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一種燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃機(jī)進(jìn)氣過(guò)濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)燃機(jī)電廠一般照搬國(guó)外燃機(jī)OEM主機(jī)廠家和進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)制造廠家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，空氣進(jìn)氣系統(tǒng)采用不同過(guò)濾器配置組合的單面或多面進(jìn)氣的臥式布置方式；通過(guò)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)各級(jí)過(guò)濾器過(guò)濾等級(jí)的配置，計(jì)算出各級(jí)過(guò)濾器的過(guò)濾精度，在保證機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性能的基礎(chǔ)上，科學(xué)指導(dǎo)精濾在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)更多的使用時(shí)間，節(jié)約進(jìn)氣系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用和更換成本，減少耗材使用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。但各個(gè)電廠都是在嘗試著逐漸延長(zhǎng)濾芯的使用時(shí)間，但是并沒(méi)有通過(guò)計(jì)算、試驗(yàn)科學(xué)分析進(jìn)氣系統(tǒng)配置的可靠性和合理性。

當(dāng)前進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)采用不同過(guò)濾等級(jí)及類型的多級(jí)配置組合方式，為了保護(hù)精濾，一般在精濾前布置一級(jí)袋式粗濾，這類粗濾一般具有進(jìn)氣阻力低、過(guò)濾效率低、容塵量低以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低等特點(diǎn)和缺點(diǎn)；因容塵量小阻力增長(zhǎng)快，電廠需要經(jīng)常性進(jìn)行更換以維持該級(jí)較低過(guò)濾壓差和保護(hù)精濾，給生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)一定的時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本損失。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法。

本發(fā)明公開了一種燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置，包括測(cè)試管道，所述測(cè)試管道按照空氣流動(dòng)方向包括依次相互連通的進(jìn)氣室、靜態(tài)過(guò)濾室、動(dòng)態(tài)過(guò)濾室、脈沖反吹室、流量測(cè)試室以及風(fēng)機(jī)室；

其中，所述進(jìn)氣室內(nèi)設(shè)有加濕器、發(fā)塵器和氣溶膠發(fā)生器，所述靜態(tài)過(guò)濾室設(shè)有靜態(tài)過(guò)濾器且在所述靜態(tài)過(guò)濾室入口處設(shè)有上游粒子計(jì)數(shù)器，所述動(dòng)態(tài)過(guò)濾室設(shè)有動(dòng)態(tài)過(guò)濾器且所述動(dòng)態(tài)過(guò)濾室入口處設(shè)有中游粒子計(jì)數(shù)器，所述脈沖反吹室內(nèi)設(shè)有氣流散射器、下游粒子計(jì)數(shù)器和所述高效過(guò)濾器，所述氣流散射器的噴吹方向平行正對(duì)空氣進(jìn)氣方向，所述高效過(guò)濾器設(shè)于所述脈沖反吹室的出口，所述流量測(cè)試室內(nèi)設(shè)有流量計(jì)，所述風(fēng)機(jī)室設(shè)有引風(fēng)機(jī)。

優(yōu)選的是，所述進(jìn)氣室和所述脈沖反吹室內(nèi)均設(shè)有壓力、溫度、濕度傳感器。

優(yōu)選的是，所述壓力、溫度、濕度傳感器均設(shè)于所述測(cè)試管道的內(nèi)壁。

優(yōu)選的是，所述上游粒子計(jì)數(shù)器、所述中游粒子計(jì)數(shù)器和所述下游粒子計(jì)數(shù)器均為光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器。

優(yōu)選的是，所述上游粒子計(jì)數(shù)器、所述中游粒子計(jì)數(shù)器和所述下游粒子計(jì)數(shù)器均設(shè)置在所述測(cè)試管道中心位置處，采樣頭的氣流入口平行正對(duì)空氣進(jìn)氣方向。

優(yōu)選的是，所述進(jìn)風(fēng)室的高度大于所述靜態(tài)過(guò)濾室、動(dòng)態(tài)過(guò)濾室、脈沖反吹室、流量測(cè)試室以及風(fēng)機(jī)室的高度。

本發(fā)明還提供一種上述燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括：

預(yù)先設(shè)置測(cè)試實(shí)驗(yàn)的進(jìn)氣流量；

啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)，空氣進(jìn)入進(jìn)氣室；

根據(jù)所述測(cè)試實(shí)驗(yàn)的性能測(cè)試，對(duì)應(yīng)啟動(dòng)設(shè)于所述進(jìn)氣室的加濕器、發(fā)塵器或/和氣溶膠發(fā)生器；

在所述引風(fēng)機(jī)的作用下，所述空氣依次通過(guò)靜態(tài)過(guò)濾室、動(dòng)態(tài)過(guò)濾室、脈沖反吹室、流量測(cè)試室，最后通過(guò)風(fēng)機(jī)室排出；

并在此過(guò)程中，監(jiān)測(cè)并采集測(cè)試前后的空氣參數(shù)，根據(jù)采樣參數(shù)，得到對(duì)應(yīng)的性能。

優(yōu)選的是，包括阻力性能測(cè)試、過(guò)濾性能測(cè)試、容塵性能及反吹復(fù)原性能測(cè)試和耐濕性能測(cè)試。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明用于組合式進(jìn)氣過(guò)濾器阻力性能、容塵性能、反吹復(fù)原性能、耐濕性能、過(guò)濾性能等性能參數(shù)的測(cè)試，以及組合過(guò)濾裝置中每個(gè)單元及整個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)；且可調(diào)節(jié)試驗(yàn)空氣的溫濕度、含水量和粉塵濃度，可為燃機(jī)用戶根據(jù)機(jī)組實(shí)際進(jìn)氣環(huán)境或極端條件下評(píng)價(jià)和選用進(jìn)氣過(guò)濾器性能提供方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置中阻力隨喂塵量變化曲線。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供一種燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置包括測(cè)試管道，測(cè)試管道按照空氣流動(dòng)方向包括依次相互連通的進(jìn)氣室A、靜態(tài)過(guò)濾室B、動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C、脈沖反吹室D、流量測(cè)試室E以及風(fēng)機(jī)室F；

具體地，該測(cè)試管道可以為一體成型，也可以通過(guò)各個(gè)管道相互連接，若相互連接，則每個(gè)室之間通過(guò)氣動(dòng)插銷鎖緊且之間設(shè)有密封圈進(jìn)行密封。

進(jìn)一步地，進(jìn)氣室A內(nèi)設(shè)有加濕器1、發(fā)塵器和氣溶膠發(fā)生器2，靜態(tài)過(guò)濾室B設(shè)有靜態(tài)過(guò)濾器5且在靜態(tài)過(guò)濾室B入口處設(shè)有上游粒子計(jì)數(shù)器4，動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C設(shè)有動(dòng)態(tài)過(guò)濾器8且動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C入口處設(shè)有中游粒子計(jì)數(shù)器6，脈沖反吹室D內(nèi)設(shè)有氣流散射器9、下游粒子計(jì)數(shù)器11和高效過(guò)濾器12，氣流散射器9的噴吹方向平行正對(duì)空氣進(jìn)氣方向，高效過(guò)濾器12設(shè)于脈沖反吹室D的出口，流量測(cè)試室E內(nèi)設(shè)有流量計(jì)13，風(fēng)機(jī)室F設(shè)有引風(fēng)機(jī)14。

再進(jìn)一步地，進(jìn)氣室A和脈沖反吹室D內(nèi)均設(shè)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(nèi)。且壓力、溫度、濕度傳感器均設(shè)于測(cè)試管道的內(nèi)壁；為了測(cè)量的精確性，每個(gè)測(cè)點(diǎn)帶有多個(gè)沿著壁面周邊均勻分布的并聯(lián)靜壓測(cè)口。各管段材料應(yīng)導(dǎo)電并接地，且具有足夠的強(qiáng)度以保證工作壓力下不變形。為了便于觀察，過(guò)濾段采用透明的玻璃材料。

在本實(shí)施例中，涉及的過(guò)濾器為濾袋或板框式過(guò)濾器。上游粒子計(jì)數(shù)器4、中游粒子計(jì)數(shù)器6和下游粒子計(jì)數(shù)器11均為光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器。上游粒子計(jì)數(shù)器4、中游粒子計(jì)數(shù)器6和下游粒子計(jì)數(shù)器11均設(shè)置在測(cè)試管道中心位置處，采樣頭的氣流入口平行正對(duì)空氣進(jìn)氣方向。氣流散射器9可以采用0.6MPa-0.7MPa脈沖壓縮空氣對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C進(jìn)行噴吹，氣流散射器9的噴吹方向平行正對(duì)空氣進(jìn)氣方向。引風(fēng)機(jī)14的可控流量為0-5000m 3/h。

進(jìn)一步地，進(jìn)風(fēng)室的高度大于靜態(tài)過(guò)濾室B、動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C、脈沖反吹室D、流量測(cè)試室E以及風(fēng)機(jī)室F的高度。這樣設(shè)置方便空氣進(jìn)入。

本發(fā)明還提供一種上述燃機(jī)組合式空氣進(jìn)氣過(guò)濾器性能測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括：

預(yù)先設(shè)置測(cè)試實(shí)驗(yàn)的進(jìn)氣流量；

啟動(dòng)引風(fēng)機(jī)14，空氣進(jìn)入進(jìn)氣室A；

根據(jù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)的性能測(cè)試，對(duì)應(yīng)啟動(dòng)設(shè)于進(jìn)氣室A的加濕器1、發(fā)塵器或/和氣溶膠發(fā)生器2；

在引風(fēng)機(jī)14的作用下，空氣依次通過(guò)靜態(tài)過(guò)濾室B、動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C、脈沖反吹室D、流量測(cè)試室E，最后通過(guò)風(fēng)機(jī)室F排出；

并在此過(guò)程中，監(jiān)測(cè)并采集測(cè)試前后的空氣參數(shù)，根據(jù)采樣參數(shù)，得到對(duì)應(yīng)的性能。

實(shí)施例1

阻力性能測(cè)試

根據(jù)在ISO工況下燃機(jī)進(jìn)氣流量和進(jìn)氣系統(tǒng)中過(guò)濾器數(shù)量，計(jì)算流經(jīng)每套過(guò)濾器裝置的額定風(fēng)量。調(diào)整該裝置中引風(fēng)機(jī)14的風(fēng)量至額定風(fēng)量，控制進(jìn)氣空氣溫濕度至ISO工況，記錄額定風(fēng)量下的靜態(tài)過(guò)濾器5、動(dòng)態(tài)過(guò)濾器8及整個(gè)裝置的初阻力值，分別為P 1、P 2和P 3。同時(shí)可根據(jù)燃機(jī)實(shí)際進(jìn)氣環(huán)境調(diào)整進(jìn)氣溫濕度，測(cè)試過(guò)濾器的阻力。

實(shí)施例2

過(guò)濾性能測(cè)試

過(guò)濾器的效率測(cè)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(jìn)氣流量下，氣溶膠發(fā)生器2控制噴入足夠濃度的DEHS。

根據(jù)燃機(jī)主機(jī)進(jìn)氣空氣質(zhì)量控制要求，對(duì)于0.4um粒徑進(jìn)行測(cè)試。按下式計(jì)算靜態(tài)、動(dòng)態(tài)過(guò)濾器8及組合過(guò)濾效率分別為E j、E d和Et、：

式中：N 1為上游粒子計(jì)數(shù)；N 2為中游粒子計(jì)數(shù)；N 3為下游粒子計(jì)數(shù)。

實(shí)施例3

容塵性能及反吹復(fù)原性能測(cè)試

采用氣溶膠發(fā)生器2進(jìn)行容塵性能試驗(yàn)。氣溶膠發(fā)生器2中接入壓縮空氣噴射器和發(fā)塵器，噴射器利用壓縮空氣將發(fā)塵器中的粉塵吹散，通過(guò)發(fā)生器喂塵管將粉塵直接注入進(jìn)氣室A。測(cè)試中選用極細(xì)人工塵的濃度為35mg/m 3。隨著人工塵在過(guò)濾器上逐漸積累，測(cè)量靜態(tài)及動(dòng)態(tài)過(guò)濾室C及整個(gè)測(cè)試管道在容塵階段不少于5個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的阻力和效率變化。整個(gè)測(cè)試管道阻力升至450P時(shí)終止試驗(yàn)。

測(cè)試期間應(yīng)期間勻速地向受試過(guò)濾器發(fā)送人工塵，且可根據(jù)燃機(jī)實(shí)際進(jìn)氣環(huán)境調(diào)整進(jìn)氣溫濕度，測(cè)試在不同進(jìn)氣溫濕度下不同容塵階段過(guò)濾器容塵量、阻力和效率的變化。

如需測(cè)試并評(píng)價(jià)反吹復(fù)原性能時(shí)，在過(guò)濾器容塵階段阻力升至終阻力450Pa后，啟動(dòng)氣流散射器9，利用0.4Mpa-0.6Mpa可調(diào)壓力范圍內(nèi)的脈沖壓縮空氣對(duì)筒式過(guò)濾器進(jìn)行反吹。測(cè)量一定脈沖頻次及反吹時(shí)間下，過(guò)濾器阻力及效率的變化情況。

實(shí)施例4

耐濕性能測(cè)試

利用噴霧加濕器1控制進(jìn)入進(jìn)氣室A的空氣濕度及含水量，測(cè)試在高濕和特定含水量空氣下的過(guò)濾器阻力隨時(shí)間的變化情況，同時(shí)可以測(cè)試在高濕下過(guò)濾器過(guò)濾效率及容塵等性能變化。空氣濕度及含水量的數(shù)值根據(jù)燃機(jī)在海洋平臺(tái)、沿海或雨水季節(jié)等實(shí)際進(jìn)氣環(huán)境確定。

實(shí)施例5

能效的評(píng)估

測(cè)試管道的能耗是體積風(fēng)量、風(fēng)機(jī)效率、運(yùn)行時(shí)間和平均阻力的函數(shù)。運(yùn)行期間，測(cè)試管道的阻力隨容塵而增加，利用測(cè)試時(shí)間段的阻力積分平均值計(jì)算出組合式進(jìn)氣過(guò)濾器能耗。能效公式為：

其中，W為能耗，kWh；規(guī)定q v為單位體積風(fēng)量，取0.944m 3/s，t為年運(yùn)行時(shí)間，取6000h，η為風(fēng)機(jī)效率，取50％， 為組合式進(jìn)氣過(guò)濾器平均阻力，Pa。

容塵性能測(cè)試試驗(yàn)期間，阻力曲線上不少于5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。采用4階多項(xiàng)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(shù)，Δp i是風(fēng)量q v＝3 400m 3/h＝0.944m 3/s時(shí)干凈過(guò)濾器的初阻力。使用下式計(jì)算平均阻力：

式中，a、b、c、d用以擬合阻力曲線的4階多項(xiàng)式中的常數(shù)；M x是負(fù)荷塵的規(guī)定量，用以模擬過(guò)濾器運(yùn)行一年的情況。對(duì)燃機(jī)用組合式過(guò)濾器，取M F＝100g。計(jì)算過(guò)濾器在額定風(fēng)量下的年能耗W。

燃機(jī)進(jìn)氣過(guò)濾系統(tǒng)實(shí)際能耗＝標(biāo)準(zhǔn)能耗*(實(shí)際風(fēng)量/標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量)*(實(shí)際風(fēng)量下初阻力/標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量下初阻力)。通過(guò)上述測(cè)試評(píng)價(jià)試驗(yàn)及結(jié)果，可以評(píng)價(jià)燃機(jī)不同過(guò)濾式組合配置在燃機(jī)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下的阻力性能、過(guò)濾效率及容塵性能、耐濕性能以及全年能耗值，可為燃機(jī)電廠選用過(guò)濾器及不同的配置組合提供科學(xué)方法。

具體地，試驗(yàn)風(fēng)量3 400m 3/h，測(cè)試過(guò)濾器性能如表1所示。

表1

阻力隨ASHRAE喂塵量變化試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，在3400m 3/h時(shí)的初阻力 擬合曲線如圖2所示。各項(xiàng)中的常數(shù)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(dāng)M x＝M f＝100g時(shí)，平均阻力 得出年能耗W＝1074kWh。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。