Для проведения испытаний статических фильтрующих элементов различной конструкции (карманные фильтры, панельные фильтры, компактные фильтры и картриджные фильтры) в области фильтрации приточного воздуха ГТУ, применяется стандарт ISO 29461, который недавно был утверждён в новой редакции - ISO 29461-1: 2020. Данным стандартом определены методика испытаний и процедуры для определения эксплуатационных характеристик воздушных фильтров для роторных установок, в том числе стационарных ГТУ, компрессоров и других устройств, функционирующих по принципу работы двигателя внутреннего сгорания.
Поскольку в предшествующей, первой редакции стандарта ISO 29461-1: 2013 не предусматривалось определение какой-либо классификации фильтров, данный подход не смог завоевать симпатий производителей фильтров и их заказчиков в сегменте рынка газовых турбин. В обновлённой версии такой недостаток устранён. В новом, втором издании ISO 29461-1:2020 (немецкое издание DIN EN ISO 29461-1: 2021 - проект) приводится независимая классификация воздушных фильтров для газотурбинных установок, в которой обоснованно применяются результаты испытаний фильтров, проведённых в соответствии со стандартами ISO 16890 и ISO 29463.
Классификация включает классы фильтров от ISO T1 до ISO T13, при этом классы фильтров от ISO T1 до ISO T9 определяются на основе процедуры испытаний согласно ISO 16890, а классы фильтров от ISO T10 до ISO T13 - на основе стандарта ISO 29463. Таким образом, результаты испытаний могут быть получены на основе действующих стандартов для систем фильтрации в области общей вентиляции и кондиционирования воздуха (серия стандартов ISO 16890) и для фильтров HEPA (серия стандартов EN 1822, часть 1 и ISO 29463).
В нижеприведённой таблице представлен обзор новых классов фильтров в соответствии с ISO 29461, а также взаимосвязь с другими двумя стандартами.
| Классы фильтров согласно ISO 29461 |
Группы фильтров |
Результаты испытаний согласно EN 1822-1:2019 |
Результаты испытаний согласно ISO 16890 |
|||
| Эффективность по MMPS |
ePM1,min | ePM2,5,min | ePM10 | Среднее гравиметрическое значение пылезадерживающей способности A100 | ||
| ISO T1 | Coarse |
20 % < A100 < 50 % |
||||
| ISO T2 | ≥ 50 % | |||||
| ISO T3 | ≥ 70 % | |||||
| ISO T4 | ≥ 85 % | |||||
| ISO T5 | ePM10 | ≥ 50 % | ||||
| ISO T6 | ePM2,5 | ≥ 50 % | ||||
| ISO T7 | ePM1 |
≥ 50 % | ||||
| ISO T8 | ≥ 70 % | |||||
| ISO T9 | ≥ 85 % | |||||
| ISO T10 | EPA |
≥ 85 % | ||||
| ISO T11 | ≥ 95 % | |||||
| ISO T12 | ≥ 99,5 % | |||||
| ISO T13 | HEPA | ≥ 99,95 % | ||||
Для определеия классов фильтров проводятся следующие испытания:
Для определения эффективности фильтра при проведении испытаний воздушных фильтров в соответствии с ISO 29461 применяются процедуры тестирования, установленные стандартами ISO 16890 и ISO 29463. Тем не менее, между указанными процедурами тестирования существуют определённые различия, описание которых будет представлено далее более подробно в отношении фильтров классов от T1 до T4, от T5 до T9 и от T10 до T13.
В то время как согласно действующей редакции стандарта ISO 16890 воздушные фильтры группы ISO Coarse классифицируются на основе гравиметрической начальной эффективности фильтрации с загруженной массой испытательной пыли пыли ISO Fine dust 30 г (также известна как испытательная пыль L2 по стандарту ISO 15957 или A2 согласно ISO 12103-1), по стандарту ISO 29461-1 предусматривается закрузка испытательной пыли массой 100 г. В данном случае фильтры группы Coarse (фильтры грубой очистки), в отличие от классификации в соответствии с ISO 16890, не классифицируются по группам ISO Coarse, а распределяются по четырём классам фильтров: ISO T1, ISO T2, ISO T3 или ISO T4.
Согласно новой редакции стандарта ISO 29461-1 все фильтры группы ISO ePM10 по ISO 16890 классифицируются как ISO T5, фильтры группы ISO ePM2,5 - как ISO T6. Только в группе ISO ePM1 по ISO 16890 согласно новому стандарту ISO 29461-1 производится более точное разделение и определяются классы фильтров ISO T7, ISO T8 и ISO T9. Следует отметить, что более точное разделение фильтров, классифицированных по ISO 16890, внутри всех трёх групп ISO ePMx основано на эффективности фильтрации частиц PMx с округлениями при шаге измерения 5 при усреднении значений фракционной эффективности на необработанном фильтре и на фильтре, обработанном парами изопропанола. Процесс кондиционирования воздушного фильтра применяется для устранения любого влияния при накоплении электростатических зарядов на волокнах фильтрующего материала.
Данная процедура необходима, поскольку, в зависимости от типа фильтрующего материала, при накоплении электростатического заряда может быть достигнута более высокая эффективность фильтрации на испытательном стенде, в то время как в реальных условиях эффективность фильтрации может оказаться намного ниже.
Разделение группы ePM1 на три связанных класса от ISO T7 до ISO T9 по ISO 29461-1 , с другой стороны, основано на дифференциации минимальных значений эфффективности в группе ePM1 и, следовательно, только на значениях фракционной эффективности обработанных воздушных фильтров для оценки воздействия других факторов без возможного влияния электростатического заряда в фильтре.
Фильтры EPA и HEPA классов ISO T10 - ISO T13 по ISO 29461-1 при проведении испытаний согласно стандарту ISO 29463 соответствуют классам фильтров E10 - H13 согласно EN 1822-1.
При классификации согласно ISO 29463-1 нет точного соответствия класса ISO T10 с классом E10. Классы ISO T11, ISO T12 и ISO T13 соответствуют классам фильтров ISO 15E, ISO 25E и ISO 35H согласно ISO 29463-1.
При определении пылеёмкости по ISO 29461-1 значение конечного перепада давления устанавливается на уровне 375 Па для фильтров грубой очистки и 625 Па для фильтров групп ePMx и классов EPA и HEPA.
В то же время, согласно стандарту ISO 16890-3 предусматривается значение конечного перепада давления на уровне 200 Па для фильтров грубой очистки и 300 Па для фильтров групп ePMx, при этом значение пылеёмкости является дополнительной характеристикой для фильтров группы ISO ePMx. Определение значения пылеёмкости для фильтров HEPA согласно ISO 29463 не предусматривается.
Следует отметить, что для установленных значений конечного перепада давления согласно ISO 16890 расход воздуха фактически устанавливается в пределах от 900 м³/ч до 5400 м³/ч. При этом испытания обычно проводятся при 3400 м³/ч, если производитель фильтра не указывает другое номинальное значение расхода воздуха. С другой стороны, в стандарте ISO 29463 не содержится каких-либо указаний относительно применяемого расхода воздуха; испытание следует проводить при номинальном расходе воздуха, установленном для фильтра.
В то же время, в новом стандарте ISO 29461-1 для статических фильтров приточного воздуха ГТУ определяется диапазон расхода воздуха в пределах от 850 м³/ч до 8500 м³/ч. Поэтому, если фильтры испытываются при более высоком значении расхода воздуха, чем установлено стандартами, на которых основаны испытания по стандарту ISO 29461-1, логично также указать более высокие значения конечного перепада давления. Однако, верхний предел расхода воздуха 8500 м³/ч по ISO 29461-1 является очень высоким значением, которое нереально для большинства мест применения, даже в области фильтрации воздуха на входе в ГТУ. Таких предельных значений расхода воздуха можно достичь только при эксплуатации газовых турбин для выработки электроэнергии на морских нефте- или газодобывающих платформах в отдельных случаях при использовании специальных фильтрующих элементов.
Стандарт ISO 29461-1:2013 так и не получил должного признания у производителей фильтров и их заказчиков в сегменте рынка газотурбинных установок. Это может быть связано с отсутствием классификации воздушных фильтров в данной редакции стандарта, что затрудняет сравнительных анализ характеристик различных воздушных фильтров.
Обновлённая версия стандарта ISO 29461 и интерпретация стандарта испытаний для специальной области применения систем очистки воздуха, подаваемого в роторные установки, должны удовлетворить требования операторов стационарных ГТУ, компрессоров и других стационарных устройств, функционирующих по принципу работы двигателя внутреннего сгорания. В частности, расширение содержания стандарта за счёт включения однозначных классификационных функций упрощает его применение, соответственно, воздушные фильтры можно легче сравнивать на основе характеристик по классам фильтров, полученным при испытаниях.
Тем не менее, определение значений пылеёмкости сопряжено с риском принятия в качестве основания для расчёта характеристик фильтра параметра, который практически не имеет значения для оценки функционирования фильтра в реальных условиях эксплуатации. В частности, в диапазоне классов фильтров от T10 до T13, которые соотносятся с известными воздушными фильтрами EPA и HEPA, результаты, полученные на испытательном стенде, вероятно, будет трудно сравнить с результатами, которые могут быть достигнуты в реальных условиях. Это связано с тем, что такие высокоэффективные воздушные фильтры всегда функционируют в сочетании с предфильтрами подходящей конструкции. В данном отношении фильтрация более крупных частиц пыли едва ли имеет ВЕС! Соответственно, производителям систем фильтрации также стоит рассматривать результаты по указанной проблеме в перспективе с учётом собственных наработок в реальных условиях применения и индивидуальных особенностей. Мы будем рады проконсультировать Вас специально и держать Вас в курсе изменений в отношении применения стандарта ISO 29461 и по другим соответствующим темам в области использования систем фильтрации воздуха на нашем канале EMW в LinkedIn и YouTube или через нашу новостную рассылку.
