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一種燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置及測試方法
技術領域

本發明涉及燃機進氣過濾技術領域，具體涉及一種燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置及測試方法。

背景技術

當前我國燃機電廠一般照搬國外燃機OEM主機廠家和進氣過濾系統制造廠家的設計經驗，空氣進氣系統采用不同過濾器配置組合的單面或多面進氣的臥式布置方式；通過燃機進氣系統各級過濾器過濾等級的配置，計算出各級過濾器的過濾精度，在保證機組安全性和經濟性能的基礎上，科學指導精濾在現有的基礎上延長更多的使用時間，節約進氣系統的維護費用和更換成本，減少耗材使用，具有顯著的經濟、社會和環境效益。但各個電廠都是在嘗試著逐漸延長濾芯的使用時間，但是并沒有通過計算、試驗科學分析進氣系統配置的可靠性和合理性。

當前進氣過濾系統采用不同過濾等級及類型的多級配置組合方式，為了保護精濾，一般在精濾前布置一級袋式粗濾，這類粗濾一般具有進氣阻力低、過濾效率低、容塵量低以及結構強度低等特點和缺點；因容塵量小阻力增長快，電廠需要經常性進行更換以維持該級較低過濾壓差和保護精濾，給生產運營帶來一定的時間成本和經濟成本損失。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供一種燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置及測試方法。

本發明公開了一種燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置，包括測試管道，所述測試管道按照空氣流動方向包括依次相互連通的進氣室、靜態過濾室、動態過濾室、脈沖反吹室、流量測試室以及風機室；

其中，所述進氣室內設有加濕器、發塵器和氣溶膠發生器，所述靜態過濾室設有靜態過濾器且在所述靜態過濾室入口處設有上游粒子計數器，所述動態過濾室設有動態過濾器且所述動態過濾室入口處設有中游粒子計數器，所述脈沖反吹室內設有氣流散射器、下游粒子計數器和所述高效過濾器，所述氣流散射器的噴吹方向平行正對空氣進氣方向，所述高效過濾器設于所述脈沖反吹室的出口，所述流量測試室內設有流量計，所述風機室設有引風機。

優選的是，所述進氣室和所述脈沖反吹室內均設有壓力、溫度、濕度傳感器。

優選的是，所述壓力、溫度、濕度傳感器均設于所述測試管道的內壁。

優選的是，所述上游粒子計數器、所述中游粒子計數器和所述下游粒子計數器均為光學粒子計數器。

優選的是，所述上游粒子計數器、所述中游粒子計數器和所述下游粒子計數器均設置在所述測試管道中心位置處，采樣頭的氣流入口平行正對空氣進氣方向。

優選的是，所述進風室的高度大于所述靜態過濾室、動態過濾室、脈沖反吹室、流量測試室以及風機室的高度。

本發明還提供一種上述燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置的測試方法，包括：

預先設置測試實驗的進氣流量；

啟動引風機，空氣進入進氣室；

根據所述測試實驗的性能測試，對應啟動設于所述進氣室的加濕器、發塵器或/和氣溶膠發生器；

在所述引風機的作用下，所述空氣依次通過靜態過濾室、動態過濾室、脈沖反吹室、流量測試室，最后通過風機室排出；

并在此過程中，監測并采集測試前后的空氣參數，根據采樣參數，得到對應的性能。

優選的是，包括阻力性能測試、過濾性能測試、容塵性能及反吹復原性能測試和耐濕性能測試。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明用于組合式進氣過濾器阻力性能、容塵性能、反吹復原性能、耐濕性能、過濾性能等性能參數的測試，以及組合過濾裝置中每個單元及整個過濾系統的性能評價；且可調節試驗空氣的溫濕度、含水量和粉塵濃度，可為燃機用戶根據機組實際進氣環境或極端條件下評價和選用進氣過濾器性能提供方法。

附圖說明

圖1為本發明燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置的結構示意圖；

圖2為本發明燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置中阻力隨喂塵量變化曲線。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細描述：

參照圖1，本發明提供一種燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置包括測試管道，測試管道按照空氣流動方向包括依次相互連通的進氣室A、靜態過濾室B、動態過濾室C、脈沖反吹室D、流量測試室E以及風機室F；

具體地，該測試管道可以為一體成型，也可以通過各個管道相互連接，若相互連接，則每個室之間通過氣動插銷鎖緊且之間設有密封圈進行密封。

進一步地，進氣室A內設有加濕器1、發塵器和氣溶膠發生器2，靜態過濾室B設有靜態過濾器5且在靜態過濾室B入口處設有上游粒子計數器4，動態過濾室C設有動態過濾器8且動態過濾室C入口處設有中游粒子計數器6，脈沖反吹室D內設有氣流散射器9、下游粒子計數器11和高效過濾器12，氣流散射器9的噴吹方向平行正對空氣進氣方向，高效過濾器12設于脈沖反吹室D的出口，流量測試室E內設有流量計13，風機室F設有引風機14。

再進一步地，進氣室A和脈沖反吹室D內均設有壓力、溫度、濕度傳感器。壓力、溫度、濕度傳感器在圖中為3、7和10，其位于不同的室內。且壓力、溫度、濕度傳感器均設于測試管道的內壁；為了測量的精確性，每個測點帶有多個沿著壁面周邊均勻分布的并聯靜壓測口。各管段材料應導電并接地，且具有足夠的強度以保證工作壓力下不變形。為了便于觀察，過濾段采用透明的玻璃材料。

在本實施例中，涉及的過濾器為濾袋或板框式過濾器。上游粒子計數器4、中游粒子計數器6和下游粒子計數器11均為光學粒子計數器。上游粒子計數器4、中游粒子計數器6和下游粒子計數器11均設置在測試管道中心位置處，采樣頭的氣流入口平行正對空氣進氣方向。氣流散射器9可以采用0.6MPa-0.7MPa脈沖壓縮空氣對動態過濾室C進行噴吹，氣流散射器9的噴吹方向平行正對空氣進氣方向。引風機14的可控流量為0-5000m 3/h。

進一步地，進風室的高度大于靜態過濾室B、動態過濾室C、脈沖反吹室D、流量測試室E以及風機室F的高度。這樣設置方便空氣進入。

本發明還提供一種上述燃機組合式空氣進氣過濾器性能測試裝置的測試方法，包括：

預先設置測試實驗的進氣流量；

啟動引風機14，空氣進入進氣室A；

根據測試實驗的性能測試，對應啟動設于進氣室A的加濕器1、發塵器或/和氣溶膠發生器2；

在引風機14的作用下，空氣依次通過靜態過濾室B、動態過濾室C、脈沖反吹室D、流量測試室E，最后通過風機室F排出；

并在此過程中，監測并采集測試前后的空氣參數，根據采樣參數，得到對應的性能。

實施例1

阻力性能測試

根據在ISO工況下燃機進氣流量和進氣系統中過濾器數量，計算流經每套過濾器裝置的額定風量。調整該裝置中引風機14的風量至額定風量，控制進氣空氣溫濕度至ISO工況，記錄額定風量下的靜態過濾器5、動態過濾器8及整個裝置的初阻力值，分別為P 1、P 2和P 3。同時可根據燃機實際進氣環境調整進氣溫濕度，測試過濾器的阻力。

實施例2

過濾性能測試

過濾器的效率測量中使用DEHS(癸二酸二辛酯氣溶膠液滴)，可控粒徑范圍為0.2μm～3.0μm。在額定進氣流量下，氣溶膠發生器2控制噴入足夠濃度的DEHS。

根據燃機主機進氣空氣質量控制要求，對于0.4um粒徑進行測試。按下式計算靜態、動態過濾器8及組合過濾效率分別為E j、E d和Et、：

式中：N 1為上游粒子計數；N 2為中游粒子計數；N 3為下游粒子計數。

實施例3

容塵性能及反吹復原性能測試

采用氣溶膠發生器2進行容塵性能試驗。氣溶膠發生器2中接入壓縮空氣噴射器和發塵器，噴射器利用壓縮空氣將發塵器中的粉塵吹散，通過發生器喂塵管將粉塵直接注入進氣室A。測試中選用極細人工塵的濃度為35mg/m 3。隨著人工塵在過濾器上逐漸積累，測量靜態及動態過濾室C及整個測試管道在容塵階段不少于5個狀態點的阻力和效率變化。整個測試管道阻力升至450P時終止試驗。

測試期間應期間勻速地向受試過濾器發送人工塵，且可根據燃機實際進氣環境調整進氣溫濕度，測試在不同進氣溫濕度下不同容塵階段過濾器容塵量、阻力和效率的變化。

如需測試并評價反吹復原性能時，在過濾器容塵階段阻力升至終阻力450Pa后，啟動氣流散射器9，利用0.4Mpa-0.6Mpa可調壓力范圍內的脈沖壓縮空氣對筒式過濾器進行反吹。測量一定脈沖頻次及反吹時間下，過濾器阻力及效率的變化情況。

實施例4

耐濕性能測試

利用噴霧加濕器1控制進入進氣室A的空氣濕度及含水量，測試在高濕和特定含水量空氣下的過濾器阻力隨時間的變化情況，同時可以測試在高濕下過濾器過濾效率及容塵等性能變化。空氣濕度及含水量的數值根據燃機在海洋平臺、沿海或雨水季節等實際進氣環境確定。

實施例5

能效的評估

測試管道的能耗是體積風量、風機效率、運行時間和平均阻力的函數。運行期間，測試管道的阻力隨容塵而增加，利用測試時間段的阻力積分平均值計算出組合式進氣過濾器能耗。能效公式為：

其中，W為能耗，kWh；規定q v為單位體積風量，取0.944m 3/s，t為年運行時間，取6000h，η為風機效率，取50％， 為組合式進氣過濾器平均阻力，Pa。

容塵性能測試試驗期間，阻力曲線上不少于5個數據點。采用4階多項式Δp＝a·m 4+b·m 3+c·m 2+d·m+Δp i擬合阻力曲線，其中，a，b，c，d為常數，Δp i是風量q v＝3 400m 3/h＝0.944m 3/s時干凈過濾器的初阻力。使用下式計算平均阻力：

式中，a、b、c、d用以擬合阻力曲線的4階多項式中的常數；M x是負荷塵的規定量，用以模擬過濾器運行一年的情況。對燃機用組合式過濾器，取M F＝100g。計算過濾器在額定風量下的年能耗W。

燃機進氣過濾系統實際能耗＝標準能耗*(實際風量/標準風量)*(實際風量下初阻力/標準風量下初阻力)。通過上述測試評價試驗及結果，可以評價燃機不同過濾式組合配置在燃機實際運行環境下的阻力性能、過濾效率及容塵性能、耐濕性能以及全年能耗值，可為燃機電廠選用過濾器及不同的配置組合提供科學方法。

具體地，試驗風量3 400m 3/h，測試過濾器性能如表1所示。

表1

阻力隨ASHRAE喂塵量變化試驗數據如表2所示。

表2

根據表2數據，在3400m 3/h時的初阻力 擬合曲線如圖2所示。各項中的常數為：

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；

當M x＝M f＝100g時，平均阻力 得出年能耗W＝1074kWh。

以上僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。