如何通過精確的濕度測量優化燃氣輪機性能？

　　確保燃氣輪機以高效率運行是運營商的首要目標。在當前經濟形勢下，任何能夠提高生產率、進而提升利潤的措施顯然都是受歡迎的。從環境角度來看，使汽輪機盡可能高效地運行且產生的排放物盡可能少也很重要。幸運的是，有多種方法可提高燃氣輪機的輸出功率。控制進入燃燒入口的空氣的濕度和溫度是重要措施之一，因為它直接影響汽輪機的效率、排放和運行可靠性。
 

　　更冷、更濃的空氣可提高輸出和效率：
 

　　就燃氣輪機效率而言，空氣密度的影響是大家都知道的：更密集的進氣增加了質量流速，因此提高了汽輪機的輸出和效率。空氣密度與溫度成反比，這意味著溫度升高會降低空氣密度，因此降低燃氣輪機的效率和功率。
 

　　進氣冷卻(特別是在溫暖和炎熱的環境中)通常用于補償由于空氣溫度高而造成的效率損失。即使空氣溫度有些許降低，也會導致功率輸出顯著提高。
 

　　空氣溫度每降低1°C，輸出功率可提高多達0.5％：
 

　　有幾種技術可用于冷卻進氣。一種常見的解決方案是噴霧器，該系統通過噴嘴將水噴到氣流中，從而隨著水滴的蒸發使空氣冷卻。霧化的第二個好處是，空氣濕度的增加減少了燃燒過程中產生的NOx排放。除了在溫暖或炎熱的條件下冷卻進氣外，濕度也是避免在寒冷氣候下結冰的一個關鍵因素。如果濕空氣接近結冰，則需要防冰系統以保護壓縮機免受快速移動的冰粒所造成的損害。
 

　　要實現理想的控制，需要準確的濕度信息：
 

　　鑒于進氣系統內空氣的高速流動，必須防止水滴和冰粒進入壓縮機和汽輪機，以免造成代價高昂的損壞和腐蝕。實際上，這意味著空氣濕度需要保持在飽和水平以下。換句話說，為了避免冷凝，進入系統的空氣的露點溫度必須低于系統中的空氣和表面溫度。控制系統必須具有安全裕度，以考慮測量不確定性以及所測量空氣特性的波動和不規則性。但是，由于測量不確定性而需要的裕量越寬，損失的效率潛能就越大。這是高水平的測量可靠性真正發揮作用的地方。準確地測量露點可以使冷卻和起霧(或甚至加熱)盡可能地接近系統內的冷凝或結冰極限。
 

　　表示濕度的不同方法：
 

　　濕度根據應用場合使用不同的術語來表示，包括但不限于相對濕度、露點溫度和濕球溫度。
 

　　相對濕度(RH)：
 

　　是水蒸氣在特定溫度下的分壓與其飽和壓力之比。RH以百分比表示，通常用于描述環境空氣濕度。使用RH的缺點是它在很大程度上取決于溫度。例如，如果RH為85%，溫度為20°C，則空氣溫度僅降低2°C，RH就變為96%。如果使用RH來測量汽輪機進氣口中的空氣濕度，則必須牢記這種相關性，因為即使沒有冷卻或加熱，進氣口系統中的空氣溫度也會發生變化。主要效果是由于壓縮機鐘形口處空氣的加速而導致冷卻，這可能導致溫度下降若干攝氏度。由于這種冷卻效果，即使環境溫度高于0°C，仍然存在結冰的風險。
 

　　露點溫度(Td)：
 

　　是指空氣在恒定壓力下冷卻時，空氣由于水蒸汽變得飽和而導致形成液態水(稱為冷凝)的溫度。在RH為100%時，環境溫度與露點溫度相同，但當露點溫度低于環境溫度時，空氣變得更干燥，因此形成冷凝的風險較小。使用Td的兩個主要好處是，它與溫度無關，并且它直接為冷凝條件提供余量。
 

　　濕球溫度(Tw)：
 

　　是用包裹在濕護套中的溫度計指示的溫度。濕球溫度和環境溫度可用于計算相對濕度或露點。Tw是用于確定濕度的傳統方法，但由于準確度有限且該方法需要一定的使用和維護技能，因此在很大程度上已被直接測量所取代。以上所有濕度參數均與壓力有關，但對于進氣應用，典型的壓力降非常小，以至于不會產生明顯的影響。例如，在20°C和1013 mbar下，壓力降低20 mbar導致RH降低1.7%或Td降低0.3°C。
 

　　影響準確度的因素：
 

　　影響濕度測量準確度的因素有很多，其中明顯的一個因素是基本傳感技術。然而，薄膜聚合物傳感器已被證明可以滿足進氣監測中關鍵的需求：準確度、堅固性、長期穩定性和低維護要求。由于進氣口中的空氣可能非常接近飽和，甚至可能形成冷凝，因此即使在這些條件下，傳感器也必須保持準確度。濕度傳感器在冷凝空氣中的一個挑戰是，如果傳感器變濕，則測量將持續顯示飽和狀態，直到傳感器變干-即使空氣本身不再飽和也是如此。為了解決這個問題，維薩拉開發了加熱探頭技術。這可確保探頭的溫度保持在周圍空氣溫度以上，以避免在傳感器本身上出現冷凝。根據系統和確切的安裝位置，直接的濺水也可能會弄濕濕度傳感器。可使用專用安裝附件來防止發生這種情況發生。
 

　　在發電廠和受污染的環境中，進氣中可能包含污染物，這會影響傳感器的長期準確度。為了應對這一挑戰，可以為傳感器配置化學清除功能，該功能通過蒸發可能的污染物來自動清潔傳感器元件。