电站燃气轮机诊断技术分析

电站燃气轮机诊断技术分析

伍小云

（南京汽轮电机（集团）有限责任公司江苏南京210037）

摘要：燃气轮机是目前重要的大型设备动力装置之一，在工业领域中得到了极为广泛的应用。我国大型燃气发电机组正迅速发展，而作为机组核心设备的燃气轮机其运行及维护技术仍处于摸索阶段。燃气轮机因结构错综复杂、工作环境恶劣，其部件很容易发生故障，将直接影响整个设备的正常运转，造成重大的经济损失，因此，对燃气轮机进行诊断技术分析具有重要意义。本文就电站燃气轮机的诊断技术进行了分析，希望能对燃气轮机的技术的发展进献自己的绵薄之力。

关键词：燃气轮机；诊断技术；分析

引言

燃气轮机是一种旋转叶轮式热力发动机，叶轮在工质带动下高速旋转，从而达到将燃料的能量转变为有用功的目的。在整个装置中，由压气机、燃烧室和燃气透平这三个主要零部件构成空气和燃气的简单循环，这样的循环能够使得燃气轮机的设计更为合理。作为关键的动力设备，一旦发生故障且无法及时解决，造成的生产损失会比较大，因此提高设备的故障诊断技术水平是及其重要的。

1燃气轮机诊断技术研究现状

美国在燃气轮机的故障诊断技术研究方面属于领先地位，尤其在舰船、航空等领域，有着较完善的技术体系。由于燃气轮机在各种设施中的广泛应用，因此，其故障诊断技术体系的研究受到广大科学家的重视，也建立了诸多理论体系，比如说：通过统计分析及神经网络滤波的应用实现燃气轮机运行监控，以专家诊断系统提供合理的燃机养护维修建议。我国的燃气轮机故障诊断技术研究刚起步，目前规模比较小，但是随着近几年智能科技的发展，目前也已创造出了综合模糊理论、神经网络以及智能技术的混合智能诊断方式。

2燃气轮机主要部件故障及成因

2.1热机械疲劳

热机械疲劳是在燃气轮机的启动、停机及工作过程中，温度与应力循环相叠加造成的。热机械疲劳致使燃机部件产生裂纹并扩展，部件最后会损坏。随着空气氧化作用，部件还会形成楔形裂纹。

2.2外物损伤

燃气轮机的气路部件受到外物强猛撞击是引起外物损伤的主要原因。一些物体在维修或制造的时候存在工艺上的缺陷，引起燃气轮机工作时内部碎片掉落造成的损伤；另一些物体从外界环境进入造成干扰。这些损伤使得部件效率急剧下降。如压气机进气口冰粒，燃气喷嘴处脱落的炭粒等都会造成燃机部件的损伤。

2.3腐蚀

燃机部件和颗粒之间产生的化学反应导致了气路部件的表面材料脱落的现象称为腐蚀。燃机运行环境中不但留存着大量的腐蚀物质，而且蓄积在叶片上的腐蚀剂也很容易引起部件的腐蚀。燃气轮机的工作环境中充斥着腐蚀性物质，透平内的喷射气流带有侵蚀性。所有燃机部件对氧化都特别敏感，尤其是承受高温的燃烧系统。

2.4压气机喘振

压气机中的空气流量在下降到特定值后将无法正常工作。压比随着空气流量的强烈震动而发生波动，设备会发生剧烈的震动，以上现象即为压气机的主要失效模式一喘振。在交变应力作用下，压气机叶片会发生疲劳损伤而快速遭到破坏。

2.5涡轮机失效

长期工作在高温环境中，涡轮机叶片受到热腐蚀和氧化等热的损害会产生裂纹。燃料与周围物质产生化学物质破坏叶片表面的保护膜或叶片金属发生氧化导致叶片损坏。极树型叶根处是应力的关键集中部位，非常容易受损。一般大型燃气轮机都有很多叶片，这些叶片不但成本高而且维修困难。

3燃气轮机的诊断技术体系

3.1基于规则的故障诊断专家系统

基于规则的故障诊断专家系统，其实就是在燃气轮机的维修工作中总结出来的经验，主要内容包括故障的征兆以及具体表现。这种故障诊断的方式较为直观形象，在一些常见燃气轮机机型的常见故障诊断中具有很好的效果，能够让技术人员快速排查出故障环节。但是在实际应用过程中，如果出现之前未出现过的故障类型时，就会造成误诊或者是诊断失败，会延缓诊断进程。

3.2基于神经网络的诊断方式

燃气轮机出现故障停止运行后，需要依靠相关技术人员依据设备的一些表征找到故障的源头，替换故障零部件或者采取其他方式将设备维修好。基于神经网络的诊断方式，就是通过建立从征兆到故障源映射过程的一种诊断方法，运用了联想记忆的方式，具有高度非线性和高度容错的优点，但是同时也存在着一些缺点，如：无法明确显示出诊断过程，正确揭示出诊断征兆与诊断结果的联系。这种技术体系需要花费较长的网络训练时间，而且由于无法揭示出诊断的过程，所以很容易存在误诊的情况，且不易被发现，可靠性较低，因此在生产实践中无法广泛应用。

3.3混合智能故障诊断方法

在不同的领域，燃气轮机的类型也不一样，根据机型参数，采用智能诊断体系的方式即为混合智能故障诊断方法。智能诊断方式中应用较为广泛的一种理论为模糊结论，将之与神经网络结合即为模糊神经网络，与单纯的神经网络相比，混合智能故障诊断能够处理系统提供的一些模糊数据及概念，信息处理能力更为强大，同时具备学习能力，能够不断充实体系知识库，增加故障诊断经验。大部分时候，燃气轮机的故障征兆并不典型，而且不同故障方式之间可能会有一样的征兆，模糊理论在故障诊断体系中的应用能有效解决这一问题，其推理过程更接近人的思维模式。

4燃气轮机诊断技术的研究展望

我国燃气轮机正在积极地向无污染，高效率的方向发展，同时经过采取科学合理的措施，使得燃气轮机热效率得到明显提升。燃气轮机的发展空间更为广阔，积极促使了人员环保意识的不断增强，使得我国燃气轮机达到国际燃气轮机标准排放要求。比如某工作人员通过采用直接喷射、气化燃烧、贫油燃烧等多种现代化先进的燃耗技术，从而在确保燃烧系统稳定性以及安全性基础上有效降低了燃气轮机燃烧区火焰温度，有效降低了污染物排放量，实现了安全排放，以此方式快速达到了节能减耗目的。

5结语

燃气轮机是一种可以使用在多个领域中的高端动力装置，具有热效率高、排气污染小的优点，因此被广泛应用在各个行业中，为了保证设备运行的安全性及可靠性，就必须建立完善的故障诊断技术体系。目前已经有多个较完善的燃气轮机故障诊断体系，但在实际使用时仍会存在误诊或无法诊断的问题，因此需要不断加强相关的研究，细化诊断内容，保证诊断正确率，提高故障排查效率。

参考文献

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