摘 要：燃气轮机作为一个动力转换机器，主要依靠对气体的压缩等处理，来提供必要的动力，但是在实际的使用过程中，常因为进气系统的结冰，而导致燃气机的使用受阻。文章通过对燃气轮机的结冰现象的分析，提出了具体的解决措施，希望能够给相关的工作人员必要的借鉴和参考。
　　关键词：燃机；进气；结冰；对策
　　中图分类号：s218.5 文献标识码：a
　　1 概述
　　燃气轮机的使用能够加快工业的发展，随着我国工业化的深入，人们对于燃机的使用范围在逐渐的拓宽。虽然燃机具有一定的使用优势，但是其难以处理的结冰现象，至今仍是燃机系统的一个主要弊端，如不加以处理，将会严重制约燃机的推广。
　　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）。滤芯位置的结冰现象，主要是由于内外的温差变化造成的，如果不能够得到及时有效的处理，那么积累严重的冰块会导致报警系统启动，更为严重的将会扰乱燃机的正常作业，最终迫使燃机停止运转。而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。
　　提高解决燃机结冰现象的能力，关键是要对导致燃机结冰的各种数据进行详细的分析，并利用计算的公式，对所有的数据进行严格的控制。下面将从六个具体的结构上进行理论的分析：
　　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。
　　ⅳ段为进气消音器出口处，此处的空气平均流速为 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 v5≈113m/s ，温度为 t5。
　　整理以上条件：
　　ⅰ段： p0=91kpa ta=-7℃ φ0=95% v0=0m/s
　　ⅱ段：为收缩口段
　　ⅲ段：p2=90.31kpa v2=6m/s
　　ⅳ段：为收缩口段
　　ⅴ段：p4=89.9kpa
　　ⅵ段：收缩口段v5=113m/s
　　通常来说，燃气机的体积比较小，所以进入的气体不会在其内部逗留很长的时间，这样，外部的空气与内部的空气基本上不存在着能量和温度的变化，基于此点理论，我们可以把燃气机当做是一个空气热力系统。下面将具体的计算相关的空气热力系统：
　　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℃
　　根据上述的理论数据的分析和公式计算，我们能够明确，当内外部的空气气压数值差越大时，气温的下降幅度也会更大。所以，减少结冰的一个重要举措就是控制好内外温差。
　　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 ，空气中的一部分水蒸汽就会自然析出一部分水雾来。这些水雾形成水珠靠自重降落在小草上，这就是我们常说的“露水”。当大气温度 ta2继续降至 0℃以下时，“露水”就变成了“霜冻”。
　　在一定的大气条件下，湿空气的干球温度 ta、相对湿度φ（或绝对湿度 d）、湿球温度 tw、露点温度 ts 等等都是一一对应的。当相对湿度φ小于 100%时，始终有 ta﹥tw﹥ts；相对湿度φ愈大，ta、tw、ts 三者愈接近；当相对湿度φ=100%时，会出现 ta=tw=ts。
　　湿空气在 ta=3℃，相对湿度φ=70%时，绝对湿度 d1=3.66g/kg 干空气；当温度陡然降至b 点达到对应的露点 ts=-1.93℃时

湿空气的相对湿度为 100%，如果温度继续下降，达到-5℃时，空气的相对湿度虽然仍为 100%，但绝对湿度为 d2'=2.89g/kg，这时每公斤湿空气中会有△d=（3.66-2.89）g=0.77g 的水会凝结成冰。
　　3 综合分析
　　3.1 滤芯部位燃机进气高效滤芯一般由木质纤维材料制成，有一定的吸水性。但是受到制作工艺的限制，任何一种滤芯都是不均匀的。在比较薄的滤芯位置，受到外部气温的影响，就会将气体凝结成水。剩余的部位，由于气流的空间变狭窄，内外的压强差增大，所以也极容易发生气体凝结成水的现象。长此以往，堵塞的现象会越来越严重。因此，在处理燃机进气口结冰现象时，需要重点对滤芯部位进行改善。
　　3.2 进气消音器
　　进气消音器也是一个比较容易结冰的部位，如果不加以及时的处理，结冰的范围会越来越大，逐渐形成一个大的冰块。当冰块在气流的不断冲击影响之下，发生断裂和飞奔时，四散的冰块就会打到燃机的各个部位，造成构建的损毁。严重的也会伤及到工作人员的身体。为此，进行及时的结冰现象排查是十分有必要的。
　　3.3 进气导叶这部位气流速度最高，降温幅度也最大。完全具备了水蒸汽凝华结冰的条件。
　　由于飞机和轮船的建造空间有限，需要尽量减少本身的重量，来提高运载能力，保证运输安全。所以这两种交通工具在实际使用过程中，基本上不安装空气过滤器。这样在云层和海上存在的具有灰尘和杂物的空气，就会自然的流入到燃机内部，同时在恶劣的气候条件之下，空气的温度发生变化，结冰的现象也就时有发生。虽然，小量的结冰对机体和船身的影响不大，但是为了防患于未然，也需要进行周密的考量。
　　4 对策
　　4.1 在温度比较低的冬天，需要在燃机的进风口处安装相应的空气调节设备，保证传入的空气是在十度以上的。需要注意的是，虽然暖温的空气能够有效的抑制燃机结冰，但是温度也不宜过高。目前该种措施实施难度比较低，操作简单，使用的也比较广泛。
　　4.2 在冬季防冰季节，可以将燃机高压压气机的一部分高温高压空气适时地引入到燃机的进气系统入口处。该种措施需要耗费一定的燃机功率，所以在使用的过程中需要进行具体的分析。
　　结语
　　综上所述，燃机结冰现象主要是由于进气机处的温度下降导致的，为此，需要在气温下降的时候，结合外部的实时气温和机组的室内温度进行良好的温度控制，只要控制好温度，燃机结冰的问题就可以迎刃而解了。
　　参考文献
　　[1]沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司.燃气轮机原理.结构与应用[m].科学出版社.2002 .
　　[2]宋瑞樟.舰用燃气轮机的进气装置[m].中船重工第七研究院，703研究所情报室，1982.