燃气轮机进气过滤系统维修周期经济性分析

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21104

发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (1): 119-125.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21104

燃气轮机进气过滤系统维修周期经济性分析

金云峰¹, 刘超¹, 邓高峰², 关运龙², 郝建刚³, 黄海舟³, 蒋东翔¹

^1.清华大学能源与动力工程系，北京市海淀区 100084
^2.建筑安全与环境国家重点实验室，北京市朝阳区 100013
^3.华电电力科学研究院有限公司，浙江省杭州市 310030

收稿日期:2021-08-24 出版日期:2022-02-28 发布日期:2022-03-18
作者简介:金云峰(1995)，男，硕士研究生，研究方向为燃气轮机气路故障诊断，yf-jin13@foxmail.com；
刘超(1986)，男，博士，助理研究员，主要从事动力设备转子动力学与故障诊断研究，本文通信作者，cliu5@tsinghua. edu.cn；
邓高峰(1978)，女，博士，高级工程师，主要从事空气净化、建筑能源环境相关研究，denggaofeng@cabrtech.com；
关运龙(1988)，男，博士，高级工程师，主要从事空气净化、过滤材料相关研究，guanyunlong@cabrtech.com；
郝建刚(1983)，男，硕士研究生，高级工程师，主要从事燃气轮机节能诊断、经济运行技术研究，jiangang-hao@chder.com；
黄海舟(1964)，男，博士，正高级工程师，主要从事汽(燃气)轮机安全经济运行技术研究，haizhou-huang@chder.com；
蒋东翔(1963)，男，博士，教授，主要从事动力设备转子动力学、故障机理与故障诊断研究，jiangdx@tsinghua.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划专项(2019YFF0216103)

Cost Benefit Analysis for Maintenance Strategy of Gas Turbine Inlet Filtration System

Yunfeng JIN¹, Chao LIU¹, Gaofeng DENG², Yunlong GUAN², Jiangang HAO³, Haizhou HUANG³, Dongxiang JIANG¹

^1.Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Haidian District, Beijing 100084, China
^2.State Key Laboratory of Building Safety and Environment, Chaoyang District, Beijing 100013, China
^3.Huadian Electric Power Research Institute Co. , Ltd. , Hangzhou 310030, Zhejiang Province, China

Received:2021-08-24 Published:2022-02-28 Online:2022-03-18
Supported by:
National Key R&D Program of China(2019YFF0216103)

摘要/Abstract

摘要：

维持进气过滤系统的正常工作对于保障燃气轮机机组运行效益具有重要意义。首先建立了燃气轮机进气过滤系统维修经济效益分析模型，将总维修成本分解为初始成本、停机成本与性能下降成本3部分；其次，基于模型提出过滤器更换与压气机水洗维修周期的优化方式；最后，探究了进气过滤系统异常退化条件下维修策略的调整方式。研究结果表明，结合进气过滤系统的退化状态评估并相应调整维修周期，可明显改善燃气轮机运行经济效益。

关键词: 燃气轮机, 进气过滤系统, 生命周期成本分析, 停机成本

Abstract:

Maintaining the normal operation of inlet filtration system is of great significance to ensure the operation efficiency of gas turbine unit. The maintenance economic benefit analysis model of gas turbine inlet filtration system was established, and the total maintenance cost was divided into three parts, i. e., initial cost, shutdown cost and performance degradation cost. Secondly, based on the model, the optimization methods of filter replacement and compressor washing maintenance cycle were proposed. Finally, the adjustment mode of maintenance strategy under the condition of abnormal degradation of inlet filtration system was explored. The results show that the economic benefits of gas turbine operation can be significantly improved by combining the degradation state evaluation of inlet filtration system and adjusting the maintenance cycle accordingly.

Key words: gas turbine, inlet filtration system, life cycle cost analysis, shutdown cost

中图分类号:

TK 14

金云峰, 刘超, 邓高峰, 关运龙, 郝建刚, 黄海舟, 蒋东翔. 燃气轮机进气过滤系统维修周期经济性分析[J]. 发电技术, 2022, 43(1): 119-125.

Yunfeng JIN, Chao LIU, Gaofeng DENG, Yunlong GUAN, Jiangang HAO, Haizhou HUANG, Dongxiang JIANG. Cost Benefit Analysis for Maintenance Strategy of Gas Turbine Inlet Filtration System[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(1): 119-125.

图/表 6

图1 燃气轮机进气过滤系统部件构成

Fig. 1 Components of gas turbine inlet filtration system

表1 维修成本计算参数选取

Tab. 1 Selection of maintenance cost calculation parameters

变量	物理意义	取值
c_cf/(万元/组)	粗滤初始成本	4.95
c_hf/(万元/组)	精滤初始成本	135
c_wash/(万元/次)	水洗成本	1.55
c_e/[元/(kW·h)]	上网电价	0.5
c_fuel/[元/(kW·h)]	额定气耗成本	0.399
N_gen/MW	额定输出功率	470
Q_foul	压气机积垢退化因子	气耗率升高5.54%/2 000 h
Q_DPcf	粗滤压差退化因子	压损升高390 Pa/1 000 h
Q_DPhf	精滤压差退化因子	压损升高87 Pa/1 000 h
t_down/h	单次停机时长	10
t_gen/h	年运行时长	4 500
W_start/(MW·h)	启动过程折合耗电量	200

图2 压气机水洗周期与维修成本优化

Fig. 2 Compressor washing cycle and maintenance cost optimization

图3 过滤器更换周期与维修成本优化

Fig. 3 Filter replacement cycle and maintenance cost optimization

表2 优化前后维修成本对比

Tab. 2 Comparison of maintenance cost before and after optimization

成本构成	优化前/万元	优化后/万元	变化率/%
初始成本	86	178	107
停机维修成本	221	809	266
性能下降成本	3 869	935	-76
总维修成本	4 176	1 922	-54

图4 过滤效率异常退化下的最优压气机水洗周期

Fig. 4 Optimal compressor washing cycle under abnormal filtration efficiency degradation

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Cost Benefit Analysis for Maintenance Strategy of Gas Turbine Inlet Filtration System

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