摘要：介绍了MS6001B系列燃气轮机天然气模块各设备，分析了MS6001B系列燃气轮机天然气模块精密过滤器滤芯损坏的原因，提出了改进的措施，并取得了了良好的使用效果，对于燃气轮机的安全稳定运行具有积极的作用。
关键词：天然气精滤；滤芯；损坏；改造
0 前言
某电厂有三台GE公司生产的MS6001B系列燃气轮机，使用GE公司的DLN 1.0燃烧系统。经过DLN改造后，其天然气系统也相应的有了较大的变化，天然气经过增压机增压，进入燃机参与燃烧之前，先进入天然气模块经过精密过滤器过滤，进一步除去影响机组燃烧工作的颗粒杂质和油污等等，以保证天然气系统的各种调节阀、精密控制元件能够可靠工作。天然气模块间能否正常、稳定的工作，将直接影响到整台燃气轮机的正常、可靠工作，可以说天然气模块是MS6001B系列燃气轮机可以正常工作的前提，而天然气模块间内的精密过滤器能够正常工作又是真个模块间正常工作的基础。
1 6B燃机天然气模块的结构及工作流程
某电厂所有的MS6001B系列燃气轮机天然气模块结构均相同，天然气模块包含的主要设备有：天然气精密过滤器，VSR（比例速比阀），VGC-1、-2（天然气控制阀），以及用于控制这些阀门的油管路。此外，天然气模块内还设置有天然气精密过滤器的排空管路、VSR与VGC-1-2之间的排空管路及一些测控设备及仪表。
2 天然气精密过滤器结构及作用
MS6001B系列燃气轮机天然气模块中最重要的设备之一就是天然气精密过滤器，简称“精滤”，通过它的作用，能有效降低天然气中杂质和固体颗粒的含量，最大程度的保证天然气的纯净。
天然气精密过滤器为圆柱状外形，内部上下层叠安装有2个滤芯，天然气从精滤的一侧进入，另一侧出去进入到燃机天然气系统中参与工作。天然气精密的工作原理为，天然气进入精滤后，通过滤芯的过滤和分离作用后，进入到滤芯内部的空间，然后通过套装在滤芯内部的出口进入燃机进行燃烧。
3 精密过滤器滤芯损坏原因分析
DLN改造后，在历次的各机组检修中，均发现天然气滤芯损坏严重，且更换频繁，需大量配备备品备件，由此造成的成本消耗也是非常巨大的。
经过总结分析，我们发现天然气精滤滤芯损坏的原因主要有以下几个方面：
3.1 设备原因
天然气精滤的设计是将滤芯直接套装在出口管线上，在2个滤芯中间有一根支撑杆，用于防止滤芯错位；同时精滤的顶部再通过带弹簧的平面压盖将滤芯压紧，从而保证滤芯的稳固性。但是实际使用中我们发现，由于燃机运行时均带较高的负荷，因此，天然气精滤长期经受高压、大流量的天然气冲刷，在此情况下，滤芯仅仅靠平面弹簧压盖是无法始终保持稳固的，必然会造成滤芯的晃动，尤其位于精滤的上部的滤芯，高频晃动更为剧烈，长此以往，滤芯势必会造成损坏。因此，设备原因是造成精滤滤芯损坏的主要原因。
3.2 人为原因
由于机组启动或者负荷变化比较大时，相对应的天然气流量和压力也有较大的变化，由此对精滤滤芯的冲击也存在一定的变化，但是机组启动或者负荷变化必然会造成天然气流量和压力的变化，由此造成的滤芯受损是不可避免的。
此外，在滤芯安装过程中，由于装配工艺、装配水平、装配步骤等的不同，致使滤芯安装不到位，这样在使用过程中也容易造成滤芯的损坏。
3.3 环境原因
天然气精虑的滤芯从存放到使用，均有可能造成损坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆存储不合理，滤芯受过度挤压容易造成滤芯变形或者损坏；存放地点不够干燥、过于潮湿，存放时间过长造成滤芯老化，一用就坏；存放过程中滤芯受到蛇虫鼠蚁或者其它动物的啃咬也容易造成滤芯损坏，导致滤芯不能正常使用。
3.4 物料原因
天然气系统中含有过多的杂质以及固体颗粒物，入厂前没有得到充分的过滤和排除，在机组运行过程中，含有杂质的天然气进入精滤，在杂质和固体颗粒的不断高速冲击下，必将造成天然气精滤滤芯的损坏。我们可以从如下的公式看出杂质和固体颗粒的危险程度：
Q=V*A （1）
式中，Q—天然气的体积流量；
V—天然气的流速；
A—天然气管道的流动面积；
从公式1可以看出，已知天然气体积流量的情况下，天然气的流速与天然气管道的流动面积成反比，即天然气管道管径越细，则天然气的流速越高。6B燃机正常运行时，天然气流量通常在10000m3/h以上，而天然气管道管径为Φ108mm，因此，可以计算出天然气的流速为：
V=Q/A=10000/（/*3.14*（0.108/2）2）=303.375m/s。在如此大的流量下，天然气流速达到303.375m/s以上，再根据动能定理（公式2）
E=1/2m*v2 （2）
式中，E—颗粒物体具有的动能；
m—颗粒物体的质量；
v—颗粒物体的运动速度；
从公式2可以看出，天然气中所含的杂质颗粒随天然气一起做高速流动，在如此高的流速下，任何大小的颗粒物都具有非常巨大的动能，那么颗粒物直接打在过滤器的滤芯上将会对滤芯造成非常严重的影响。
4 天然气精密过滤器改进措施
结合以上分析的原因，我们首先对天然气精滤从结构上进行了改造，在精滤顶部的平面压盖上焊接一个大小与精滤内径相同的圆盘，保证了滤芯受高压、大流量天然气冲击时不致产生较大幅度的晃动；同时在精滤的底部出口处加装一个固定托盘，固定盘托套装在天然气精滤的出口处，固定托盘尺寸比滤芯外径稍大，便于滤芯装入其中，又不致产生晃动。通过这两个措施，更加有利于滤芯的稳定，确保了滤芯能被充分固定，从而也就保证了滤芯的工作效果和工作寿命。
改造之后，天然气精滤的滤芯上部能够更紧密的与精滤压盖结合，下部能够完全套入固定托盘中，在保证上下2个滤芯紧密接合的同时，还能保证滤芯能够稳固，不会在工作时产生大幅的晃动，有力的保证了滤芯的正常工作。
5 结语
经过上述改进后，某电厂的MS6001B系列燃气轮机天然气模块间天然气精滤的滤芯损坏已不再像之前的那么严重，根据统计，采取改进措施后，2016年某电厂的MS6B系列燃气轮机天然气滤芯损坏率下降为50%。而且由于损坏率的下降，也直接导致了滤芯的采购和更换成本的下降，一定程度上降低了生产成本，并且更进一步的保证了设备的安全和经济运行。
参考文献：
[1]MS6001B型燃气轮机运行维护手册.GE。
[2]MS6001B型燃气轮机DLN系统运行维护手册.GE。
论文作者:张斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
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