燃机故障诊断及运行维护技术分析

摘 要：随着我国经济建设的快速发展，逐步提出节能减排政策，目的是节约能源，减少对环境的污染，降低企业经营成本，提高能源的利用率。在这种情况下，燃气轮机作为一种新型的电力设备，已被广泛应用于电力工业。火电厂同时肩负着发电和供暖的两个任务，所以锅炉的容量较大，内燃机的功能一直很好。在日常运行中，由于受各种因素的影响，燃烧机会故障过程中，影响火电厂的正常运行，因此需要加强燃烧发动机故障诊断和维护。本文对内燃机的诊断方法进行了分析，然后对内燃机部件的高温损坏机理和运行维护，具有重要的意义，提高了燃气轮机运行的稳定性。

关键词：燃机启动；事故原因；问题措施

燃气轮机是重要的军民两用动力装备，制约着我国未来能源和国防发展，国家领导人对其关注日益提升。如何在目前基础落后、力量分散的产业现状下创新发展模式，推动产业快速发展已经迫在眉睫。传统能源的缺点逐渐突显在社会面前，新能源对环境影响小，在这种背景下新能源逐渐取代传统能源。

燃气轮机的出现，代表着新能源的地位在不断上升，燃气轮机的优点：第一方面在于它的结构比较紧凑，占地面积小；第二方面在于运行的过程中比较稳定，损坏频率低；第三方面在于它能够快速启动，可以在很短的时间里驱动其它设备，并且热效率也比较高。因此，基于燃气轮机以上的三方面优点，在一些电力公司得到了广泛的应用。燃气轮机的运行参数符合当前国家的政策，不仅高效率，低污染，是节能减排的良好代表。但是燃气轮机也尤其缺點，就是在出现故障后就会发生严重的安全事故，给生产企业带来一定的经济损失。所以燃机故障分析和运行维护都是关键。

1 燃气轮机诊断方法的分类

1.1 专家系统的诊断方法

专家系统的这种诊断方法是一种保守型诊断方法，也是一种最常见的燃机诊断方法，这种方法的用途比较广。这种诊断方法主要是总结以往发生的故障，对故障进行全面的总结分析，总结出一套针对该故障的解决方法并做详细的记录。如果在下次发生类似的故障，就可以直接套用该解决方法。这种诊断方法对于大多数的检修人员来说比较容易接受，知识也相对简单，因此这种诊断方法诊断的速度比较快，数据存储空间小，在程序和系统开发方面更方便。但是这种诊断方法的缺点也显而易见，也就是说在故障诊断都是基于以往发生的故障，对于系统中的新故障模式没有匹配的原型，因此可以测试，在故障检测，容易误诊或故障诊断，影响燃气轮机的安全运行。

1.2 神经网络诊断方法

神经网络诊断方法是一种黑箱方法，这种诊断方法比较抽象，如果从映射的角度进行分析讨论，神经网络诊断就是从故障的征兆到故障源的映射，突显出征兆与故障源之间的直接关系。神经网络诊断方法的优点在于，它体现一种高度而且非线性的特点，体现高度容错的特点，体现关联记忆的特点。

但是，神经网络诊断方法也有很多缺点，例如在诊断的系统内不能分析出故障征兆到故障源之间确切的关系，也就是说不能给出它们之间的详细关系。还有就是神经网络诊断方法网络诊断时间长，而且系统里面没有储存的故障就没有诊断能力，甚至是出现一些错误的诊断结论，容易误导检修人员的操作。那么在实际应用中以上提到的这些问题都增加了神经网络智能诊断方法的难度。

1.3 混合智能故障诊断方法

燃机的型号不同，参数就不同，统一套用以上的诊断方法容易出现错误。在诊断的过程中，要根据不同发动机系统参数，结合以上两种故障诊断方法的优点，那么这种诊断方法就称为混合诊断方法。在诊断方法的选择上要基于燃机的故障症状和故障状况历史数据来综合考虑。最后通过选择适当的模糊参数进行查询，将这些模糊参数称为模糊子集的隶属度，并通过神经网络诊断方法得出故障的原因及处理方法。最后要结合故障的现场损坏程度做出处理办法，通知现场工作人员采取更有效的解决处理措施，保护燃气轮机设备的稳定运行。

2 燃机高温部件的损伤原因

2.1 燃机部件的热疲劳

燃机部件的热疲劳是指燃机中的部件在受到热应力的作用下，零部件由于受热的温差变化比较大，鉴于零部件材料的原因，会出现损坏的现象。燃机部件的热疲劳主要和内燃机运行的程序有关，但是这种热疲劳是不可避免的。在燃气轮机在运行的过程中，要经过启动、提速、负载和停止的过程。在这些过程中，温度的变化会对燃机部件产生不同程度的损坏，特别是对运行过程中的高温部件损坏颇多，对于这种部件，尽量选择合适启动程序，使其缓慢升温或降温来保护高温部件。例如，燃气轮机叶片也属于高温部件，在点火启动和负荷升高的过程中尤其要注意温度的变化，因为叶片的边缘受入口侧的影响，温度上升更快，而叶片的其它部位会产生热应力，导致叶片其它部位发生收缩，如果升温过快就可能出现叶片损坏，并且当停机时，热应力正好相反，也会损坏叶片部件，涡轮叶片可能出现裂缝。

2.2 燃机部件的蠕变

企业正常生产以后，内燃机的高温部件会长时间运行，高温部件的材料就会慢慢发生基质蠕变。并且在高温环境下长时间运行，使得基体组织晶粒的晶界变得脆弱，这导致基体材料的抗蠕变性，持续轻度弱化，最后出现了塑性变形现象，进而严重影响了内燃机的运行。

2.3 燃机部件的氧化和腐蚀

燃机高温部件是燃机的重要组成部分，为了保护所有的高温部件，在基体材料的外侧涂上一层保护层可以保护燃机高温部件不容易氧化和腐蚀。但在生产以后，高温部件会长时间运行，表面的保护层还是容易被侵蚀和脱落，导致燃机高温部件在高温环境下暴露出来，基体材料产生氧化和腐蚀，影响燃气轮机的安全运行。

3 燃机高温部件的运行维护技术

3.1 内窥镜检查

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 在线运行参数监测

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，它決定着燃机能否正常运行。

3.3 金属监督

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。

燃气轮机故障检测，分析和采集是我国目前的研究难点。需要更多经验丰富的工程技术人员和专家进行研究和诊断。但故障机制的维护在任何时候都是促进科技发展的技术手段，故障机理研究的重点是定量表征研究，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，采用人工神经网络和专家系统知识相结合的综合方法，证明这种故障检测的可行性。但这种诊断方式没有更大的突破，现在仍是一个研究热点。本文在解决燃气轮机诊断过程中遇到的瓶颈问题，也可以用来建立一个数学模型方法对燃气轮机故障作出诊断。

总之，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。

参考文献：

[1] 李辉.燃气轮机气路故障诊断技术研究[D].哈尔滨工程大学，2012.

[2] 雷狮子，王世龙，李振.燃气轮机气路故障诊断技术探讨[J].中国机械，2015（10）：113-114.

[3] 赵晶.燃气轮机气路故障诊断技术[J].民营科技，2016（5）：6.

作者简介：

王俊龙（1989-），男，汉族，浙江江山人，本科，助理工程师。