浅谈燃机进气口结冰原理及防冰措施.pdf

摘要：燃气轮机的进气系统，尤其是航改燃机的进气系统常常发生结霜结冰

现象。这对燃机的连续运行和安全使用影响很大。本文分析了燃机进气系统发生

结霜结冰现象的原因，提出了解决问题的办法，这对燃机用户和有关设计成套单

位具有一定的参考意义。

关键词：燃机进气结冰对策

1、引言

在我国现在有很多已建成的燃机成套机组在工作。每年都不同程度地发生燃

机进气系统的结霜结冰现象。这个现象一旦发生，不仅使燃机很难继续运行，而

且使运行中的燃机极易发生吞冰”危险。

燃气轮机进气系统的结霜结冰现象，形成的机理比较复杂，涉及的自然因素

比较多，首先从理论上搞清它形成的机理和条件，然后才能找到正确的解决办法。

2、成因

燃气轮机的进气系统结构原理简述：A为阻挡式空气过滤器元件，俗称滤

芯；B为空气过滤器箱体及过渡段；C为进气消音器；D为燃机进口导叶。进

气系统的结霜结冰现象，常常在可结冰条件时发生在滤芯表面(可以看见)和消音

器出口及进气导叶处(均看不见)。滤芯表面结霜，直接影响燃机的进气压差，假

若不能及时消除，燃机进气压差会很快不断升高，最终导致燃机进气压差高，从

而导致报警甚至停机，使燃机不能继续使用；如果消音器出口处或进气导叶处结

冰，冰块会被吸入燃机，造成打断压气机叶片的恶性事故。我们必须高度重视燃

气轮机进气系统的结霜结冰现象，并彻底解决这个危及燃机安全运行的事故隐

患。

各进气部分如下：

I段为空气过滤器外侧，并且假定为当地大气压P0=91Kpa，环境温度ta=-7℃,

相对温度φ0=95%，空气流动速度V0≈0m/s；

Ⅱ段为过滤器滤芯滤纸内外侧交接处，此处的空气流速为V1（m/s），空气

温度为t1（℃）；

Ⅲ段为过滤器箱体及过渡段，此处压力P2=-700Pa,即绝对压力P2=90.3Kpa.

以TITAN130燃气轮机发电机组为例，此处进气道直管段空气平均流速

V2≈6m/s；

V3（m/s），温度为t3

（℃）；

Ⅴ段为进气喇叭口稳流段，此处压力P4=89.9Kpa；温度为t4，

Ⅵ段为燃机进口导叶处，空气平均流速，温度为t5。

整理以上条件:

Ⅰ段：P0=91KPata=-7℃φ0=95%V0=0m/s

Ⅱ段：为收缩口段

Ⅲ段：P2=90.31KPaV2=6m/s

Ⅳ段：为收缩口段

Ⅴ段：P4=89.9KPa

Ⅵ段：收缩口段V5=113m/s

由于燃气轮机进气系统空气流动的速度比较快，在进气道停留的时间很短，

它与周围空间几乎没有能量交换。可以把燃机进气系统看成是一个开式的、绝热

的、稳定流动的空气热力系统。来计算燃气轮机进气系统各纵截面(ⅠⅡ…Ⅵ)上

空气的热力状态。

燃气轮机进气系统的空气流动能量方程可以简化为：

将有关参数代入（1）、（2）、（3）式，联解求得:

t1=-7.6℃t3=-7.3℃t5=-13.4℃

在燃气轮机进气系统中，空气过滤器滤芯内外侧，进气消音器的出口处和燃

机进口导叶处，由于空气速度的变化引起空气(静)温度的变化，空气流速愈大，

空气温度愈低，换言之，进气系统前后压差愈大，温度降也愈大。下表为温度与

压差的变化关系：

表1.进气系统压降△P与温降△t的关系表(P0=91KPa)

本文设定温度t4在燃机测量及控制系统上通常称之为t1温度，即燃机进

气入口温度。它通常小于外界环境ta(0.5～1)℃。

水露、霜冻形成的机理是：当空气中相对湿度Φ1比较大，昼夜温差△t=ta1-ta2

比较大时，一旦大气的温度ta1降至ta2、Φ1对应的露点ts1以下时，空气中的