燃气轮机排气温度异常检测及诊断

燃气轮机排气温度异常检测及诊断

王韩

宁波大学海运学院轮机工程315832

摘要：燃气轮机车辆是目前可用的主要驱动发动机之一，用于航空、电力、船舶等领域。煤气厂结构复杂，工作环境恶劣，如果不及时检测和修复，可能会造成干扰，严重影响运行的安全性和可靠性。燃气设施的数量越多，就越能考虑到它们的工作方式，如果燃气设施发生故障，可能会影响电力系统的稳定，造成巨大的经济损失，甚至影响经济的稳定，这也体现在一项关于燃气车故障的研究中。基于此，对燃气轮机排气温度异常检测及诊断进行研究，以供参考。

关键词：燃气轮机排气；温度异常；检测及诊断

引言

燃气轮机排气的具体温度能够在一定程度上代表其整体系统运转的质量水平，不同温度能够反映燃气轮排气的实际故障。技术人员通过对温度以及相关参数的对比检测，能够对燃气轮机的实际运行效率、质量等进行合理评估，同时对系统既有的隐患以及可能发生的故障做出诊断，全面性地提升燃气轮机运行的稳定性、安全性与可靠性。排气温度能够直接反映出燃气轮机运行状态的健康与否，针对甩负荷、涡轮叶片等组件、零部件的影响进行故障诊断研究，有助于提升整体燃气轮机的健康管理水平。

1燃气轮机排气温度异常原因

燃气轮机正常运行时，排气温度较低。随着燃气轮机运行时间的延长及在其他因素影响的背景下，将不同数据处理法对聚类精准度的影响出现以下排气温度升高反应：轴流压气机结垢→压气机管路变窄→排气温度升高进而导致燃气轮机排气温度上升。在正常情况下，可通过以下两类方式进行燃气轮机稳控调节。其一为温度燃料双限制控制，其二为温度喷嘴控制。

1.1温度燃料双限制控制

若温度喷嘴未能对排气口排气温度有效控制，可采用此类模式。通过减少进入燃料室内燃料气的温度，进而抑制温度提升，但此方法是通过减少燃料的方式来实现的。若减少燃料量超过临界值，将导致供应燃气轮机的推动力过小，出现压气机喘振，甚至机组跳车的情况发生。通常情况下，当压气机需要进行温度控制调节时，因设备内部尚处于不稳定状态，设备运行过程中各类微小的变化均可导致稳控系统发生剧烈波动。因此，一般在对燃气轮机进行降温时，需要避免在设备与温度燃料双限制控制时运行设备，以保证燃气机的长时间平稳运行。

1.2温度喷嘴控制

PLC系统监测到排气系统温度达到温控值时，将重新分配高压轴、低压轴之间的功率分配。这一机制将导致压气机打量提升，高压轴功率提升，进而降低排气口排气温度。

2主蒸汽温度对汽轮机启动的影响

在机器热运行期间，蒸汽温度过高会导致主要蒸汽轨迹、气动阀门、气动阀门、气缸和调节室等热金属元件的机械强度降低。放松，z .b .对于高压波的缸、缸、阀和紧固件，可能会导致设备损坏或使用寿命缩短。在温度波动较大和温度波动频繁的情况下，这些温度元件可能会因热应力变化而耗尽，从而造成裂纹，从而损坏机器并严重影响驱动设备的安全。因此，主蒸汽温度稳定对于机组由冷态平稳过渡至温热态，以及带负荷稳定运行有着决定性的作用。

3燃气轮机温度匹配原理

燃气轮机温度匹配功能是通过改变燃气轮机压缩机的进口可叶片(IGV)开放度或燃料量，将燃气轮机排气温度控制在特定值，使主蒸汽温度满足汽轮机启动要求。温度匹配功能的投入最终保证余热锅炉产生的主蒸汽通过主蒸汽后温度满足汽轮机启动参数要求。这样，气缸进入蒸汽后，缸壁均匀加热，热应力冲击减少，可以为汽轮机增加额外负荷做准备。6F.03燃气轮机MARK VIe控制系统中，温度匹配投入的负荷范围为5%～50%额定负荷，通过以下两种基本方式来实现:(1)IGV在最小全速开度与最大开度之间时，通过固定负荷、改变压气机的进口可转导叶开度来调整空气进气量，进而改变燃气轮机排气温度。(2)在IGV角度已经是最小全速开度时，通过增加燃气轮机燃料量增加负荷来提高燃气轮机排气温度，使得IGV角度能够高于最小全速开度，进入上述(1)利用IGV开度来实现排气温度控制。如果转速控制基准TNＲ高于阀值且IGV角度在最小全速开度时，燃气轮机排气温度已经进入温控，此时燃气轮机将会停止增加燃料约两分钟，并增加IGV角度，使得机组能够继续增加负荷。以往投用温度匹配的6F.03机组联合循环电站多基于汽轮机高压缸第一级金属温度，根据汽轮机实际情况进行修改燃气轮机排烟温度设定值作为燃气轮机温度匹配的控制值。本项目的汽轮机控制系统配有热应力分析模块，该模块在启动过程中会实时计算出一个主蒸汽温度需求值作为主蒸汽温度设定值，并通过燃气轮机控制系统温度匹配功能控制排烟温度，使主蒸汽温度和汽轮机进汽温度要求值相匹配，减少了运行人员操作，从而实现机组的自动平稳启动。

4燃气轮机异常的检测方法

使用机械模型，您可以根据气体的流体动力特性和热力学建立物理模型，该模型用于计算加油站的KPI值并将其与测量值进行比较。当实测值与理论值相差很大时，认为加油站异常。使用物理原理创建分析模型的主要问题是，存在许多假设和简化条件，不适合于现实情况下的复杂系统。随着设备运行过程中捕获的设备检测数据越来越多样化，设备本身的结构和操作环境也越来越复杂，越来越难以充分理解设备的功能，提取与设备故障相关的数据特征，从而创建一个数字模型，利用数据分析和机器学习来实现另一类卓越的检测技术的自动智能数据检测。常用的机器学习方法包括模糊逻辑、支持向量设备(SVM)、人工神经网络等。机器学习过程利用数据本身最大限度地提高数据利用率并最大限度地减少用户干预。但是，由于燃气驱动供电时间缩短，故障类型复杂，重复病例较少，使得故障机难以理解，使得故障检测的相关特性难以准确提取和定义，从而使故障检测的准确性变得更加困难。

5总结

汽轮机启停和带负荷过程中的热应力是造成汽轮机疲劳破坏的主要因素，如果启动过程控制不好，将影响汽轮机的使用寿命，甚至损坏设备。因此，加强机组启停和变工况下转子热应力的监视和控制，可以有效延长汽轮机的使用寿命。结合燃气轮机温度匹配功能和汽轮机转子热应力计算模块在启动过程中的协调控制，在启动过程中实时控制燃气轮机排气温度，使主蒸汽温度和汽轮机转子应力计算模块输出的最高允许蒸汽温度限值相匹配，有效控制了汽轮机启动过程中的转子热应力，进而延长设备寿命。

结束语

燃气轮机具有紧凑的结构布局、良好的燃油经济指标、较高的热效率、良好的可靠度与长久的使用寿命等优势，被广泛应用于航空、航海、陆航等军用国防领域，同时广泛应用于联合发电、能源供给、冶金等领域，在国民经济领域也得到长足发展现代燃气轮机一般安装于箱装体内，作为一个装置单元提供给用户。燃气轮机运行时，压气机、燃烧室、涡轮机匣表面温度均较高，热量通过对流、辐射传递到箱装体内。长时间运行会造成箱装体内温度较高，如果不能充分的冷却会造成燃气轮机振动传感器、转速传感器、燃油电磁阀等控制、测量元器件故障。

参考文献

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