自身旋轉為冷卻空氣流通提供動力源。

發電機進氣濾脈沖反吹系統有兩臺脈沖空壓機（MKA30AN001 ，MKA31AN001），一臺運行，另一臺備用，脈沖空壓機把脈沖空氣壓縮至145psi～175psi存入儲氣罐中。后經干燥器干燥，調壓閥調節至90psi，再經反吹電磁閥組的得電失電，使壓縮后的空氣以脈沖形式依次吹掃每個脈沖濾網。吹落的灰塵經除灰管道被灰塵收集器收集清除，最終達到清理脈沖濾網的目的，使進入到發電機內部的冷卻空氣更加純凈，提高冷卻效果。發電機進氣濾脈沖反吹系統能使機組可以長時間穩定運行，不致因為濾網壓差高而停機處理。

4 發電機進氣濾脈沖反吹系統存在的問題及修改建議

當壓氣機進氣濾或發電機進氣濾反吹系統運行時，灰塵收集器會自動啟動運行，及時將反吹下來的灰塵從除灰管道吸出，防止除灰管道因灰塵過多而堵塞。

查詢邏輯可知：壓氣機進氣濾反吹投入或發電機脈沖濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱），都會觸發灰塵收集器自動運行。邏輯圖如圖1所示。

由于現機組大部分發電機進氣濾脈沖反吹系統存在問題無法及時停機處理（如脈沖空壓機故障、反吹電磁閥等故障缺少備件），在壓氣機進氣濾反吹未投入時，當發電機脈沖濾壓差達到反吹值而反吹未投入，灰塵收集器仍然啟動。此時，灰塵收集器沒有發揮到作用，長期運行會影響其性能及使用壽命。

建議將觸發灰塵收集器自動運行的其中一個條件，即“發電機脈沖濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱）”改為“發電機脈沖濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱）和脈沖濾反吹已投入”共同觸發。

脈沖濾反吹投入時，發電機脈沖空壓機必須在運行狀態，但是發電機脈沖空壓機運行狀態無通訊信號，只有脈沖儲氣罐壓力低信號。經過試驗得出，可根據脈沖儲氣罐壓力低信號判斷發電機脈沖空壓機是否運行（當脈沖儲氣罐壓力低信號變為0時，發電機脈沖空壓機肯定在運行狀態;當脈沖儲氣罐壓力低信號變為1時，發電機脈沖空壓機在停運狀態）。因此，“脈沖濾反吹已投入”等同于“脈沖儲氣罐壓力正常”。

修改后的邏輯如圖2所示。邏輯修改后，當發電機進氣濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱）且發電機脈沖空壓機正常運行，脈沖濾反吹系統投入，灰塵收集器運行。當發電機進氣濾壓差達到反吹值（2.25英寸水柱），發電機脈沖空壓機未能正常運行，脈沖濾反吹系統未投入，灰塵收集器不運行。這樣，灰塵收集器才能發揮到作用。

5 結語

發電機進氣濾脈沖反吹系統邏輯修改后，避免了因發電機反吹系統問題造成的灰塵收集器長時間空轉，延長灰塵收集器使用壽命，節省材料消耗，提高了機組經濟性。

參考文獻

[1] 俞立凡，方煒.9FA燃氣輪機進氣過濾系統的運行及改進[J].浙江電力，2007，26（6）：11-13.

[2] 趙源博，王宇飛.淺談燃氣輪機壓氣機進氣系統的清潔與維護問題[J].科技致富向導，2011（9）：220.

[3] 駱桂英，俞立凡.燃氣輪機進氣過濾系統的運行[J].發電設備，2008，22（5）：36-38.

[4] 沈明亮，種苗奇.燃機進氣系統的運行和維護[J].中國科技縱橫，2018（14）：43-45.