魏兵

摘要：針對海上平臺應(yīng)用的某型燃機發(fā)電機組進行箱體及通風(fēng)系統(tǒng)成套設(shè)計，通過聲學(xué)分析、CFD分析，研究其過濾性能、消聲性能及內(nèi)部流場性能，以保證其能夠滿足機組長時間運行考核工作需求。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機發(fā)電機組;海上平臺應(yīng)用;消聲;過濾;CFD分析

中圖分類號：TE54? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0072-03

1? 緒論

燃機發(fā)電機組在海上平臺上應(yīng)用，主要為油氣生產(chǎn)和處理提供電力保障。燃機應(yīng)用時，需對其進行消聲過濾成套，用隔聲箱體將燃機發(fā)電機組與外界隔離，減少外界環(huán)境和氣候等因素影響燃機發(fā)電機組的正常運轉(zhuǎn)，同時減少燃機發(fā)電機組影響周圍環(huán)境。成套需設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)，以保證燃機發(fā)電機組的通風(fēng)散熱;將可燃性氣體稀釋，以防止爆炸;在進風(fēng)口設(shè)置過濾器，以及防止空氣中水汽及鹽進入箱體，保證燃機的使用壽命。由于在海上使用，成套設(shè)備還需同時考慮海上防腐、進氣除水、除鹽、抗風(fēng)載、抗海浪沖擊等。

2? 技術(shù)指標

①在距離箱體及通道1m的距離外，噪聲低于80dBA（無背景噪聲影響）;②燃氣輪機箱體外形尺寸：6000mm×3000mm×3200mm（長×寬×高）;③箱體內(nèi)溫度控制范圍：小于55℃;④箱裝體通風(fēng)為負壓通風(fēng)，壓力差小于500Pa;⑤箱體及通風(fēng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)抗地震按7 級設(shè)防;⑥進風(fēng)過濾等級：G4。

3? 結(jié)構(gòu)組成

燃氣輪機發(fā)電機組成套設(shè)備主要由隔聲箱體、進風(fēng)系統(tǒng)及排風(fēng)系統(tǒng)等組成，如圖1所示。

其中，隔聲箱體主要由箱體框架、檢修門、吊車梁等組成。進風(fēng)系統(tǒng)主要由進風(fēng)防雨罩、進風(fēng)過濾器、進風(fēng)消聲器和進風(fēng)防火閥等組成。排風(fēng)系統(tǒng)主要由排風(fēng)防火閥、排風(fēng)風(fēng)機、風(fēng)機隔聲罩、消聲彎頭、自垂百葉及排風(fēng)防雨罩等組成。箱體及通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，集成化程度非常高，具有隔聲、消聲、通風(fēng)、過濾等功能。

箱體及通風(fēng)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)：

①成套設(shè)備外形尺寸：6000mm×3000mm×3200mm（長×寬×高）;②箱體采用強制排風(fēng)，箱體內(nèi)為負壓。排風(fēng)采用2×100%風(fēng)機，總通風(fēng)量為：21820m3/h，風(fēng)機風(fēng)壓為：1200Pa;③進風(fēng)采用G4級褶皺式過濾器，設(shè)計風(fēng)量為：21820m3/h，初阻為：60Pa，終阻為：200Pa。

4? 箱體及通風(fēng)系統(tǒng)噪聲分析

4.1 聲源

燃氣輪機裸機測量數(shù)據(jù)如表1所示。

在燃氣輪機進氣蝸殼、機匣、排氣口上方距燃機表面1m處，各布置3個測點（共9個測點），距離誤差不超過

±10%，得到測量結(jié)果如表1。

4.2 消聲量計算

進風(fēng)消聲器采用1200mm列管式消聲器，排風(fēng)消聲器采用消聲彎頭。

①進風(fēng)消音量。進風(fēng)1200mm列管式消聲器消聲量△L1實測值如表2所示。

②排風(fēng)消音量。

通風(fēng)消聲器消聲量，見表3。

考慮進風(fēng)逆氣流降噪量，根據(jù)測量經(jīng)驗為3dBA，進風(fēng)過濾器降噪量約為5dBA;排風(fēng)順氣流噪聲增加，根據(jù)測量經(jīng)驗為3dBA。

4.3 結(jié)論

噪聲經(jīng)過降噪后，進風(fēng)系統(tǒng)聲壓級為115.2-△L1-5-3=78dBA;噪聲經(jīng)過降噪后，排風(fēng)系統(tǒng)聲壓級為115.2-△L2+3=73.2dBA。通過對燃氣輪機成套設(shè)備的消聲降噪情況進行分析計算，可理論確定消聲過濾成套設(shè)備周圍噪聲滿足<80dB（A）的要求。

5? CFD分析

針對燃機發(fā)電機組箱體及通風(fēng)系統(tǒng)進行進行CFD分析計算，并根據(jù)結(jié)果分析箱體及通風(fēng)系統(tǒng)的流場是否均勻，溫度及流阻是否滿足要求。

5.1 箱體溫度及流場

見圖2、圖3。

5.2 進、排風(fēng)消聲系統(tǒng)流場

進、排風(fēng)系統(tǒng)靜壓云圖見圖4、圖5。

5.3 CFD結(jié)論

經(jīng)過CFD分析，可以看出，箱體內(nèi)流場分布均勻，且散熱良好，箱體出口溫度約為43℃;

進風(fēng)消聲系統(tǒng)的流阻為152Pa，排風(fēng)系統(tǒng)的總流阻為553Pa，符合系統(tǒng)總流阻小于1210Pa的要求，且負壓差小于500Pa。

6? 箱體強度分析

6.1 應(yīng)力及位移分布云圖（圖6、圖7）

6.2 結(jié)論

箱體在自重及吊裝物載荷的作用下，箱體骨架中部產(chǎn)生164.8N/mm2的應(yīng)力。箱體在自重及吊裝物載荷的作用下，箱體骨架中部產(chǎn)生8.8mm的位移，見圖7。

根據(jù)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T700-2006，Q235的屈服強度為235N/mm2，安全系數(shù)取1.2。（表4）

7? 結(jié)束語

通過對燃氣輪機消聲過濾配套設(shè)備的理論分析研究，結(jié)合配套設(shè)備樣品的實際測試，并對配套設(shè)備進行不斷的更新優(yōu)化，形成可滿足通風(fēng)、隔聲、消聲、過濾性能的高度集成化配套設(shè)備，可促進某型燃氣輪機發(fā)電機組在海上平臺油氣行業(yè)廣泛應(yīng)用。

參考文獻：

[1]馬大猷.噪聲與振動控制工程手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]HB7811-2006，燃氣輪機成套設(shè)備進排氣系統(tǒng)通用技術(shù)要求[S].

[3]GB/T15736-1995，燃氣輪機輔助設(shè)備通用技術(shù)要求[S].