船舶燃气轮机气路故障诊断方法

2018-12-25钱勇刚居友冠

电子技术与软件工程 2018年8期

文/钱勇刚居友冠

燃气轮机气路长期负荷运行，无论在性能发挥上还是质量安全上都很难维持原状，且出现的故障类型不止一种，故障对象不仅有叶片，还有燃烧室等，相关的诊断方法中有很多充满智能化和现代化的，维修人员要慎重使用。本文主要针对船舶燃气轮机气路故障诊断方法进行探讨。

1 船舶燃气轮机气路故障

1.1 叶片故障

叶片故障主要有以下几种，其一积垢故障，垢来自空气中的灰尘等杂质，这些垢经过空气吸入、过滤、燃烧等过程残留下来的。吸入过程是燃气轮机工作时，气路运行，叶片转动导致的，过滤清装置会将空气中的气体过滤出去，留下来的固体杂质经过燃烧室燃烧，最后剩余的颗粒杂质才会成为叶片上积累的污垢。这些污垢会使叶片运行速度变慢，毕竟负荷是在逐渐增加的，直至加到叶片承受不了，发生变形，最后会给燃气轮机造成安全隐患。其二叶顶间隙过大故障，叶顶间隙存在，叶片运行安全，不会和周围零部件发生摩擦，叶顶也会运行顺畅。间隙距离是有固定范围的，当其出现偏差时，叶片和叶顶都会出现失误。其三磨损故障，机轮运转中不仅会通过空气吸入固体颗粒，还会直接吸入比较细小的颗粒，这些颗粒无论是在燃烧室还是在汽轮机叶片上，都会造成叶片磨损。其四叶片机械损伤故障，机械损伤是大型固体物质或颗粒和叶片直接撞击造成的叶片损伤，这些大型颗粒或固体是进气口突然增大的吸引力造成的，这种吸引力是船舶启动突然产生的。虽然这种吸引力是暂时的，但对叶片也会造成损伤。

1.2 燃烧室故障

燃烧室和燃气轮机气路的工作时间是一样的，且工作环境一直是高温，在不断燃烧的过程中，该高温环境周围的各种管路以及环形燃烧室的耐烧性都会下降，最终损坏，造成燃烧室无法正常工作。燃烧室功能无法发挥后，叶片积垢等故障随之也会发生。

2 船舶燃气轮机气路故障诊断方法

2.1 线性和非线性模型诊断法

线性模型是对非线性关系的处理，在对船舶燃气轮机气路故障进行诊断时，需要测量气路在性能正常发挥时的一些参数和非故障状态下的参数，相关参数之间的关系是非线性的。如果采取其他方式对参数进行处理，处理结果不一定精确，而线性模型就可以解决这一点，主要是简化非线性关系完成的。非线性模型建立在气动热力学原理的基础上，这意味着很多故障都有了具体定量分析的数据，对这些数据进行处理，故障诊断在精简同时也精确许多。

2.2 卡尔曼滤波诊断法

该种方法作用对象为传感器和气路，所以气路中出现的故障是在该种方法诊断范围中的，这种方法虽然有范围上的局限性，但在诊断上面，是可以保证没有误差的。如果同时出现多种故障，还需要综合使用多种诊断方法。

2.3 贝叶斯网络诊断法

在气路故障发生时，具体部位和具体原因并不一定都能查找出来，如果冒然对某种设备零件进行诊断和维修，可能会引发其他故障发生，所以还需要借助贝叶斯网络进行进一步更加精确的诊断。这种诊断方法需要借助贝叶斯网络，这种网络可以对某种故障出现的几率进行计算，所以会应用到概率知识，而这种网络是将概率知识转化为图形进行网络化。图形有方向，但不成圆环，所以图形是有边线的，这种边线就是有向边，此外还有网络节点。有向边和网络节点在图形中所表达的含义是不同的。将气路故障中的某些变量作为随机变量，并找到这些变量在正常条件下的关系，将这种关系表示在有向边上。再架设具有独立性的随机变量，使其表达在节点上。前后者组成的网络模型会使故障类型更加清晰。