Уроки, полученные в условиях влажного прибрежного климата

Проблема: высокий уровень влажности воздуха и тропические дожди являются причиной высокого дифференциального давления (dP) и проникновения улавливаемых частиц через фильтры в турбину, что приводит к снижению КПД компрессора на 3–5 % и мощности на 15–20 %.

Решение: водонепроницаемые фильтры Donaldson Turbo-Tek Er5 | W5 | P1

Результаты 

• Увеличение срока службы фильтра втрое — с 18 до 48 месяцев — по сравнению с 12 месяцами и снижением эффективности на 10 %
• Отсутствие проникновения влаги в периоды высокой влажности или тропических дождей
• Отсутствие потерь эффективности при работе осевых компрессоров или производстве электроэнергии
• Сокращение числа промывок водой и их проведение только во время остановов

Для обеспечения работы шести турбинных двигателей завода требуется в общей сложности 720 пар фильтрующих элементов для улавливания переносимых по воздуху загрязняющих веществ и подачи чистого всасываемого воздуха. Тропический климат этого прибрежного района создает серьезные проблемы с фильтрацией. Условия в летние месяцы — это относительная влажность 80 %, тропические дожди и соленый воздух. В сухой зимний период воздух сильно загрязнен дымом и золой от низовых пожаров. Вместе с влагой через фильтры, как правило, проникают и твердые частиц, способные загрязнять лопатки компрессора и вызывать преждевременный износ оборудования.

В 2014 году завод СПГ использовал синтетические фильтры премиум-класса F9 MERV 15. На тот момент эта технология фильтрации воздуха была самой передовой в сфере эксплуатации турбин. Хотя их фильтрующие элементы работали эффективнее ранее использовавшихся смешанных фильтров F9 MERV 15, недостаточные показатели дифференциального давления (dP) и срока службы фильтров все еще приводили к проблемам в работе турбин.

«Фильтры забивались частицами сажи, — рассказал главный инженер по вращающемуся оборудованию. — Многие из этих загрязнений проникали через фильтр и налипали на лопатки нашего осевого компрессора, потому что имели субмикронный размер».

Повышение дифференциального давления и снижение эффективности осевого компрессора — это показатели того, что в фильтры все еще проникает значительный объем влаги, а вместе с ними и загрязняющие вещества, включая сажу, дым и соль. Это вызывало загрязнение лопаток и их механический дисбаланс, приводивший к снижению эффективности осевого компрессора. За 12 месяцев это снижение достигало 3–5 %, приводя к ощутимым потерям мощности.

«Самую большую проблему, вызываемую влажностью, представляла собой потеря мощности из-за высокой температуры адиабатного испарения, — объяснил инженер. — При влажной погоде пропускная способность нашей установки уже снижалась на 15–20%, что означало любое дальнейшее ухудшение показателей вследствие перепада давления (dP) на фильтре, усугублявшего проблему.

Чтобы решить эту проблему, в 2015 году на заводе СПГ было решено опробовать новый водонепроницаемый фильтрующий материал Donaldson Turbo-Tek Er5 | W5 | P1 класса (H)EPA. Заказчик оснастил фильтрами Turbo-Tek Er5 | W5 | P1 четыре из шести турбин СПГ, продолжив использовать существовавшую технологию F9 для двух оставшихся, самостоятельно сравнить показатели их работы.

Через девять месяцев такая замена серьезно повысила уровень защиты турбины, о чем свидетельствуют показатели dP и КПД компрессора для турбин, оснащенных водонепроницаемыми фильтрами. Значение dP оставалось стабильным в течение летних месяцев и всего срока службы фильтра, и практически не снижался КПД осевого компрессора.

Выбор решений по фильтрации с учетом различных условий может оказать помощь по поддержанию эффективной и результативной работы. Чтобы помочь владельцам завода с выбором фильтров, в 2018 году компания Donaldson ввела систему оценки на основе показателей классификации Er | W | P для своей линейки фильтров Turbo-Tek для газовых турбин. Используя результаты первых в отрасли лабораторных испытаний на водонепроницаемость и степень регенерации импульсами, компания Donaldson теперь оценивает фильтры каждого типа по шкале от 0 до 5 для следующих трех характеристик:

• Эффективность (от Er0 до Er5) — Какую долю переносимых по воздуху загрязняющих веществ он улавливает?
• Водонепроницаемость (от W0 до W5) — Как он работает в условиях высокой влажности и воздействия влаги?
• Степень регенерации импульсами (от P0 до P5) — Относится к системам самоочистки. В какой степени фильтры восстанавливают свои пиковые эксплуатационные показатели после импульсной очистки сжатым воздухом?

Фильтр, обсуждаемый в данном примере, имеет классификацию Er5 | W5 | P1. Это означает, что они демонстрируют наивысшую эффективность улавливания (Er5), наивысшую водонепроницаемость (W5) и, будучи фильтрами глубинной фильтрации, имеют низкую степень регенерации импульсами (P1) по сравнению с другими фильтрами линейки Donaldson Turbo-Tek для газовых турбин.