本发明专利技术公开了一种天然气站过滤器滤芯特征参数值及使用寿命的预测方法，步骤如下：过滤器滤芯简化及简化滤芯的分层；针对滤芯开展粉尘聚结实验，并拟合出滤芯的特征参数计算公式；获取滤芯各层的计算用参数值并计算获得各层的特征参数；通过迭代计算获取滤芯的特征参数值；滤芯使用寿命的预测；特征参数包括除尘效率，滤芯的密度、滤芯压降和粉尘捕集量。本发明专利技术结合过滤器中滤芯的排布特征将其简化为一根滤芯，将一根滤芯进行分层并完成粉尘聚结实验拟合出相应的特征参数计算公式，拟合出的公式预测精度能够达到85％以上，实现对过滤器除尘效率、滤芯压降、滤芯的密度及粉尘捕集量等的预测，同时可对过滤器使用寿命进行预测并为滤芯的更换提供指示。
1、过滤器作为一个整体，其内部滤芯摆放结构复杂，气流、粉尘负荷分布不均，探究粉尘在过滤器内的流动特性、板结过程、内部阻力以及除尘效率具有重要意义。粉尘在过滤器内的流动和沉积直接影响了过滤器内过滤单元的和过滤性能。
2、过滤器内滤芯对粉尘的捕集是通过滤材微小的纤维结构实现粉尘的拦截。川渝地区过滤器中滤芯的使用时间较长，常在1.5年以上，粉尘在过滤器内部大量堆积，由于不存在游离水，常常与滤材纤维一起形成致密的滤饼，滤饼的存在又会影响到过滤器的除尘效率以及压差等参数，因此，滤饼形成的过程中除尘效率、压差等特征参数的变化特性成为了滤芯使用寿命预测的关键因素。
>8、步骤五：以计算获取的整个滤芯的特征参数值进行滤芯使用寿命的预测；9、所述特征参数包括除尘效率、滤芯的密度、滤芯压降和粉尘捕集量。本专利技术结合过滤器中滤芯的排布特征将其简化为一根滤芯，通过将一根滤芯进行分层并对第一层完成粉尘聚结实验拟合出相应的特征参数计算公式，拟合出的公式其预测精度能够达到85％以上，实现对过滤器的除尘效率、压降和沉积量的预测，同时可对过滤器使用寿命进行预测，对滤芯的更换提供指示。
10、进一步的技术方案：
11、过滤器滤芯简化的方法为：先将过滤器中的多根规则均匀排布的滤芯简化为一根滤芯，并且将简化后的单根滤芯进行分层；
12、对简化滤芯的分层方法为：沿垂直于滤芯轴线方向将单根滤芯分为若干层。
13、进一步的：对单根滤芯的第一层进行粉尘聚结实验，将得到的实验数据进行拟合并形成如下特征参数计算公式：
14、
15、
16、
17、特征参数计算公式中：e为除尘效率，％；
18、△p为滤芯压降；
19、α为初始时刻滤芯的密度，单位kg/m3；
20、η为滤饼的密度，单位kg/m3；
21、z为每层滤芯的厚度，单位m；
22、df为滤芯上纤维的孔径，单位m；
23、dp为颗粒粒径，单位m；
24、u0为气流的速度，单位m/s；
25、fu为加入粉尘后粉尘与气体的体积流量之比；
26、μ为气体的粘度。
27、进一步的：实验数据进行拟合成特征参数计算公式过程中还拟合了如下用于迭代计算的中间公式：
28、mpjt＝(1-apj,t)emfjtfu (4)
29、mfj,t＝(1-ej,t)mfj,t (5)
30、mcollection＝mpjt+mfjt (6)
31、
32、公式中：mpjt为单层链状结构捕集的粉尘质量，单位g；
33、mfjt为单层滤芯捕集的粉尘总质量，单位g；
34、αpj，t为单层滤芯上粉尘的堆密度；单位kg/m3；
35、ej，t为单层滤芯的除尘效率，％；
36、mcollection为单层滤芯上聚结粉尘的总质量，单位g；
37、zj为单层滤芯的厚度，单位m；
38、进一步的：粉尘聚结实验过程中，检测第一层滤芯前后的气溶胶浓度，并分析取得滤芯第一层的除尘效率ej,t；
39、进一步的：以压力表实时监测第一层滤芯的压差，并分析取得滤芯第一层压降△pj，t；
40、进一步的：通过不断计入气溶胶，定期进行取样检测滤芯第一层吸收粉尘的堆密度αpj，t。
41、进一步的：将粉尘聚集实验获取的各项参数值用matlab软件中的cftool模块进行拟合生成特征参数计算公式和中间公式。
42、进一步的：将各层计算用参数值带入特征参数计算公式中获取滤芯各层的特征参数值，并通过迭代计算获取整个滤芯的特征参数值。
43、进一步的：进行粉尘聚结实验时，根据滤芯的实际使用情况，模拟出滤芯使用时的过滤器流速u0、运行压力p及粉尘流率mj，t作为实验的边界条件。
44、进一步的：采用公式进行计算时需考虑单层滤芯上聚结滤饼产生的除尘效率ηp和单层滤芯的初始除尘效率值ηf；
45、进一步的：所述ηp的初始值取4.0％，所述ηf初始值取9.0％。
46、一种天然气站过滤器滤芯使用寿命的预测方法，用到了上述的特征参数值预测方法，采用拟合出滤芯的特征参数计算公式进行计算并预测滤芯的特征参数值；
47、进一步的：对比计算所得特征参数值与滤芯正常使用时的特征参数值，当计算出的特征参数值不在正常值范围内时滤芯寿命耗尽需进行更换，当计算出的特征参数值在正常值范围内时滤芯寿命未耗尽可继续使用。
48、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
49、1、本专利技术一种天然气站过滤器滤芯特征参数及使用寿命预测方法，本专利技术结合过滤器中滤芯的排布特征将其简化为一根滤芯，通过将一根滤芯进行分层并对第一层完成粉尘聚结实验拟合出相应的特征参数计算公式，拟合出的公式其预测精度能够达到85％以上，实现对过滤器除尘效率、滤芯压降、滤芯的密度及粉尘捕集量等的预测，同时可对过滤器使用寿命进行预测，对滤芯的更换提供指示。
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【技术保护点】
1.一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，过滤器滤芯简化的方法为：先将过滤器中的多根规则均匀排布的滤芯简化为一根滤芯，并且将简化后的简化滤芯进行分层；
3.根据权利要求1所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，粉尘聚结实验具体为：对简化滤芯第一层进行粉尘聚结实验，将得到的实验数据进行拟合并形成如下特征参数计算公式：
4.根据权利要求3所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，实验数据进行拟合成特征参数计算公式过程中还拟合了如下用于迭代计算的中间公式：
5.根据权利要求4所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，粉尘聚结实验过程中，检测第一层滤芯前后的气溶胶浓度，并分析取得滤芯第一层的除尘效率Ej,t；
6.根据权利要求5所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，将粉尘聚集实验获取的各项参数值用MATLAB软件中的CFTOOl模块进行拟合生成特征参数计算公式和中间公式。
7.根据权利要求5所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，将各层的计算用参数值带入特征参数计算公式中获取滤芯各层的特征参数值，并通过迭代计算获取整个滤芯的特征参数值。
8.根据权利要求1所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，进行粉尘聚结实验时，根据滤芯的实际使用情况，模拟出滤芯使用时的过滤器流速U0、运行压力P及粉尘流率mj，t作为实验的边界条件。
9.根据权利要求4所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，采用特征参数计算公式及中间公式进行计算时，还结合了单层滤芯上聚结滤饼产生的除尘效率ηp和单层滤芯的初始除尘效率值ηf进行计算；
10.一种天然气站过滤器滤芯使用寿命的预测方法，利用如权利要求1～9任意一项所述的特征参数值预测方法，其特征在于，采用拟合出滤芯的特征参数计算公式进行计算并预测滤芯的特征参数值；
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【技术特征摘要】
1.一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，过滤器滤芯简化的方法为：先将过滤器中的多根规则均匀排布的滤芯简化为一根滤芯，并且将简化后的简化滤芯进行分层；
3.根据权利要求1所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，粉尘聚结实验具体为：对简化滤芯第一层进行粉尘聚结实验，将得到的实验数据进行拟合并形成如下特征参数计算公式：
4.根据权利要求3所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，实验数据进行拟合成特征参数计算公式过程中还拟合了如下用于迭代计算的中间公式：
5.根据权利要求4所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，粉尘聚结实验过程中，检测第一层滤芯前后的气溶胶浓度，并分析取得滤芯第一层的除尘效率ej,t；
6.根据权利要求5所述的一种天然气站过滤器滤芯特征参数值的预测方法，其特征在于，将粉尘聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑思佳，李勋，文崭，罗召钱，毛娅，王博，曾诚，李秦，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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