霍志勇 HUO Zhi-yong 齐立武 QI Li-wu 刘齐 LIU Qi

摘要：燃气轮机在我国的应用较为广泛，是动力输送过程中不可缺少的重要设备。燃气轮机可靠性很强，安全系数极高，整体机构具有良好的紧密性，产热性能十分优良，所以在我国交通运输、天然气行业中得到了大范围使用。鉴于此，本文即对燃气轮机进行了深入分析，阐述了几种典型的气路故障，并结合故障问题，制定了具有一定可行性的诊断办法，仅供参考。

Abstract： Gas turbines are widely used in my country， and they are indispensable important equipment in the process of power transmission. The gas turbine has strong reliability， extremely high safety factor， good compactness of the overall structure， and excellent heat production performance. Therefore， it has been widely used in my country's transportation and natural gas industries. In view of this， this article has conducted an in-depth analysis of gas turbines， expounded several typical gas circuit failures， and combined the failure problems， formulated a feasible diagnosis method， which is for reference only.

关键词：燃气轮机;气路故障;诊断技术

Key words： gas turbine;gas circuit failure;diagnosis technology

中图分类号：U664.131                 文献标识码：A                 文章编号：1674-957X（2021）22-0129-02

0  引言

燃气轮机的优点很多，诸如体积非常小，运行效率高，启动速度快，不会对环境造成太大影响，所以在工业和船舶动力等领域中的应用极为普遍。但是，在燃气轮机运行期间，由于受到的干扰因素非常多，再加上燃气轮机需要长时间在高温、高压环境下工作，最终导致燃气轮机出现了气路故障问题，对燃气轮机运行造成了极为危害。对此，一定要对故障认真检查，及早发现，快速排除。

1  燃气轮机气路故障表现及原因分析

燃气轮机若长时间负荷运行，无论是在性能发挥方面，还是在质量安全上，都无法维持原状，并且会出现各种故障问题，类型不一，故障对象除了会在叶片上有所表现之外，还会体现在燃烧室等。就目前来看，在对气路故障诊断过程中，应用的方法相对较多，智能化以及现代化特点明显，维修人员一定要加强重视，合理应用。通常情况下，燃气轮机发生故障之后，性能参数会发生一定改变，虽然各种气路故障的特征不同，但最终都会导致燃气轮机性能参数出现变化。经分析，燃气轮机运行时，周边的环境较为恶劣，应用的燃料类型也大不相同，这些因素的存在，会对长时间运行中的热通路状态产生很大影响，最终引发一系列的燃气轮机气路部件故障。在电力工业中，燃气轮机在陆地上工作，很容易出现结垢问题，诸如因为灰尘以及燃料重油使得燃氣轮机热路部件。而在水中工作的船舶，水带来的水雾，海水带来的盐分，船舶上的油烟等原因，都会导致汽轮机热通路部件冷端、热端腐蚀等故障出现。

2  燃气轮机气路故障现象分析

由于受到的干扰因素比较多，燃气轮机在运行期间经常会出现气路故障问题，不仅对设备的运行造成一定影响，还会产生不必要的经济损失，必须要做好故障诊断工作，及时处理故障问题。

2.1 压气机叶片积垢

现阶段，在燃气轮机是运行中，叶片积垢是出现频率较高的气路故障。分析得知，每千瓦燃气轮机运行24小时，需要吸收的空气是半吨，即便是经过处理，但依旧有微粒进入到燃气轮机中，对于这些微粒而言，会在叶片的表面附着，长时间下来，叶片的表面沉积物会变得越来越多，及时处理便会出现，机构随着机组运行时间的不断加长，这种结构现象会逐渐加重，最终对燃气轮机的整体性能造成了较大影响[1]。

2.2 压气机叶片磨损和腐蚀

在燃气轮机运行阶段，如若空气中含有盐分或者固体颗粒对叶片的表面造成打击，会出现划痕现象，最终使得表面越来越粗糙。并且，喉部通道面积以及叶片型面的改变，会对叶面的整体气动性能造成影响，阻力系数增大，在出现磨损或者腐蚀故障时，通流面积会随之增加，随之而来的，流量也会越来越大。

2.3 压气机叶片机械损伤以及喷嘴腐蚀

燃气轮机具体运行过程中，由于物体会对流道内表面造成一定的撞击，诸如液体燃料中的颗粒以及燃气机轮自身部件脱落等。如果出现液体燃料中颗粒撞击的情况，会对燃气轮机造成损伤。通常，燃气轮机本身内部部件脱落，属于自身物体损伤，而前者则属于外来物损伤，机械损伤会导致燃气轮机性能大大降低。

燃气轮机在运行期间，燃油在燃烧完以后会产生大量的腐蚀性气体，包括硫化氢等。如果气温相对较高，气体便会进入涡轮与之发生化学反应，对涡轮喷嘴造成了严重的腐蚀，影响了燃气轮机的稳定运行。通常情况下，如若涡轮喷嘴出现了腐蚀问题，涡轮通流面积会进一步扩大，流量大大增加，最终导致故障问题出现，若不能及时处理，甚至会导致故障问题会越来越严重，缩短了燃气机组的整体使用年限[2]。

3  燃气轮机气路故障诊断思路分析

面对当前燃气轮机出现的气路故障问题，为了能实现彻底解决的目标，在实际诊断阶段，一定要结合实际现状，明确具体的诊断思路。

假设被诊断的对象所有可能出现的状态，无论是正常状态，还是故障状态，全部涵盖其中，并形成状态空间。在这一空间内部，可以测量特征参数的所有可能取值范围会组成一个特征空间。系统在运行阶段，如果达到了某一状态S时，其特征可以确定下来，具体看做y，同时存在映射g。

g：S——y

如果情况与之相反，一定的特征也会和确定的状态相对应，有映射f存在：

f：S——y

若特征空间与状态空间的映射关系是一对一，则需要由特征征兆可唯一地确定系统状态。对燃气轮机气路故障进行诊断，最为主要的目是要结合可测量参数的疏实际变化情况，对系统进行精准判断，了解系统的实际运行现状，正处于何种状态，最终准确地将映射f找到。燃气轮机在运行期间，存在的某一物理问题就是状态空间中的某一个状态，而测量参数的变化就是其所对应的特征。

4  燃气轮机气路故障诊断技术分析

在燃气轮机运行过程中，对于出现的气路故障，为了能高效解决，让燃气轮机运行更加可靠稳定，必须要结合具体问题，有针对性地采取诊断技术，保证故障问题出现几率在降低的同时，还能有效减少故障所产生的经济损失。

4.1 神经网络诊断技术分析

为从根本上解决技术故障问题，在实际诊断过程中，可以对神经网络诊断技术进行利用，确保燃气轮机的运行能稳定可靠。在对该方法应用期间，主要是从映射的层面来对燃气轮机的运行现状加以分析，了解并判断是否有故障问题存在。在具体判断过程中，需要对气路故障的征兆到故障源一系列过程加以映射。借助这一方法，可以获得良好的联想记忆能力，非线性很高，能大大提升故障诊断的效率，有利于燃气轮机的良好运行。但是，在对神经网络诊断技术运用期间，存在的缺点也较为明显。比如：在诊断燃气轮机气路故障时，该方法不能得出系统内部一些潜在的信息，在诊断时也无法精准且细致地进行描述，相当于借助黑箱的方式来对故障进行诊断，整体的效率不高。并且，在借助这一方法诊断期间，专业的人员数量不多，因为该方法对技术人员的要求相对较高，所以必须要通过培训的方式来提升诊断人员的能力和水平，可以准确熟练地掌握该方法[3]。针对没有参加培训的人员，在对燃气轮机气路故障诊断期间，大多是凭借工作经验进行，根本无法熟练操作这一手段，在对故障进行诊断时，所得到的结论极有可能出现错误。由此可见，借助该方式来对燃气轮机气路故障加以诊断，在实际使用期间存在的难度相对较大，必须有专业的人员才能开展相应工作。

4.2 专家系统诊断技术

在燃气轮机气路故障早期诊断过程中，有效地对专家系统诊断技术进行利用，也能有效促进诊断效率的提高。运用这一技术，需要建立在规则的基础上，专家在实际工作期间，要探索以及总结燃气轮机气路故障现象，从而获得相应的规则。简而言之，这些规则是通过专家不断总结产生的规则，阐述了征兆、故障二者之间的关联。在对燃气轮机气路故障诊断期间，科学且高效的运用这一技术，能直观且形象地将故障表现出来，整体操作十分简单便利，采取直接的知识便能将这一方法的原理表现出来，有理有据，故障诊断人员在对故障进行诊断过程中，在短时间内判断出故障的成因。并且，对这一方法进行利用，存储数据的空间相对较小，诊断人员在编程时会非常便利。但是借助这一手段存在的不足之处也相对较多，并不是所有故障问题都可以采取科学理论知识来进行解释，最关键的是要有专业的技术人员作为支撑，准确地对故障进行判断。利用这一方法开展气路故障诊断工作，并不能精准判断出故障所在的位置，尤其是一些从来没有发生过的故障问题，由于在知识库中没有存储相关预兆的规则，即便有专业且经验丰富的人员也不能快速判断出故障位置，所以在对故障诊断期间，常常会出现诊断失败的情况，甚至会产生误诊，对设备恢复的影响非常大。

5  燃气轮机气路故障的预防分析

为保证燃气轮机气路故障问题能有效规避，除了要加强对故障的诊断之外，也要做好预防工作。在燃气轮机日常工作期间，一方面，做好维护工作。在实际的维护期间，技术人员应该对燃气轮机特点和性质进行综合考量，明确气路故障的实际表现，并结合以往的维护经验，合理的开展维护工作。另一方面，严格按照流程和规范操作。在燃气轮机运行期间，对设备操作流程进行设定，对设备操作以及维护等标准进行明确，编制好相应的设备使用规范，有针对性的制定维修办法，以便可以为燃气轮机的稳定运行提供支持，降低气路故障问题出现了几率。此外，对燃气轮机的运行规律进行明确，严格的依照流程进行使用，加强维护和管理，做好設备的检查工作，一旦出现异常情况，必须要第一时间处理，以便可以从根源规避气路故障问题。

6  结束语

综合而言，人们在对燃气轮机设备广泛使用的同时，保护意识也越来越强。因此，面对现阶段燃气轮机气路故障问题，为了可以高效解决，让燃气轮机设备的运行能更加稳定，一定要高度重视，强化对先进故障诊断技术的利用，确保可以在第一时间发现燃气轮机的潜在故障，了解成因并及时处理，以便问题在高效率解决的同时，燃气轮机的运行效率和质量还能进一步提升。

参考文献：

[1]钱勇刚，居友冠.船舶燃气轮机气路故障诊断方法[J].电子技术与软件工程，2018，24（08）：229-230.

[2]吴云欢.燃气轮机气路故障诊断技术研究[J].科技与企业，2019，25（02）：251-252.

[3]孔祥宇.燃气轮机气路故障诊断技术探讨[J].科学技术创新，2019，14（06）：192-193.

[4]赵晶.燃气轮机气路故障诊断技术[J].民营科技，2019，24（05）：116-117.