海上平臺用某型燃機發電機組箱體及通風系統設計

魏兵

摘要：針對海上平臺應用的某型燃機發電機組進行箱體及通風系統成套設計，通過聲學分析、CFD分析，研究其過濾性能、消聲性能及內部流場性能，以保證其能夠滿足機組長時間運行考核工作需求。

關鍵詞：燃氣輪機發電機組;海上平臺應用;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

燃機發電機組在海上平臺上應用，主要為油氣生產和處理提供電力保障。燃機應用時，需對其進行消聲過濾成套，用隔聲箱體將燃機發電機組與外界隔離，減少外界環境和氣候等因素影響燃機發電機組的正常運轉，同時減少燃機發電機組影響周圍環境。成套需設置通風系統，以保證燃機發電機組的通風散熱;將可燃性氣體稀釋，以防止爆炸;在進風口設置過濾器，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，成套設備還需同時考慮海上防腐、進氣除水、除鹽、抗風載、抗海浪沖擊等。

2? 技術指標

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箱體內溫度控制范圍：小于55℃;④箱裝體通風為負壓通風，壓力差小于500Pa;⑤箱體及通風系統整體結構抗地震按7 級設防;⑥進風過濾等級：G4。

3? 結構組成

燃氣輪機發電機組成套設備主要由隔聲箱體、進風系統及排風系統等組成，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。進風系統主要由進風防雨罩、進風過濾器、進風消聲器和進風防火閥等組成。排風系統主要由排風防火閥、排風風機、風機隔聲罩、消聲彎頭、自垂百葉及排風防雨罩等組成。箱體及通風系統結構緊湊，集成化程度非常高，具有隔聲、消聲、通風、過濾等功能。

箱體及通風系統的主要技術參數：

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

4? 箱體及通風系統噪聲分析

4.1 聲源

燃氣輪機裸機測量數據如表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%，得到測量結果如表1。

4.2 消聲量計算

進風消聲器采用1200mm列管式消聲器，排風消聲器采用消聲彎頭。

①進風消音量。進風1200mm列管式消聲器消聲量△L1實測值如表2所示。

②排風消音量。

通風消聲器消聲量，見表3。

考慮進風逆氣流降噪量，根據測量經驗為3dBA，進風過濾器降噪量約為5dBA;排風順氣流噪聲增加，根據測量經驗為3dBA。

4.3 結論

噪聲經過降噪后，進風系統聲壓級為115.2-△L1-5-3=78dBA;噪聲經過降噪后，排風系統聲壓級為115.2-△L2+3=73.2dBA。通過對燃氣輪機成套設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備周圍噪聲滿足<80dB（A）的要求。

5? CFD分析

針對燃機發電機組箱體及通風系統進行進行CFD分析計算，并根據結果分析箱體及通風系統的流場是否均勻，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、排風消聲系統流場

進、排風系統靜壓云圖見圖4、圖5。

5.3 CFD結論

經過CFD分析，可以看出，箱體內流場分布均勻，且散熱良好，箱體出口溫度約為43℃;

進風消聲系統的流阻為152Pa，排風系統的總流阻為553Pa，符合系統總流阻小于1210Pa的要求，且負壓差小于500Pa。

6? 箱體強度分析

6.1 應力及位移分布云圖（圖6、圖7）

6.2 結論

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

根據《碳素結構鋼》GB/T700-2006，Q235的屈服強度為235N/mm2，安全系數取1.2。（表4）

7? 結束語

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

參考文獻：

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

[2]HB7811-2006，燃氣輪機成套設備進排氣系統通用技術要求[S].

[3]GB/T15736-1995，燃氣輪機輔助設備通用技術要求[S].