燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)探討

雷獅子 王世龍 李振

摘要：燃氣輪機是一種重要的動力設(shè)備，其運行安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、熱效率較高，并且負載帶動力大，被廣泛的應(yīng)用在天然氣、交通、航海、航空等領(lǐng)域。在燃氣輪機長期運行過程中，易發(fā)生氣路故障，嚴重影響燃氣輪機的運行效率和運行安全，本文簡要介紹了燃氣輪機常見氣路故障，分析了燃氣輪機工作特性，闡述了燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機;氣路故障;診斷技術(shù)

燃氣輪機熱效率較高，并且排氣污染小，逐漸成為能源和電力部門的重要動力設(shè)備，而燃氣輪機一旦發(fā)生事故或者故障，會嚴重影響正常的生產(chǎn)運營，因此積極創(chuàng)新和優(yōu)化燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)，做好燃氣輪機的故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測，對全面提高燃氣輪機運行的可靠性和安全性，減少維修和維護成本，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1.燃氣輪機常見氣路故障

1.1葉片結(jié)垢

燃氣輪機運行過程中，一些微小顆粒大量沉積在燃機氣路通流部分，逐漸改變了氣流的進氣角和氣流型線，使得葉片厚度和粗糙度不斷增加，減少燃氣輪機內(nèi)部的通流面積，嚴重影響燃氣輪機的效率特性和流量特性。

1.2間隙增大

燃氣輪機長期處于運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)動部件和靜止部件的間隙逐漸增大，而燃氣輪機葉頂葉片之間的間隙增大會嚴重影響燃氣輪機的流量和效率。葉頂葉片間隙增大，使得葉頂間隙的主流和泄露流相互影響，在很大程度上逐漸減小燃氣輪機主流的流通面積，并且對于氣流的設(shè)計型線也有著一定影響，不斷降低燃氣輪機的運行效率。

1.3侵蝕

侵蝕是指由于受到氣流中大尺寸顆粒的磨損，燃氣輪機氣路通流區(qū)域逐漸變小。燃氣輪機吸入氣流中如果含有鹽分、沙粒、灰塵、油垢、碳顆?；蛘吖I(yè)污染物顆粒等，很容易形成侵蝕。燃氣輪機通流區(qū)域受到這些顆粒的磨損和沖擊，在長時間的運行過程中會導致燃氣輪機通流表面磨損嚴重，粗糙度增加，從而影響燃氣輪機進氣角和氣流型線，增大氣封和葉片間隙，影響燃氣輪機的運行性能。

1.4腐蝕

燃氣輪機內(nèi)部構(gòu)件和氣流中的礦物酸、鹽分等發(fā)生化學反應(yīng)，導致燃氣輪機構(gòu)件逐漸被分解腐蝕，并且隨著氣流被帶走，導致燃氣輪機構(gòu)件損壞。腐蝕故障主要發(fā)生在燃氣輪機內(nèi)部的熱構(gòu)件，會增大通流區(qū)域的粗糙度，降低燃氣輪機運行效率，并且這種故障難以揮發(fā)，只能對燃氣輪機進行大修。

2.燃氣輪機工作特性分析

根據(jù)相似理論，燃氣輪機工作特性可以由效率、折合流量、壓比、折合轉(zhuǎn)速這四個參數(shù)來表示，假設(shè)燃氣輪機內(nèi)部氣體容積較小，可以忽略不計，由于工質(zhì)流速較大，忽略燃氣輪機外殼和外界環(huán)境之間的熱交換，忽略東流作用和流體質(zhì)量的影響，將中間放氣和抽氣都折算到燃氣輪機出口。在考慮燃氣輪機抽氣條件下，質(zhì)量守恒方程

3.燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)

3.1常用的故障診斷方法

針對燃氣輪機氣路故障，常用的故障診斷方法包括故障樹診斷分析方法、邏輯分析法和測量參數(shù)法。故障樹診斷分析法是指對燃氣輪機氣路故障設(shè)置邏輯結(jié)構(gòu)圖，故障樹頂端為燃氣輪機氣路故障的頂事件，根據(jù)燃氣輪機氣路不同元件部位的故障數(shù)據(jù)，準確確定燃氣輪機氣路的運行故障。

3.2紅外測溫診斷技術(shù)

燃氣輪機葉片結(jié)垢、葉片葉頂間隙增大、腐蝕等氣路故障都會造成燃氣輪機局部溫度持續(xù)升高，直接影響整個燃氣輪機的運行性能。紅外測溫診斷技術(shù)主要是利用溫度傳感器實時分析和監(jiān)控燃氣輪機各部分的溫度變化，從而準確診斷燃氣輪機氣路故障。

3.3無損診斷技術(shù)

無損診斷技術(shù)燃氣輪機氣路故障診斷中應(yīng)用非常廣泛，其主要是在不損壞燃氣輪機設(shè)備的基礎(chǔ)上，檢測和診斷燃氣輪機設(shè)備表面或內(nèi)部的缺陷，如通過滲透檢測、磁粉檢測、超聲波檢測等技術(shù)方法，科學檢測機械設(shè)備的表面缺陷，并且可利用中子檢測、射線檢測、微波檢測等技術(shù)，合理檢測燃氣輪機設(shè)備的內(nèi)部缺陷。對燃氣輪機氣路故障采用無損診斷技術(shù)，根據(jù)燃氣輪機氣路故障的不同特點和表現(xiàn)形式，快速確定氣路故障源和故障位置，從而有針對性地進行維護檢修。

3.4智能診斷技術(shù)

智能診斷技術(shù)主要是通過模擬人類大腦技能，處理、傳遞和獲取燃氣輪機的運行狀態(tài)，提高燃氣輪機氣路故障診斷效率。對燃氣輪機采用智能診斷技術(shù)，運用一些診斷策略和成熟的專家經(jīng)驗。專家式的人工智能診斷系統(tǒng)，可模仿在某知識領(lǐng)域有經(jīng)驗的專家分析和判斷燃氣輪機氣路故障的方法，從而解決燃氣輪機氣路故障。通過智能診斷技術(shù)，將燃氣輪機氣路故障情況輸入計算機系統(tǒng)，計算機知識庫和數(shù)據(jù)庫根據(jù)輸入現(xiàn)象，運用相應(yīng)的計算和推理方法，分析燃氣輪機氣路故障原因，有針對性地采取有效措施，解決燃氣輪機氣路故障。

4.結(jié)束語

燃氣輪機作為重要的動力設(shè)備，在多個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的重要作用，應(yīng)結(jié)合不同類型燃氣輪機氣路，采用合適的燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)，準確分析和診斷氣路故障，并且加強設(shè)備的維修保養(yǎng)，提高燃氣輪機運行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]李輝.燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學，2012.

[2]歐惠宇.船舶燃氣輪機氣路故障診斷技術(shù)研究[D].哈爾濱工程大學，2013.

[3]謝春玲，戴景民.燃氣輪機故障診斷技術(shù)研究綜述與展望[J].汽輪機技術(shù)，2010，01：1-3.

作者簡介：

雷獅子（1985-），男，陜西西安人，漢族，職稱：助理工程師，學歷：大學本科。研究方向：燃氣輪機維修。

王世龍（1986-），男，河北滄州人，漢族，職稱：工程師，學歷：大學本科。研究方向：燃氣輪機維修。

李振（1987-），男，山東聊城人，漢族，職稱：工程師，學歷：大學本科。研究方向：燃氣輪機維修。