优化燃气轮机性能与精确的湿度测量

确保燃气轮机运行在最大效率是运营商的首要目标。在当前经济环境下,任何增加生产力,因此利润,显然是受欢迎的。从环境的角度来看,同样重要的是,涡轮作为高效运行,产生尽可能少的排放-。幸运的是,有几种方法可以提高燃气轮机输出。控制湿度和温度的空气进入燃烧入口是最重要之一,因为它直接影响汽轮机的效率、排放和运行的可靠性。

凉爽,空气密度增加产出和效率

燃气轮机效率而言,空气密度的影响是众所周知的:密集的进入的空气质量流量增加,因此结果涡轮输出和效率的提高。空气密度对温度成反比,也就是说,气温上升空气密度降低,因此降低燃气轮机效率和权力。

进气冷却,尤其是在温暖和热环境中,通常用于补偿效率损失造成的空气温度高。即使是很小的空气温度降低会导致显著增加功率输出。

空气温度降低1°C可以增产0.5%。

有几种技术用于吸入空气降温。一个常见的解决方案是一个雾化器,一个系统,注入水通过喷嘴气流,导致空气的水滴蒸发降温。雾化的第二个好处是空气湿度的增加降低了燃烧过程产生的氮氧化物排放。除了进气冷却在温暖或热条件,湿度也可以避免结冰在寒冷气候的一个关键因素。如果接近冰冷潮湿的空气,防冰系统是需要保护的压缩机高速运动的冰晶会导致的损失。

最优控制需要精确的湿度信息

考虑到高速进气系统内的空气,水滴和冰晶必须禁止进入压缩机和涡轮机,以避免昂贵的破坏和侵蚀。在实践中,这意味着需要保持空气湿度低于饱和水平。换句话说,为了避免冷凝,露点温度的空气进入系统必须在系统中空气和表面温度。控制系统必须有一个安全系数,以便测量不确定性以及波动和空气被度量的属性中的违规行为。然而,更广泛的边缘,由于测量的不确定性,需要更大的效率损失的可能。这就是高水平的测量可靠性是有回报的。准确地测量露点使冷却和雾化、甚至加热,尽可能执行中的凝结或结冰限制系统。

不同的方式表达湿度

这取决于应用程序中,使用不同的术语来表达湿度。这包括,但不限于,相对湿度,露点温度,湿球温度。

相对湿度(RH)是水蒸气的分压比其在特定温度下的饱和压力。RH表示为一个百分比,一般用来描述环境空气湿度。使用RH的缺点是它严重依赖于温度。例如,如果85% RH和温度20°C,降低空气温度只有2°C变化96% RH。如果RH是用来测量空气湿度在涡轮入口,这种依赖必须牢记,因为即使没有冷却或加热、空气进气系统的温度变化。主要作用是冷却由于加速度的空气压缩机喇叭口,从而导致温度下降的几个°C。由于这种冷却效果冰形成的风险依然存在,即使环境温度高于0°C。

露点温度(Td)空气的温度,当冷却在恒压下,变得完全与水蒸气饱和导致的形成液态水称为凝结。在100% RH,环境温度是一样的露点温度,但当露点温度低于环境温度,空气变得干燥,因此有凝结形成的风险较小。两个主要使用Td的好处是,它不依赖于温度和冷凝条件直接提供保证金。

湿球温度(Tw)是由一个温度计温度显示包裹在湿鞘。湿球温度和环境温度可以用来计算相对湿度和露点。Tw湿度是一种传统的方法来确定,但很大程度上取代了直接测量精度是有限的,使用和维护的方法需要一些技巧。上述所有湿度参数依赖的压力,但对于进气应用典型压力下降如此之小,以至于他们没有显著的影响。例如,在20°C和1013 mbar,减少20 mbar压力导致的风险会降低1.7% RH Td或0.3°C。

影响精度的因素

有许多因素影响湿度测量精度,基本传感技术是最明显的一个。然而薄膜聚合物传感器已被证明满足最关键的需要在空气入口监控:准确性、鲁棒性、长期稳定、和低维护的需求。因为空气入口可能非常接近饱和,甚至形成冷凝,传感器必须保持精度甚至在这些条件。压缩空气的湿度传感器的一个挑战是,如果传感器变湿,将继续显示饱和条件下测量,直到传感器干——尽管空气本身不再是饱和。为了克服这个问题,Vaisala开发了专利加热探针技术。这将确保调查保存的温度高于周围空气温度以避免冷凝传感器本身。根据系统和准确的安装位置,直接水飞溅也湿湿度传感器。特殊的安装配件可防止这种情况的发生。

在发电厂和污染环境,进入的空气可能含有污染物,长期会影响传感器的精度。为了克服这一挑战,先进传感器与化学清洗功能,可配置自动清洁传感器元素蒸发可能的污染物。