Filtry do turbin gazowych stosowane w turbomaszynach i silnikach gazowych
Turbiny gazowe, silniki gazowe i sprężarki wymagają czystego powietrza dolotowego, aby działaćniezawodnie i z niezmiennie wysoką wydajnością . Właśnie o to dbają filtry do turbin gazowych: utrzymują czystość powietrza dolotowego , chroniąc w ten sposób maszynę.
W tym zakresie firma Hengst dostarcza pełną gamę elementów filtrujących: filtry kieszeniowe, filtry kompaktowe, wkłady filtrujące i maty filtrujące. Ponadto firma Hengst produkuje technologie filtracji oraz kompletne obudowy filtrów, dzięki czemu jeden partner zapewnia zarówno elementy zamienne, jak i cały system. Każdy wkład filtra powstaje we własnej produkcji: firma Hengst samodzielnie opracowuje i wytwarza wkłady, od pojedynczego filtra po kompletny system, korzystając z ponad sześćdziesięcioletniego doświadczenia w dziedzinie filtracji, sięgającego 1958 roku, oraz globalnej sieci serwisowej.
korzyści
- Elementy filtrujące z własnej produkcji, opracowywane i wytwarzane w ramach Grupy Hengst od 1958 roku
- Elementy filtrujące do turbin gazowych każdej wielkości, od średnich agregatów po duże turbiny wykorzystywane w energetyce
- Pasujące do istniejących obudów filtrów, z elementami zamiennymi i modernizacyjnymi, również do obudów innych producentów
- Serwis na całym świecie – rodzinna firma z branży filtracji, posiadająca 33 oddziały na całym świecie
Dlaczego filtry turbin gazowych mają decydujący wpływ na wydajność i koszty eksploatacji
Turbina gazowa zasysa duże ilości powietrza z otoczenia, i wszystko, co to powietrze ze sobą niesie, dociera do obracających się elementów. Pył i cząstki ścierne powodują erozję łopatek sprężarki i turbiny. Drobne osady gromadzą się na powierzchniach łopatek (zanieczyszczenie), pogarszając sprawność aerodynamiczną i tym samym z czasem obniżając moc. Rozpuszczone sole w połączeniu z wilgocią, co jest typowym obciążeniem w lokalizacjach nadmorskich i morskich, mogą powodować korozję w kanale gorących gazów. Te same zanieczyszczenia skracają również żywotność silników gazowych i sprężarek pracujących w tych samych środowiskach.
Stopień separacji to jednak tylko połowa równania. Każdy milibar dodatkowej straty ciśnienia na wlocie obniża moc turbiny i zwiększa jednostkowe zużycie energii. O wartości filtra do turbin gazowych decydują zatem jednocześnie dwie cechy: to, jak niezawodnie usuwa zanieczyszczenia, i to, jak stabilnie utrzymuje stratę ciśnienia przez cały okres eksploatacji. Wkład filtra, który utrzymuje niską i stabilną stratę ciśnienia, pozwala zachować projektową sprawność maszyny i obniża koszty eksploatacji. Właśnie to, a nie sama cena zakupu, zazwyczaj decyduje o tym, czy filtracja okaże się ostatecznie kosztowna, czy opłacalna.
Elementy filtrujące i kompletne systemy z jednej ręki
Ta grupa produktów obejmuje elementy filtrujące, czyli części wymienne, które są umieszczone w układzie zasysania turbiny gazowej i odpowiadają za właściwą filtrację. Jeśli korzystają Państwo z istniejącej obudowy filtra, firma Hengst dostarcza odpowiednie elementy zamienne i modernizacyjne, również do obudów pochodzących pierwotnie od innych producentów. Jeśli potrzebują Państwo czegoś więcej niż tylko elementów, firma Hengst projektuje dodatkowo układ filtracyjny i kompletną obudowę filtra jako jeden system. Dzięki temu mają Państwo jednego partnera, niezależnie od tego, czy wymieniają Państwo elementy, czy potrzebują nowej instalacji.
Szukają Państwo kompletnego systemu filtrującego lub nowej obudowy filtra zamiast pojedynczych elementów zamiennych?
W takim razie zapraszamy do zapoznania się z naszymi Systemami filtracji powietrza dolotowego.
Elementy filtrujące do turbin gazowych
Firma Hengst obejmuje pełny zakres filtrów w układzie dolotowym turbin gazowych: od zgrubnej separacji na żaluzjach chroniących przed warunkami atmosferycznymi, poprzez filtrację dokładną, aż po ostatni stopień, który chroni silnik. maty filtracyjne zapewniają zgrubną separację i ochronę przed warunkami atmosferycznymi. Filtr kieszeniowy (filtry workowe) stanowią stopnie filtracji wstępnej i dokładnej o dużej pojemności magazynowania pyłu. Filtr kompaktowy (panele V) zapewniają wysoki stopień separacji drobnych cząstek w sytuacjach, gdy głębokość montażu jest ograniczona. Wkłady filtrujące stożkowe i cylindryczne są stosowane w samoczyszczących się instalacjach filtrów impulsowych (Pulse Jet) przy stale wysokim obciążeniu pyłowym. Typy tych elementów można łączyć w wieloetapowy układ filtracyjny, dostosowany do danej lokalizacji i turbiny. Dodatkowo dostępny jest system monitorowania stanu elementów ( przenośne stanowisko testowe ), umożliwiający sprawdzenie pozostałego okresu eksploatacji oraz stanu zamontowanych elementów bezpośrednio na miejscu.
Jak dobrać odpowiedni filtr do turbiny gazowej
Przy doborze filtrów do turbin gazowych nie chodzi tyle o wybór jednego „najlepszego” elementu, ile o dostosowanie układu filtracyjnego do warunków pracy i maszyny, którą ma chronić. O wyborze decydują trzy czynniki.
Warunki lokalizacyjne i jakość powietrza
Wymagania wynikają ze środowiska eksploatacyjnego. Pustynie i obszary suche, charakteryzujące się wysokim i długotrwałym obciążeniem pyłowym, wymagają zastosowania samoczyszczących się wkładów filtrujących, które nie ulegają zatykaniu ani nasyceniu, lecz podlegają ciągłej regeneracji. Lokalizacje nadmorskie i morskie wiążą się z obecnością aerozoli solnych i wilgoci, co wymaga zastosowania elementów hydrofobowych oraz wstępnego etapu separacji. W przypadku lokalizacji śródlądowych o klimacie umiarkowanym, charakteryzujących się niskim lub umiarkowanym obciążeniem pyłowym, odpowiedni jest wieloetapowy układ filtrów statycznych składający się z filtrów workowych i kompaktowych. Profil wielkości cząstek, wilgotność powietrza oraz obciążenie solne w danym miejscu wspólnie determinują zarówno typ elementu filtrującego, jak i klasę wydajności.
Porównanie filtracji głębokiej i filtracji powierzchniowej
Elementy filtrujące statyczne działają na zasadzie filtracji głębokiej: cząstki wnikają w materiał filtracyjny i zostają zatrzymane w jego strukturze włóknistej. Pozwala to osiągnąć wysokie klasy wydajności, a strata ciśnienia stopniowo wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia, aż do momentu wymiany wkładu filtra. Samoczyszczące się wkłady filtracyjne działają na zasadzie filtracji powierzchniowej: na powierzchni wkładu tworzy się warstwa pyłu, która jest okresowo usuwana, co pozwala na utrzymanie niskiego spadku ciśnienia nawet przy dużym obciążeniu pyłowym. Filtracja głęboka zazwyczaj zapewnia wyższy stopień separacji, podczas gdy filtracja powierzchniowa jest przystosowana do długotrwałego wysokiego obciążenia pyłem, gdzie ważniejsza jest ciągła regeneracja.
Stopień separacji i strata ciśnienia
Wyższy stopień separacji pozwala usunąć więcej drobnych cząstek, które zatykają łopatki turbin i silników. Stopień separacji i strata ciśnienia muszą jednak być zrównoważone, ponieważ nadmierne filtrowanie w czystym otoczeniu powoduje wzrost straty ciśnienia bez odpowiednich korzyści. Ponieważ stabilna, niska strata ciśnienia przez cały okres eksploatacji pozwala zachować sprawność maszyn i ogranicza koszty energii, element o najniższych całkowitych kosztach eksploatacji (TCO) rzadko jest najtańszy w zakupie. Inżynierowie ds. zastosowań firmy Hengst na podstawie profilu lokalizacji, klasy maszyny i obciążenia pyłowego określają, jaki stopień separacji i jaka długość filtra są odpowiednie w danym przypadku.
Klasy filtrów i normy dotyczące filtracji w turbinach gazowych
Elementy filtrujące do turbin gazowych są klasyfikowane zgodnie z ustalonymi normami filtracji. Umożliwia to porównanie stopnia separacji między różnymi dostawcami oraz dopasowanie elementu do konkretnej specyfikacji. Zazwyczaj stosuje się trzy systemy klasyfikacji.
| Norma | Zakres klas | Rola w filtracji turbin gazowych |
| ISO 16890 | ePM1, ePM2,5, ePM10, zgrubny | Aktualna klasyfikacja według frakcji wielkości cząstek; służy do projektowania stopni filtracji wstępnej i dokładnej |
| EN 779:2012 | G4 do F9 | Klasy filtrów zgrubnych i dokładnych; nadal powszechnie stosowane w istniejących specyfikacjach |
| EN 1822-1:2019 (EPA) | E10 do E12 | Klasy wydajności dla ostatniego stopnia filtracji w układach dolotowych turbin gazowych; klasy HEPA (H13 i wyższe) są rzadko stosowane ze względu na duże straty ciśnienia |
Klasy efektywności od E10 do E12 są zazwyczaj określane dla ostatniego stopnia filtrowania w układzie zasysania turbin gazowych. Systemy te określają sposób klasyfikacji i porównywania elementów. Stanowią one punkt odniesienia przy wyborze stopnia separacji, nie zastępują jednak dostosowania elementu do konkretnego miejsca instalacji.
Wysoka jakość produktów dzięki kompetencjom w zakresie rozwoju i własnej produkcji
O wydajności systemu filtracji turbiny gazowej decydują elementy filtrujące znajdujące się w jej wnętrzu. Firma Hengst samodzielnie projektuje i produkuje te elementy w ramach grupy Hengst. Dzięki temu najważniejsze właściwości, takie jak strata ciśnienia, pojemność zatrzymywania pyłu i zachowanie przy wilgoci, są parametrami konstrukcyjnymi, nad którymi firma Hengst ma bezpośrednią kontrolę, a nie właściwościami produktów masowej produkcji zakupionych na rynku. Jest to podejście oparte na pionowej integracji, obejmujące cały proces – od materiału filtracyjnego, przez gotowy element, aż po kompletny system.
Ta sama jakość wykonania obowiązuje niezależnie od tego, czy element jest montowany w jednym z własnych Systemów filtracji Hengst, czy też zastępuje zużyty element w istniejącej obudowie filtra, nawet w przypadku obudów pochodzących pierwotnie od innego producenta.
Branże i zastosowania
Filtry do turbin gazowych firmy Hengst chronią maszyny wirujące wszędzie tam, gdzie jakość powietrza dolotowego decyduje o niezawodności i sprawności.
Wytwarzanie energii
Turbiny gazowe i silniki gazowe w elektrowniach obciążenia podstawowego, szczytowego oraz w elektrowniach parowo-gazowych – od średnich agregatów po duże turbiny służące do wytwarzania energii. Czyste powietrze dolotowe ogranicza zanieczyszczenie łopatek i pozwala utrzymać moc znamionową oraz zużycie ciepła maszyny na poziomie przewidzianym w projekcie.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące filtrów do turbin gazowych
Jakie typy filtrów stosuje się w układach dolotowych turbin gazowych?
W układach dolotowych turbin gazowych stosuje się cztery podstawowe typy wkładów filtrujących, najczęściej połączonych w wielostopniowy układ filtrujący. Maty filtrujące, umieszczone na początku układu, zapewniają wstępne oddzielanie zanieczyszczeń i ochronę przed czynnikami atmosferycznymi. Filtr kieszeniowy jako stopień wstępny lub końcowy zapewnia dużą pojemność magazynowania pyłu. Filtry kompaktowe (V-Panel) jako stopień dokładny lub końcowy zapewniają wysoki stopień separacji drobnych cząstek przy płaskiej konstrukcji. Wkłady filtrujące (stożkowe i cylindryczne) są stosowane w samoczyszczących się instalacjach filtrów impulsowych (Pulse Jet) w środowiskach o wysokim stężeniu pyłu. Właściwa kombinacja zależy od warunków panujących w miejscu instalacji oraz wymaganej klasy wydajności.
Czym różni się wkład filtra od kompletnego systemu filtrującego?
Wkład filtra to wymienna część, która zatrzymuje zanieczyszczenia, na przykład Filtr kieszeniowy, filtr kompaktowy, wkład filtrujący lub mata filtrująca. Kompletny system filtrujący, zwany również obudową filtra, to obudowa wraz z osprzętem technicznym, która mieści elementy, kieruje przepływem powietrza i, w przypadku konstrukcji samoczyszczących, steruje czyszczeniem impulsowym. Firma Hengst dostarcza zarówno elementy zamienne do istniejących obudów filtrów, jak i kompletne systemy do nowych instalacji. Operatorzy, którzy potrzebują jedynie elementów, zamawiają je bezpośrednio; ci, którzy potrzebują kompletnej instalacji, otrzymują ją od tego samego partnera.
Jakie klasy jakości filtrów stosuje się w filtracji turbin gazowych?
Elementy filtrujące do turbin gazowych są klasyfikowane zgodnie z normą ISO 16890 (według frakcji wielkości cząstek: ePM1, ePM2,5, ePM10 i gruboziarniste), zgodnie ze starszą skalą EN 779:2012 (od G4 do F9) i zgodnie z normą EN 1822-1:2019 dla klas EPA. Klasy wydajności od E10 do E12 są zazwyczaj określane dla ostatniego stopnia filtrowania w układzie dolotowym turbin gazowych. Klasy HEPA (H13 i wyższe) są rzadko stosowane ze względu na dużą stratę ciśnienia. Normy te stanowią ramy klasyfikacyjne i porównawcze, umożliwiające wybór elementu i dostosowanie go do specyfikacji.
Filtry statyczne czy samoczyszczące do turbin gazowych – co mi jest potrzebne?
Zależy to przede wszystkim od natężenia zapylenia w danym miejscu. Elementy filtrujące statyczne (filtry workowe i kompaktowe) działają na zasadzie filtracji głębokiej i osiągają wysokie klasy wydajności; strata ciśnienia rośnie przy tym stopniowo, aż do momentu wymiany wkładu filtra. Rozwiązanie to dobrze sprawdza się przy niskim lub umiarkowanym obciążeniu pyłowym i w umiarkowanym klimacie. Samoczyszczące się wkłady filtrujące działają na zasadzie filtracji powierzchniowej: w określonych odstępach czasu warstwa pyłu jest usuwana od wkładu, co pozwala utrzymać niską stratę ciśnienia przy stale wysokim obciążeniu pyłowym, na przykład na terenach pustynnych i w przemyśle ciężkim. O wyborze decyduje profil pyłowy danego miejsca oraz wrażliwość maszyny na spadek ciśnienia.
Jak często należy wymieniać filtry w turbinach gazowych?
Częstotliwość wymiany zależy od rodzaju elementu i warunków pracy, a nie od ustalonego harmonogramu. Elementy statyczne z czasem ulegają zanieczyszczeniu pyłem i są wymieniane, gdy tylko spadek ciśnienia osiągnie określoną wartość graniczną. W powietrzu zapylonym lub zanieczyszczonym następuje to wcześniej, natomiast w czystym, umiarkowanym środowisku – później. Samoczyszczące się wkłady filtrujące wydłużają swój okres eksploatacji, ponieważ cykl impulsowy nieustannie regeneruje powierzchnię filtra. Praktyczną miarą jest spadek ciśnienia w całym okresie eksploatacji, a nie odstęp kalendarzowy. Inżynierowie ds. zastosowań firmy Hengst pomogą Państwu ustalić właściwy moment wymiany dla danej lokalizacji.
Czy firma Hengst dostarcza elementy zamienne do obudowy filtra innego producenta?
Tak. Firma Hengst produkuje elementy filtrujące zamienne i modernizacyjne do układów dolotowych turbin gazowych, w tym do obudów filtrów dostarczonych pierwotnie od innych producentów. Elementy te powstają we własnych zakładach produkcyjnych firmy Hengst, z wykorzystaniem tego samego, produkowanego przez firmę materiału filtracyjnego, co w kompletnych systemach Hengst. Dzięki temu operatorzy mogą nadal korzystać z istniejącej obudowy filtra, a jednocześnie ulepszyć elementy, na przykład zwiększając stopień separacji lub wybierając wersję o mniejszym spadku ciśnienia.
Kto produkuje filtry do turbin gazowych firmy Hengst i skąd pochodzą Elementy filtrujące?
Filtry do turbin gazowych firmy Hengst opierają się na Elementach filtrujących, które firma Hengst samodzielnie opracowuje i produkuje w ramach Grupy Hengst. Ta firma rodzinna została założona w 1958 roku w Münsterze i zatrudnia współcześnie ponad 3 800 pracowników w 33 lokalizacjach na całym świecie. Ponieważ zarówno wkład filtra, jak i cały system pochodzą z tej samej organizacji zajmującej się projektowaniem i produkcją w ramach Grupy Hengst, można na każdym etapie kontrolować właściwości decydujące o wydajności filtracyjnej, zamiast polegać na komponentach pozyskanych z zewnątrz.
