燃機(jī)故障診斷及運(yùn)行維護(hù)技術(shù)分析

李寬

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，逐漸地提出了節(jié)能減排的政策號(hào)召，主旨是節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境造成的污染，降低企業(yè)運(yùn)行成本，改進(jìn)能源的利用。在這種形勢(shì)下，燃機(jī)作為新型的動(dòng)力設(shè)備，在電力行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。熱電廠同時(shí)肩負(fù)著發(fā)電和供熱兩項(xiàng)重任，所以鍋爐的容量較大，由此燃機(jī)的功能得到了較好的發(fā)揮。在日常運(yùn)行的過(guò)程中，燃機(jī)會(huì)因?yàn)槭艿礁鞣N因素的影響而出現(xiàn)故障，影響到熱電廠的正常運(yùn)行，所以需要加強(qiáng)對(duì)燃機(jī)的故障診斷和維護(hù)。文章首先對(duì)燃機(jī)的診斷方法進(jìn)行了分析，然后對(duì)于燃機(jī)的高溫部件損傷機(jī)理以及運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行了闡述，對(duì)于提高燃機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：燃機(jī)啟動(dòng)；事故原因；問(wèn)題措施

前言

在新能源不斷開發(fā)利用的背景下，燃機(jī)已經(jīng)成為原動(dòng)機(jī)中的重要成員，其在結(jié)構(gòu)方面更加緊湊，運(yùn)行過(guò)程更加穩(wěn)定可靠，在快速啟動(dòng)的基礎(chǔ)上能夠有效的帶動(dòng)負(fù)載，且熱效率較高，所以在一些能源部門以及電力部門得到了廣泛的應(yīng)用。燃機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)符合了當(dāng)下國(guó)家的政策號(hào)召，不僅運(yùn)行效率高，并且污染小，在節(jié)能減排方面是比較好代表。但是一旦燃機(jī)發(fā)生故障，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故，并且造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，所以做好燃機(jī)的故障分析以及運(yùn)行維護(hù)非常關(guān)鍵，是企業(yè)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。

1 燃?xì)廨啓C(jī)智能診斷方法

1.1 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)診斷方法

這種診斷方法相對(duì)來(lái)講比較保守，在早期的故障專家診斷系統(tǒng)中比較常見，主要是利用以往發(fā)生的故障以及征兆總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，然后將這些經(jīng)驗(yàn)通過(guò)更加直觀的方式表述出來(lái)?；谝?guī)則的故障診斷方法更容易讓人接受，相關(guān)的知識(shí)表達(dá)都比較簡(jiǎn)單，所以在診斷速度方面比較快，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間較小，在編程和系統(tǒng)開發(fā)方面更加簡(jiǎn)便。但是這種診斷方法也存在一定的缺陷，因?yàn)橄到y(tǒng)中存儲(chǔ)的故障診斷都是以前的經(jīng)驗(yàn)，也就是說(shuō)只有發(fā)生過(guò)的故障才能夠診斷出來(lái)，而對(duì)于新的故障模式在系統(tǒng)中還沒(méi)有與之相匹配的原型，所以無(wú)法檢測(cè)，這在故障檢測(cè)方面容易造成誤診或者診斷失敗，影響到燃機(jī)運(yùn)行的安全性。

1.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷方法

從映射的角度分析，故障診斷的實(shí)質(zhì)是建立從征兆到故障源的映射過(guò)程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是高度非線性、高度容錯(cuò)和聯(lián)想記憶等。但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于故障診斷也存在許多不足，診斷方法屬“黑箱”方法，不能揭示出系統(tǒng)內(nèi)部的一些潛在關(guān)系，無(wú)法對(duì)診斷過(guò)程給予明確解釋。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間較長(zhǎng)，并且對(duì)未在訓(xùn)練樣本中出現(xiàn)的故障無(wú)診斷能力，甚至得出錯(cuò)誤診斷結(jié)論，這些都增加了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中的困難。

1.3 混合智能故障診斷方法

根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)，結(jié)合智能故障診斷方法的特點(diǎn)采用多種方法的診斷系統(tǒng)稱為混合診斷方法。具體智能診斷方法的選用原則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)故障的征兆以及故障狀態(tài)下的歷史數(shù)據(jù)來(lái)決定。通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)哪：`屬函數(shù)，將測(cè)量參數(shù)表示成對(duì)某個(gè)模糊子集的隸屬度并傳遞給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行診斷，得到的是對(duì)各種故障原因嚴(yán)重程度的表示，這樣的結(jié)果可以使得現(xiàn)場(chǎng)工作人員采取更加有效的措施。

2 高溫部件的損傷機(jī)理

2.1 熱疲勞

熱疲勞主要是指燃機(jī)中的部件在受到熱應(yīng)力變化時(shí)，對(duì)零件材料產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。出現(xiàn)熱疲勞主要是和燃機(jī)的運(yùn)行程序有一定的關(guān)系，在燃機(jī)啟動(dòng)、加速、升負(fù)荷、降負(fù)荷以及停機(jī)的過(guò)程中，所產(chǎn)生的溫度變化都會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生不同程度的損壞，對(duì)于高溫部件尤其明顯。燃?xì)馔钙饺~片經(jīng)受高溫的重要區(qū)域，在點(diǎn)火以及升負(fù)荷的過(guò)程中，因?yàn)樵谌~片的邊緣首先受到進(jìn)氣側(cè)的影響，所以溫度上升較快，葉片就會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)變，而當(dāng)停機(jī)時(shí)，進(jìn)氣側(cè)的冷卻降溫會(huì)導(dǎo)致葉片溫度驟然下降，所以在葉片邊緣會(huì)產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，在這種循環(huán)狀態(tài)下，透平葉片就會(huì)出現(xiàn)裂紋，長(zhǎng)此以往，裂紋面積不斷擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致葉片斷裂。

2.2 蠕變

燃機(jī)高溫部件在高溫環(huán)境中的長(zhǎng)期運(yùn)行使其發(fā)生蠕變。部件基體材料長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下，金相組織逐漸變化，晶界弱化，材料持久強(qiáng)度和抗蠕變性能明顯下降，出現(xiàn)塑性變形。

2.3 氧化和腐蝕

為了保護(hù)燃機(jī)高溫部件的安全性，在基體材料的外部會(huì)涂上一層保護(hù)層，但是由于高溫部件需要在高溫的狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行，所以表面的涂層容易被侵蝕而脫落，從而導(dǎo)致基體材料暴露在高溫環(huán)境下，對(duì)于基體材料產(chǎn)生氧化以及腐蝕，影響到燃機(jī)運(yùn)行的安全性。

3 燃機(jī)高溫部件的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

3.1 內(nèi)窺鏡檢查

利用內(nèi)窺鏡檢查能夠有效的降低維護(hù)成本，提高燃機(jī)的運(yùn)行效率。通過(guò)內(nèi)窺鏡能夠檢測(cè)出燃機(jī)內(nèi)部高溫部件的運(yùn)行狀態(tài)，看其是否存在燒蝕、裂紋以及涂層脫落等現(xiàn)象，然后根據(jù)檢查到的結(jié)果，制定出合理的檢修計(jì)劃，從而有針對(duì)性的購(gòu)置更換備件。這種檢查方式為檢修計(jì)劃的制定提供了有利的依據(jù)，減少了不必要的檢修次數(shù)，在降低檢修成本的基礎(chǔ)上，有效的提高燃機(jī)的運(yùn)行效率。

3.2 在線運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)

在線監(jiān)測(cè)在技術(shù)上更加先進(jìn)，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)的掌握燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)燃機(jī)的故障。在線監(jiān)測(cè)的運(yùn)行參數(shù)主要包括燃機(jī)負(fù)荷與對(duì)應(yīng)的排氣溫度、振動(dòng)數(shù)據(jù)、燃料流量和壓力、排氣溫度及其分散度的變化等。在獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，建立一個(gè)高溫部件在正常運(yùn)行狀態(tài)下的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，然后在燃機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，將采集到的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)之間存在較大的偏差，就說(shuō)明部件的狀態(tài)出現(xiàn)異常，可以對(duì)故障進(jìn)行快速的排查與診斷。燃機(jī)排氣溫度及其分散度的監(jiān)測(cè)尤為重要，原因在于大部分燃燒系統(tǒng)故障均首先體現(xiàn)在排氣溫度分散度的變化上。所以應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)排氣溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)力度，如果對(duì)比數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的變動(dòng)，則說(shuō)明燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)惡化的跡象，需要及時(shí)檢修。

3.3 金屬監(jiān)督

燃機(jī)高溫部件的金屬監(jiān)測(cè)分為非破壞性監(jiān)測(cè)和破壞性監(jiān)測(cè)，前者主要有目測(cè)（窺鏡）、螢光、磁粉、超聲、X射線（工業(yè)CT）、電渦流等方法，后者則是從受檢高溫部件取樣進(jìn)行金相分析、材料力學(xué)性能試驗(yàn)和熱處理性能試驗(yàn)。燃機(jī)高溫部件的金屬監(jiān)督，需要建立非破壞性監(jiān)測(cè)手段；建立高溫部件的技術(shù)檔案，熟悉所選用材料的性能及長(zhǎng)期運(yùn)行的組織性能變化情況；掌握和熟悉燃機(jī)維修手冊(cè)對(duì)高溫部件的控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

燃機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益具有直接的影響，所以應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)燃機(jī)故障的檢測(cè)與維修，盡量減少故障的發(fā)生，提高燃機(jī)運(yùn)行的效率。為了確保燃機(jī)運(yùn)行的安全性，需要建立完善的故障維修體系，做好檢修計(jì)劃，提高故障維修人員的專業(yè)技術(shù)水平以及綜合素質(zhì)。根據(jù)企業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況，需要建立一套完善的燃機(jī)故障診斷系統(tǒng)，通過(guò)智能診斷，對(duì)于存在的異?，F(xiàn)象能夠提前發(fā)出預(yù)警，減少故障的發(fā)生幾率。智能故障診斷系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)故障部位進(jìn)行定位，從而減少維修的時(shí)間，提高燃機(jī)的運(yùn)行效率。隨著新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用，燃機(jī)的故障率會(huì)不斷地下降，為我國(guó)工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

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