燃机故障诊断及运行维护关键技术研究

秦小叶

（大唐苏州热电有限责任公司 江苏苏州 215214）

燃机故障诊断及运行维护关键技术研究

秦小叶

（大唐苏州热电有限责任公司 江苏苏州 215214）

目前我国的经济发展速度较快，但是在发展的过程当中，对于我国的一些环境及能源造成了一定的影响。在这一因素影响下，我国提出了节能减排的政策号召，理念是减少对环境的污染、减少企业的运行成本，以此来推动企业的能源应用。在这种国情下，燃机作为我国目前新型的动力设备，在电力企业中应用也较为广泛。而热电厂同时兼顾了供热和发电两项技术，并且，锅炉的容量也日益增大，使得燃机的功能可以得到有效的发挥。但是在燃机应用的过程中，会受到各种因素的影响而出现故障，从而使得热电厂的运行受到一定的影响，因此，为了避免这些问题，应当加强对燃机的维护和诊断。本文就燃机的诊断方法以及燃机高温部件的运行维护进行分析。

燃机；故障诊断；运行维护；技术研究

在各种能源被不断开发的当下，燃机的诞生为我国的环境及经济带来了稳定、可靠的发展。燃机的运行结构相对紧凑，运行过程相对稳固，在运行的过程中能够良好的带动负载，并且，燃机的热效率较高，因此，受到了各个部门以及电力企业的青睐。燃机的运行特点符合了国家的号召政策，不但运行效率高，而且污染量小，为我国的节能减排理念树立了良好的形象。但是在燃机运行的过程中一旦发生故障，那将会给生产、安全、经济带来一定的影响。所以，在燃机运行的过程中要做好燃机的运行维护和故障分析，是企业能够安全运营的重要因素。

1 燃气轮机故障诊断

1.1 专家系统诊断

专家系统这种诊断方法较为保守，是针对早期的故障诊断方式，这种诊断方式主要是利用以往燃机运行过程中发生过的征兆和故障总结出来的相关经验，然后将这些经验综合性应用。相比较于其他的诊断方式，这种诊断方式更易让人接受，因为这类诊断方式的相关知识表达较为简单，并且具有诊断速度较快、数据存储空间较小等优势。但是这种诊断方式只能针对较为简单的燃机故障，并且诊断速度迟缓，容易造成诊断出现误差，从而影响燃机的正常运行，并且在一定程度上影响了企业的发展。

1.2 混合智能诊断

智能诊断是根据发电机各项系统故障的征兆，表现为数据存储方式转化到数据库内，通过不同的发电机参数，采用多种诊断方法进行故障诊断。选择适当的模糊隶属函数，将诊断数据表示为某个模糊子集的隶属度传送到网络数据库进行诊断，得到的数据显示就是针对故障的问题表示，这样的诊断方式可以使工作人员能够采取相关的维护措施。

1.3 神经网络诊断

故障的诊断是将征兆从故障源映射到故障实质当中，而人工神经网络具备了高度容错、高度非线性以及联想记忆等特点。但是，人工神经网络在诊断的过程中存在许多的不足，神经诊断法不能诊断出系统内部一些潜在的问题，不能明确表示出问题存在的状况。并且，这种方法对于网络的训练周期有相对较长的要求，对未在训练过程中存在过的问题无法诊断，甚至出现一些误诊的情况，这些因素都导致了神经网络在实际运用的过程中出现困难。

2 燃机高温部件的机理

2.1 热疲劳

热疲劳现象会对燃机在运行过程中受到热力变化后的零部件材料产生破坏性。燃机在运行的过程中，运行启动、升负荷、降负荷以及停机时，导致的温度变化对于部件材料都会产生一定的损耗，尤其对于高温部件来说更为明显。特别是燃机中的燃气透平叶片，在燃机运行时，燃气透平叶片要经过高温区，在启动和升负荷时，叶片会受到边缘进气侧的影响，从而使得叶片的温度上升加快，在此过程中，叶片会压缩变形。当停机时，叶片的温度又会骤然的下降，随即导致了叶片的边缘产生拉升应变，经过长时间的循环，燃气透平叶片将会出现裂纹，甚至是断裂的现象。

2.2 氧化与腐化

为了保证燃机高温部件的安全性，通常在燃机运行前，在基体材料的表面抹上一层保护层，但是高温部件长期在高温的环境下运行，因此导致了涂层表面被腐蚀脱落，使得基体材料裸露在高温环境中，从而使得基体材料产生了氧化现象，导致燃机无法正常运行。

2.3 蠕变

燃机的高温部件长期运行在高温环境下，因而使得基体产生了蠕变。并且，长期在高温环境下运行，使得部件基体的金相组织发生了晶界弱化，从而导致了基体材料的抗蠕变性及持久轻度弱化，出现了塑性变形现象。

3 燃机运行维护技术

3.1 内窥镜检测

内窥镜检测能够有效的提高燃机的运行效率，并且减少了维护成本。使用内窥镜检测能够清楚的检测出燃机高温部件的运行状态，检测其是否出现了裂纹、烧蚀和涂层脱落等情况，根据检测结果，制定合理、科学的检修计划，有针对性的进行检修或更换购置设备。这种检测方式为燃机检测提供了有利的依据，从而降低了检查成本。

3.2 在线参数检测

在线检测是一项先进的技术，通过在线检测能够有效的掌控燃机的运行状况以及故障的发现。在线检测存在着一定的参数值，这些参数值主要是由燃机符合的振动数据、燃料流量、排气温度以及分散度的变化等因素组成。在检测后，将数据在高温部件的正常运行状态下进行统计，并且将收集的数据和基准数据做出相应的比对分析，若是收集的数据与基准数据存在着较大的偏差，就说明部件状态存在问题。这种检测方式可以对部件进行详细和快速的排查，从而针对问题进行检修。

在检测的过程中，对于燃气排气分散度和温度的检测十分重要，它决定着燃机能否正常运行。因为燃气系统故障通常是表现在排气分散度和温度的变化上，所以，应该有效的加强燃气排气分散度和温度的检测，若是这项检测出现较大的数值偏差，那么燃机的运行状态十分的恶劣，从而需要进行及时有效的检修。

3.3 金属质量监测

燃机高温部件的金属质量监测分为破坏性监测及非破坏性监测，破坏性监测受检于高温部件的材料力学性能、金相分析以及热处理性能试验。而非破坏性监测指的是荧光、磁粉、超声、窥镜、工业CT、电涡流等。燃机高温部件的金属监测需要建立在非破坏性监测上，设立高温部件的相关技术档案，对所使用的部件材料能够充分的认识、熟悉，并且要对燃机维修手册中对高温部件的控制标准熟悉。

4 燃气轮机的未来展望

燃气轮机的故障检测、分析以及采集是我国目前的研究难点。需要相关经验较为丰富的工程技术人员和专家进行研究和诊断。但是在任何时候故障机理的检修都是推动科技发展的技术手段，故障机理的研究主要针对的是故障定量表征的研究，研究整个体系的状态指标和判断阀值将是未来需要研究的另一个方向。

在故障诊断方法上，人工神经网络和专家知识系统相结合的综合方式，证明了这种故障检测方式的可行性。但是这种诊断方式并没有更大程度上的突破，现在它仍是研究的热点。在探讨解决燃气轮机的诊断过程中若是遇到了瓶颈，还可以通过构建数学模型的方法来对燃气轮机进行故障诊断。

5 结语

燃机的运行质量和稳定性，对于企业的经济效益在一定程度上有所影响，因此，在燃机运行过程中应当加强对燃机部件的维修和检测，尽可能的避免问题的发生，以此保证工作的安全性与发展性。为了保证燃机的正常运行，必须建立一套完善的故障检测及故障维修体系，充分的做好维修计划，因此提高维修人员的素质与技术至关重要。根据企业的实际情况出发，建立一套规整的故障检测系统，通过智能检测系统，对于日常的系统检测能够快速而准确的进行定位，从而提高燃机的运行效率并且减少故障维修时间。随着我国的经济发展，燃机故障率将会逐渐的减少，新工艺和新技术的广泛应用，为我国的工业创造了更加有利的条件。

[1]蔡鼎.融合先验知识的燃气轮机欠定气路故障诊断方法研究[D].哈尔滨工业大学，2015.

[2]李向前.复杂装备故障预测与健康管理关键技术研究[D].北京理工大学，2014.

[3]秦大力.基于知识管理的设备故障智能诊断模型研究[D].湖南大学，2014.

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1004-7344（2016）35-0061-02

2016-11-27