西门子SGT6-5000F燃气轮机进气滤脉冲反吹系统逻辑优化

李金泽

摘 要：西门子SGT6-5000F（5）燃气轮机压气机和发电机对进气空气质量有严格要求。文章介绍了沙特阿拉伯扎瓦尔电厂SGT6-5000F（5）燃气轮机压气机和发电机进气滤脉冲反吹系统及其运行方式，结合机组运行实践，并对发电机进气滤脉冲反吹系统逻辑进行了优化，提高了设备使用寿命。

关键词：燃气轮机;进气滤脉冲反吹系统;灰尘收集器;逻辑优化

中图分类号：TK477 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）01-025-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.01.010

西门子SGT6-5000F（5）燃气轮机以空气及燃气为工质，其进口空气质量和纯净度是提高燃气轮机性能和可靠性的前提。当进口空气滤网因污脏被堵塞时，进气滤网压差大，进气压力损失将显著增大。进气压力降低后，在保持燃气轮机循环最高压力（即压气机出口压力）不变时，压气机的比功必须增加，这时出力将更多地消耗于带动压气机，导致燃气轮机的功率和效率降低。另外，进口压力降低会使空气的比容增加，空气质量流量减少，也将导致机组输出功率降低。因此，燃机进气滤网压差大会从两方面引起燃气轮机输出功率的降低，进气过滤系统对燃气轮机电厂的经济性有较大影响。

西门子SGEN6-1000A燃机发电机冷却采用空冷方式。大气环境中的空气经过发电机进气滤网进入发电机罩壳，冷却发电机内部，然后经排气管道排出。该系统是由发电机自身旋转而为空气流通提供动力源。机组长时间稳定运行，空气中大部分灰尘、异物等会吸附在滤网上，降低冷却空气流量，影响发电机冷却效果。那么，就需要进气脉冲反吹装置来清理滤网上的灰尘、异物。

为了保持燃机进气滤网和发电机进气滤网清洁，降低滤网压差，扎瓦尔燃机电厂的燃机和燃机发电机均设计了滤网脉冲反吹系统。

1 进气滤脉冲反吹系统工作流程

压气机进气滤和发电机进气滤都有两台脉冲空压机，脉冲空压机产生的压缩空气进入反吹母管，再经反吹电磁阀组的得电失电（一个电磁阀控制脉冲反吹的两个喷嘴），瞬间释放压缩空气，使压缩空气以脉冲形式经喷嘴依次反吹每个脉冲滤网，将附着在滤网上的灰尘吹落。吹落的灰尘经除灰管道进入灰尘收集器除灰，最终达到清理进气滤网的目的。

2 燃气轮机压气机进气滤脉冲反吹系统

对燃气轮机进气过滤系统的基本要求是：进入燃气轮机的空气必须进行处理，滤除杂质，以改善燃气轮机压气机进口的空气质量，并将进口压降保持在允许范围内，确保燃气轮机的性能。

沙特阿拉伯扎瓦尔电厂燃气轮机由德国西门子公司提供，型号为SGT6-5000F（5），燃机压气机进气滤及脉冲反吹系统主要包括：进气室、脉冲滤、精滤、两台脉冲空压机、除灰螺杆风机、灰尘收集系统等。

沙特阿拉伯扎瓦尔电厂燃气轮机进气系统采用立式二面迎风进气装置，由唐纳森（Donaldson）公司提供，设计额定流量为31.598m3/min，最大进气温度80℃，有728对滤筒。立式过滤室上配置了脉冲反吹系统，用来清洁脉冲滤网。压气机进气滤脉冲反吹系统有两台脉冲空压机（MBL20AN001，MBL21AN001），一台运行，另一台备用，脉冲反吹系统提供压缩空气脉冲，使空气暂时反向流过滤芯，驱除积聚在滤芯进气侧的积灰，从而延长滤芯的使用寿命，有助于保持过滤器效率[1]。脉冲清洗系统使用的纯净干燥空气，由两台脉冲空压机提供，空气经脉冲空压机压缩后，经过干燥器和过滤器进行干燥过滤，进入储气罐，再经储气罐进入反吹母管，储气罐出口压力105psi～115psi。

燃气轮机进气滤脉冲反吹有两种模式，自动模式和手动模式。

当脉冲空压机正常运行时，燃气轮机进气滤可以在自动模式下按以下三种情况進行自动反吹：

定时模式反吹。由操作员设置每天的反吹时间，每天8时和20时各反吹1h，控制器能够使进气滤脉冲反吹系统执行正常的清洗循环[2]。

进入压气机的空气相对湿度超过80%，进气滤脉冲反吹系统将启动脉冲清洗，不管是否在回避脉冲时段，进气滤脉冲反吹系统都将启动，直至相对湿度下降至设定值70%，反吹停止[3]。

压气机进气系统脉冲滤网压差大于6.8mbar，将触发差压开关，不管是否在回避脉冲时段，进气滤脉冲反吹系统都将启动进行反吹，直至差压降到5.6mbar以下，反吹停止。否则，进气滤脉冲反吹系统在机组停机更换进气滤网前，将一直保持在连续脉冲反吹模式。

当脉冲空压机正常运行时，燃气轮机进气滤在手动模式下，进气滤脉冲反吹系统会一直启动进行反吹，直至手动模式退出。建议机组在每次停机时，都要投入手动模式进行反吹，因为停机后压气机无进气，进气空气流速为0，反吹效果更好[4]。

3 燃机发电机进气滤脉冲反吹系统

沙特阿拉伯扎瓦尔电厂燃机发电机由德国西门子公司提供，型号为SGEN6-1000A，发电机进气滤脉冲反吹系统主要包括：进气室、脉冲滤网、静态滤网、两台脉冲空压机、灰尘收集系统等。发电机自身旋转为冷却空气流通提供动力源。

发电机进气滤脉冲反吹系统有两台脉冲空压机（MKA30AN001 ，MKA31AN001），一台运行，另一台备用，脉冲空压机把脉冲空气压缩至145psi～175psi存入储气罐中。后经干燥器干燥，调压阀调节至90psi，再经反吹电磁阀组的得电失电，使压缩后的空气以脉冲形式依次吹扫每个脉冲滤网。吹落的灰尘经除灰管道被灰尘收集器收集清除，最终达到清理脉冲滤网的目的，使进入到发电机内部的冷却空气更加纯净，提高冷却效果。发电机进气滤脉冲反吹系统能使机组可以长时间稳定运行，不致因为滤网压差高而停机处理。

4 发电机进气滤脉冲反吹系统存在的问题及修改建议

当压气机进气滤或发电机进气滤反吹系统运行时，灰尘收集器会自动启动运行，及时将反吹下来的灰尘从除灰管道吸出，防止除灰管道因灰尘过多而堵塞。

查询逻辑可知：压气机进气滤反吹投入或发电机脉冲滤压差达到反吹值（2.25英寸水柱），都会触发灰尘收集器自动运行。逻辑图如图1所示。

由于现机组大部分发电机进气滤脉冲反吹系统存在问题无法及时停机处理（如脉冲空压机故障、反吹电磁阀等故障缺少备件），在压气机进气滤反吹未投入时，当发电机脉冲滤压差达到反吹值而反吹未投入，灰尘收集器仍然启动。此时，灰尘收集器没有发挥到作用，长期运行会影响其性能及使用寿命。

建议将触发灰尘收集器自动运行的其中一个条件，即“发电机脉冲滤压差达到反吹值（2.25英寸水柱）”改为“发电机脉冲滤压差达到反吹值（2.25英寸水柱）和脉冲滤反吹已投入”共同触发。

脉冲滤反吹投入时，发电机脉冲空压机必须在运行状态，但是发电机脉冲空压机运行状态无通讯信号，只有脉冲储气罐压力低信号。经过试验得出，可根据脉冲储气罐压力低信号判断发电机脉冲空压机是否运行（当脉冲储气罐压力低信号变为0时，发电机脉冲空压机肯定在运行状态;当脉冲储气罐压力低信号变为1时，发电机脉冲空压机在停运状态）。因此，“脉冲滤反吹已投入”等同于“脉冲储气罐压力正常”。

修改后的逻辑如图2所示。逻辑修改后，当发电机进气滤压差达到反吹值（2.25英寸水柱）且发电机脉冲空压机正常运行，脉冲滤反吹系统投入，灰尘收集器运行。当发电机进气滤压差达到反吹值（2.25英寸水柱），发电机脉冲空压机未能正常运行，脉冲滤反吹系统未投入，灰尘收集器不运行。这样，灰尘收集器才能发挥到作用。

5 结语

发电机进气滤脉冲反吹系统逻辑修改后，避免了因发电机反吹系统问题造成的灰尘收集器长时间空转，延长灰尘收集器使用寿命，节省材料消耗，提高了机组经济性。

参考文献

[1] 俞立凡，方炜.9FA燃气轮机进气过滤系统的运行及改进[J].浙江电力，2007，26（6）：11-13.

[2] 趙源博，王宇飞.浅谈燃气轮机压气机进气系统的清洁与维护问题[J].科技致富向导，2011（9）：220.

[3] 骆桂英，俞立凡.燃气轮机进气过滤系统的运行[J].发电设备，2008，22（5）：36-38.

[4] 沈明亮，种苗奇.燃机进气系统的运行和维护[J].中国科技纵横，2018（14）：43-45.