整机丨中海油：燃气轮机故障诊断技术研究与展望分析

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本文主要分析了燃气轮机及常见故障，重点介绍了燃气轮机故障诊断技术及未来展望，它不仅可以提高燃气轮机故障诊断效率，降低故障发生率，而且还可以提高燃气轮机运行效率。通过对故障诊断技术进行研究，以期为燃气轮机的安全运行提供可靠保障，创造出更大的经济与社会效益。

燃气轮机概述

在工业生产中，燃气轮机得到了广泛应用，具有热效率高、稳定性好、安全性强、绿色环保污染量小、便于机动使用等特点，因此在管道运输、交通运输、航空与航海等行业应用广泛。但是，燃气轮机运转部件精密、内部结构复杂，在实际运行阶段由于各方面因素影响而诱发运行故障，导致其使用价值大打折扣。为了使上述问题得到有效避免，则需要做好燃气轮机故障诊断工作。

燃气轮机常见故障

2.1

零件侵蚀故障

作为实用性极强的工具，燃气轮机在各行各业中得到广泛应用，但是因为工作环境存在差异，导致空气中的颗粒物会给燃气轮机带来不同程度的磨损侵蚀，进而降低其运行效率。在零件侵蚀过程中，叶片磨损是比较严重的故障。由于燃气轮机长时间处于该环境中，加之环境无法有效改变，导致空气存在的油、盐分子或其他固态颗粒，将会给燃气轮机零件带来不可忽略的侵蚀现象，长期这样下去，既会增加对燃气轮机零件的磨损，同时也会降低燃气轮机的运行效率。

2.2

零件间缝隙不断加深

作为一种动力设备，燃气轮机的运行状态与零件间所存在的缝隙保持着紧密的联系。在将其他干扰排除后发现，在燃气轮机长时间运行过程中，难免会出现运转状态下与静止状态下燃气轮机零件间缝隙不断加深的情况，进而降低燃气轮机的运行效率。

2.3

机身出现腐蚀现象

在燃气轮机正常运行阶段，其机身经常会与化学物质发生接触，进而给机身带来不同程度的腐蚀，不仅会影响机身的整体性能，而且腐蚀颗粒散入空中还会侵蚀燃气轮机的零件，长时间下将会增加接触面的粗糙程度，对其运行效果产生不利影响。在日常故障诊断和维修过程中发现，燃气轮机内部经常会出现腐蚀现象，既增加了维修的难度，也会增加维护成本。

2.4

燃气轮机喷嘴腐蚀

燃油燃烧过程中会有硫化氢等腐蚀性气体产生，在高温条件下会出现化学反应，从而给燃气轮机喷嘴带来不同程度的腐蚀，既会增加涡轮的流量，而且还会对燃气轮机的整体运行产生不利影响，进而降低其运行效率。

2.5

叶片厚度不断增加

通常情况下，燃气轮机具有相对比较大的体积，在实际运行阶段难免会把空气中的小颗粒吸入至机器叶片中，虽然这些细小颗粒沉积在短期内不易发现，但长此以往将会导致叶片不断增厚，不仅增加了表面粗糙程度和摩擦力，还会影响燃气轮机的正常运行。同时，因为叶片厚度不断增加，也会影响燃气轮机的流通性。此外，随着叶片厚度的不断增加，还会对燃气轮机的稳定性带来不利影响。

燃气轮机故障诊断技术

3.1

红外线诊断技术

在燃气轮机运行阶段，经常会出现零件侵蚀故障、零件间缝隙不断加深、机身出现腐蚀现象、燃气轮机喷嘴腐蚀、叶片厚度不断增加等故障，其会导致燃气轮机内部温度升高，进而对燃气轮机的运行效果产生不利影响。而红外线诊断技术对温度存在比较灵敏的感知能力，而且对燃气轮机运行阶段所出现的故障可以准确诊断。在燃气轮机运行阶段，借助红外线诊断技术能够对其温度进行实时、动态监测，一旦发现温度异常，则可以反映燃气轮机出现运行异常，并对故障位置给予精准定位，以确保燃气轮机故障得到及时、有效处理，在降低经济损失的同时，提高燃气轮机的运行效率。

3.2

神经网络诊断技术

在实际诊断过程中，为了使燃气轮机故障问题得到有效解决，则需要合理引入神经网络诊断技术，其主要是从映射层面来分析燃气轮机运行现状，对其故障类型、位置进行准确判断。同时，神经网络诊断技术还具有较高的非线性和联想记忆能力，既能够提高故障诊断效率，而且还可以确保燃气轮机正常运行。然而，在神经网络诊断技术应用阶段，也存在一定的缺陷和不足。例如，在燃气轮机气路故障诊断时，无法判断和精准描述系统内部一些潜在信息，从而导致诊断效率大打折扣。因此，在燃气轮机故障诊断时，要结合实际情况来决定是否选择神经网络诊断技术，以此来更好地发挥该技术优势，并提高故障诊断效率。

3.3

无损耗诊断技术

在燃气轮机故障诊断过程中，无损耗诊断技术可以在确保设备性能的基础上，以其独特的优势来提高故障诊断效率。该技术既可以对燃气轮机内部故障进行有效诊断，而且还可以在燃气轮机运行阶段完成机器表面故障诊断工作。常见的无损耗诊断技术有超声波检查、磁粉深入检测技术、外渗透检测等。在燃气轮机故障诊断时，将无损耗诊断技术与先进的机器进行结合，既可以确保故障诊断结果的真实性和准确性，而且还可以准确判定故障发生位置，进而确保故障问题得到及时、有效解决。

3.4

专家系统诊断技术

在对燃气轮机故障进行诊断时，专家系统诊断技术的合理应用能够将故障信息直观、形象的呈现出来，而且操作比较便利，进而有效提高故障诊断效率。实际上，专家系统诊断技术需要建立在规则基础上，在具体工作中专家要对燃气轮机故障现象进行探索和总结，从而构建一套系统、完善的规则体系，这样不仅可以在短时间内确定故障成因，而且还可以确保燃气轮机故障得到有效诊断，为其后续的处理提供参考和借鉴。虽然在燃气轮机故障诊断中，专家系统诊断技术可以达到预期的诊断目的，但是在实际应用过程中也存在一定的不足，并非所有故障均可以借助该技术进行诊断，而且在使用该技术时需要由专业人员进行操作，以此来确保诊断结果的真实性和准确性。同时，在采用专家系统诊断技术时，并不能对燃气轮机故障位置给予准确判断，尤其是一些初次发生的故障，因为在知识库中并未存储与之相匹配的规则，虽然配备了专业知识水平高、经验丰富的工作人员，但是也无法对故障位置做出快速、准确的判断，从而出现误诊、错诊的概率。

3.5

智能诊断技术

在进行燃气轮机故障诊断时，智能诊断技术取得了比较好的应用效果，其主要是根据发动机体系数值，将多种方法融合在一起来对燃气轮机故障进行诊断的技术体系，该过程中操作人员可以结合发动机状态历史数据和系统故障征兆来进行判断。实际上，智能诊断技术既能够对燃气轮机故障给出专业的判断数据，而且还能够取代传统人工检测操作，进而降低人为误差造成的影响。同时，智能诊断技术还能够减轻检测人员的工作压力，在降低人工成本的同时，提高诊断效率。此外，智能诊断技术能够实时收集、分析和存储故障数据，并针对故障问题提出相匹配的解决方案，从而有效提高燃气轮机运行效率。

燃气轮机未来展望

随着科学技术的发展，我国燃气轮机开始朝着高效率、无污染的方向发展，并通过调节进口温度、提高亚比、优化金属结构等方式来有效提高燃气轮机热效率。在我国，燃气轮机具有非常广阔的发展空间，并且随着人们环保意识的提升，对燃气轮机各方面进行了一系列的改革和创新，基本上满足了国际燃气轮机排放标准。例如，通过采用气化燃烧、直接喷射、贫油燃烧等先进燃耗技术，可以在保证燃烧系统安全、稳定运行的基础上，降低燃气轮机污染物排放量和燃烧区火焰温度，进而达到节能减排的目的。同时，在燃气轮机发展过程中，其故障诊断技术也得到了前所未有的发展机遇，逐渐朝着自适应动态非线性诊断、卡尔曼滤波器诊断、先进的数据驱动算法及融合故障诊断等方向发展，大大提高了燃气轮机故障诊断结果的准确性和有效性。

结语

综上所述，在燃气轮机运行过程中，要对其常见的故障类型进行分析，并合理选择故障诊断技术，这样既可以准确判定故障类型、故障诱因及故障位置，然后采取有效措施给予解决，而且还可以提高燃气轮机整体性能，进而延长其使用寿命。

来源：两机动力先行

非线性燃烧化学航空

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首次发布时间：2023-10-10