燃气轮机故障诊断技术

燃气轮机故障诊断技术

张文璐

中航世新安装工程（北京）有限公司沈阳分公司辽宁沈阳110043

摘要：本文主要探讨了燃气轮机故障诊断技术在国内外的探索情况，进而分析了燃气轮机故障的常见类型和主要的问题，最后重点分析了当前燃气轮机故障诊断的智能技术。

关键词：燃气轮机，故障诊断技术，故障树，检修

前言

在燃气轮机运行的过程中，依然存在很多的故障问题，如果不能够采取有效的故障诊断技术，就难以保证燃气轮机故障的有效解决，所以，分析燃气轮机故障诊断技术非常有必要。

1、燃气轮机故障诊断技术

故障树法和条件准则法在燃气轮机故障诊断中的应用

1．1建立燃气轮机失效故障树

本研究从燃气轮机的主要故障机理及失效模式入手，通过研究分析工程实践中记录的燃气轮机故障失效模式及现场维修案例，寻求燃气轮机故障案例的直接原因、间接原因，乃至根本原因，从分析失效因果关系中的顶事件开始直至寻找导致故障发生的底事件，由果及因、自下而上进行，以5类常见的故障失效模式(启动系统、轴承故障、叶片断裂、控制系统故障和燃烧室故障)为中间事件，以循序渐进地找出每类事件发生的所有可能出现的原因，并分解到基本事件为止。

由于燃气轮机的故障特点与其他动力设备的故障特点存在一定不同，燃气轮机各组件之间存在复杂的逻辑关系，从而产生复杂故障模式关系;同时，燃气轮机的故障具有很大的随机性和突发性。故障树分析法能够根据故障产生和发展的逻辑关系以及故障模式关系进行故障树分析，并得到系统所有的故障原因和故障发生部位。因此，故障树分析法比较适合于燃气轮机的故障诊断研究。

1.2基于条件规则的燃气轮机故障树法研究

由于传统的燃气轮机故障树法存在一定的模糊性和不确定性，对故障诊断结果的精度产生不良影响，本研究提出一种基于条件规则的燃气轮机故障树法对传统的燃气轮机故障树法进行技术改进，以提高故障诊断结果的精度。

基于条件规则的故障树分析法就是在故障树的中间事件和底端事件上，增加一定的条件规则，进行物理和逻辑判断，所添加的条件规则可以为单步判断，也可以分多步进行精确判断，确定故障树每个分支的诊断选择，以便准确地得出故障发生的原因和故障部位。从顶事件出发，在每个节点的地方，分别添加相应的条件规则，不但可以明确故障诊断的思路及方案，也可以迅速地缩小诊断范围，极大地提升故障诊断的精确度。燃气轮机故障诊断中的条件规则一般为:性能参数或振动参数(功率、温度、压力、流量、转速和振幅等数值)是否变化，是否偏高、偏低、偏大、偏小，以及各种的特征信号是否出现等。条件规则需要技术人员进行相应的监测和实验过程，并且通过监测得到相应的监测数据和故障特征征兆，以便进行相应的故障分析和判断，从而进一步推理得出燃气轮机故障的根本原因。在建立燃气轮机失效故障树的基础上，本研究通过归纳总结大量的故障案例和检修资料，构建了基于条件规则的逻辑推理模型。以燃气轮机转子振动故障为例，主要设计出带有条件规则的燃气轮机转子振动故障树，通过基于条件规则的燃气轮机振动故障树对不同现场的目标机组进行故障诊断，燃气轮机诊断技术员就可以针对相应的监测对象，获得诊断所需的振动数据和信息，运用基于条件规则的燃气轮机故障树法的分析，准确地确定故障发生部位及故障根本原因。

2、燃气轮机检修对策

在进行关于燃气轮机检修策略的制定时，首先是关于检修等级的确定。在进行检修等级确定的时候，燃气轮机的检修应在参考制造厂推荐的检修间隔基础上，根据状态检查和诊断、评估的情况，采用融定期检修、状态检修以及改进性检修、故障检修于一体化的优化检修策略。根据检修程度不同，检修等级也分位ABCD四个不同的等级，其中A级主要指吊出透平转子整机解体进行全面检查和更换某些部件为内容的大修，检修程度最高；B级指以不吊出转子对热通道部件进行检查为核心的中修；C级指以燃烧室部件检查为内容的小修；而D级是日常维护或者是针对性检查等。

一般情况下，在进行燃气轮机检修的时候，它的检修等级是可以因为机组形式与运行检测的具体情况来组成不一样的组合的。但是，关于检修等级组合以及燃气轮机的停机检修与检查的时间，需要靠实际情况来判断。在确定燃气轮机的检修间隔的时候，需要在技术论证之后再做一定的调整以令其变得更加科学合理。燃气轮机检修间隔的确定，最先是把优化检修作为策略，并且把状态诊断作为基础，再对制造厂推荐的检修周期作为参考。从燃气轮机的实际运行情况来判断，其运行的方式、负荷的模式以及燃料的种类、日常维护等都会对检修间隔的确定造成一定的影响。

3、燃气轮机故障的诊断与处理——以液压系统故障为例

3.1故障的特征

液压工程机械的故障，最终主要表现在液压系统或其回路中的元件损坏，伴随漏油、发热、振动、噪声等现象，导致系统不能发挥正常功能。

3.1.1故障点的隐蔽性工程机械中液压装置的损坏与失效，往往发生在系统深层内部，由于不便装拆，现场的检测条件也很有限，因此故障难以直接观测；

3.1.2因果关系的复杂性液压系统的故障、症状与原因间存在各种各样的重叠与交叉。

3.1.3相关因素的随机性液压系统在运行过程中，受到各种各样的随机性因素的影响，如电网电压的变化、环境温度的变化、机器工作任务的变化等。外界污染物的侵入也是随机性的。由于随机性因素的影响，故障具体发生点及变化方向更不确定，引起判断与定量分析的困难。

3.1.4失效分布的分散性由于设计加工材料及应用环境等的差异，液压元件的磨损劣化速度相差大，液压元件的实际使用寿命严重分散，一般的液压元件寿命标准在现场无法应用，只能对具体的液压设备与液压元件确定具体的磨损评价标准，这又需要积累长期的运行数据。

3.2液压系统故障诊断的方法

3.2.1感官诊断法

直接通过人的感觉器官去检查、识别和判断设备在运行中出现故障的部位、现象和性质，然后作出判断。通常是通过眼看、手摸、耳听、嗅闻等手段对零部件的外表进行检查，判断一些较为简单的故障，如破裂、漏油、松脱、变形等。

3.2.2仪表测量检查法：

通过对系统各部分液压油的压力、流量、油温的测量来判断故障点。

3.2.3逻辑分析法：

随着液压技术的不断发展，液压系统越来越复杂，越来越精密。当遇到一时难以找到原因的故障时，应根据初步检查结果，结合机械的液压系统图进行逻辑分析。

逻辑分析时可通过构建故障树的方法分析其故障原因。图是摊铺机左右边斗不能合拢的故障树。方框图法、鱼刺图法、液压系统原理图法和逻辑流程图法也是常用的分析方法。

4、结束语

综上所述，燃气轮机故障诊断技术的进步带来了更多的新科技，同时，也促进燃气轮机的使用更加科学合理，因此，今后要更加重视燃气轮机故障诊断技术，保证燃气轮机的运行更加顺畅。

参考文献

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[2]娄马宝.我国燃气轮机工业的现状与展望[J].燃气轮机技术，2015，14（2）：2-7.

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