燃機故障診斷及運行維護關(guān)鍵技術(shù)研究

秦小葉

（大唐蘇州熱電有限責(zé)任公司 江蘇蘇州 215214）

燃機故障診斷及運行維護關(guān)鍵技術(shù)研究

秦小葉

（大唐蘇州熱電有限責(zé)任公司 江蘇蘇州 215214）

目前我國的經(jīng)濟發(fā)展速度較快，但是在發(fā)展的過程當(dāng)中，對于我國的一些環(huán)境及能源造成了一定的影響。在這一因素影響下，我國提出了節(jié)能減排的政策號召，理念是減少對環(huán)境的污染、減少企業(yè)的運行成本，以此來推動企業(yè)的能源應(yīng)用。在這種國情下，燃機作為我國目前新型的動力設(shè)備，在電力企業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。而熱電廠同時兼顧了供熱和發(fā)電兩項技術(shù)，并且，鍋爐的容量也日益增大，使得燃機的功能可以得到有效的發(fā)揮。但是在燃機應(yīng)用的過程中，會受到各種因素的影響而出現(xiàn)故障，從而使得熱電廠的運行受到一定的影響，因此，為了避免這些問題，應(yīng)當(dāng)加強對燃機的維護和診斷。本文就燃機的診斷方法以及燃機高溫部件的運行維護進行分析。

燃機；故障診斷；運行維護；技術(shù)研究

在各種能源被不斷開發(fā)的當(dāng)下，燃機的誕生為我國的環(huán)境及經(jīng)濟帶來了穩(wěn)定、可靠的發(fā)展。燃機的運行結(jié)構(gòu)相對緊湊，運行過程相對穩(wěn)固，在運行的過程中能夠良好的帶動負載，并且，燃機的熱效率較高，因此，受到了各個部門以及電力企業(yè)的青睞。燃機的運行特點符合了國家的號召政策，不但運行效率高，而且污染量小，為我國的節(jié)能減排理念樹立了良好的形象。但是在燃機運行的過程中一旦發(fā)生故障，那將會給生產(chǎn)、安全、經(jīng)濟帶來一定的影響。所以，在燃機運行的過程中要做好燃機的運行維護和故障分析，是企業(yè)能夠安全運營的重要因素。

1 燃氣輪機故障診斷

1.1 專家系統(tǒng)診斷

專家系統(tǒng)這種診斷方法較為保守，是針對早期的故障診斷方式，這種診斷方式主要是利用以往燃機運行過程中發(fā)生過的征兆和故障總結(jié)出來的相關(guān)經(jīng)驗，然后將這些經(jīng)驗綜合性應(yīng)用。相比較于其他的診斷方式，這種診斷方式更易讓人接受，因為這類診斷方式的相關(guān)知識表達較為簡單，并且具有診斷速度較快、數(shù)據(jù)存儲空間較小等優(yōu)勢。但是這種診斷方式只能針對較為簡單的燃機故障，并且診斷速度遲緩，容易造成診斷出現(xiàn)誤差，從而影響燃機的正常運行，并且在一定程度上影響了企業(yè)的發(fā)展。

1.2 混合智能診斷

智能診斷是根據(jù)發(fā)電機各項系統(tǒng)故障的征兆，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)存儲方式轉(zhuǎn)化到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過不同的發(fā)電機參數(shù)，采用多種診斷方法進行故障診斷。選擇適當(dāng)?shù)哪：`屬函數(shù)，將診斷數(shù)據(jù)表示為某個模糊子集的隸屬度傳送到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫進行診斷，得到的數(shù)據(jù)顯示就是針對故障的問題表示，這樣的診斷方式可以使工作人員能夠采取相關(guān)的維護措施。

1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷

故障的診斷是將征兆從故障源映射到故障實質(zhì)當(dāng)中，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備了高度容錯、高度非線性以及聯(lián)想記憶等特點。但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在診斷的過程中存在許多的不足，神經(jīng)診斷法不能診斷出系統(tǒng)內(nèi)部一些潛在的問題，不能明確表示出問題存在的狀況。并且，這種方法對于網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練周期有相對較長的要求，對未在訓(xùn)練過程中存在過的問題無法診斷，甚至出現(xiàn)一些誤診的情況，這些因素都導(dǎo)致了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實際運用的過程中出現(xiàn)困難。

2 燃機高溫部件的機理

2.1 熱疲勞

熱疲勞現(xiàn)象會對燃機在運行過程中受到熱力變化后的零部件材料產(chǎn)生破壞性。燃機在運行的過程中，運行啟動、升負荷、降負荷以及停機時，導(dǎo)致的溫度變化對于部件材料都會產(chǎn)生一定的損耗，尤其對于高溫部件來說更為明顯。特別是燃機中的燃氣透平葉片，在燃機運行時，燃氣透平葉片要經(jīng)過高溫區(qū)，在啟動和升負荷時，葉片會受到邊緣進氣側(cè)的影響，從而使得葉片的溫度上升加快，在此過程中，葉片會壓縮變形。當(dāng)停機時，葉片的溫度又會驟然的下降，隨即導(dǎo)致了葉片的邊緣產(chǎn)生拉升應(yīng)變，經(jīng)過長時間的循環(huán)，燃氣透平葉片將會出現(xiàn)裂紋，甚至是斷裂的現(xiàn)象。

2.2 氧化與腐化

為了保證燃機高溫部件的安全性，通常在燃機運行前，在基體材料的表面抹上一層保護層，但是高溫部件長期在高溫的環(huán)境下運行，因此導(dǎo)致了涂層表面被腐蝕脫落，使得基體材料裸露在高溫環(huán)境中，從而使得基體材料產(chǎn)生了氧化現(xiàn)象，導(dǎo)致燃機無法正常運行。

2.3 蠕變

燃機的高溫部件長期運行在高溫環(huán)境下，因而使得基體產(chǎn)生了蠕變。并且，長期在高溫環(huán)境下運行，使得部件基體的金相組織發(fā)生了晶界弱化，從而導(dǎo)致了基體材料的抗蠕變性及持久輕度弱化，出現(xiàn)了塑性變形現(xiàn)象。

3 燃機運行維護技術(shù)

3.1 內(nèi)窺鏡檢測

內(nèi)窺鏡檢測能夠有效的提高燃機的運行效率，并且減少了維護成本。使用內(nèi)窺鏡檢測能夠清楚的檢測出燃機高溫部件的運行狀態(tài)，檢測其是否出現(xiàn)了裂紋、燒蝕和涂層脫落等情況，根據(jù)檢測結(jié)果，制定合理、科學(xué)的檢修計劃，有針對性的進行檢修或更換購置設(shè)備。這種檢測方式為燃機檢測提供了有利的依據(jù)，從而降低了檢查成本。

3.2 在線參數(shù)檢測

在線檢測是一項先進的技術(shù)，通過在線檢測能夠有效的掌控燃機的運行狀況以及故障的發(fā)現(xiàn)。在線檢測存在著一定的參數(shù)值，這些參數(shù)值主要是由燃機符合的振動數(shù)據(jù)、燃料流量、排氣溫度以及分散度的變化等因素組成。在檢測后，將數(shù)據(jù)在高溫部件的正常運行狀態(tài)下進行統(tǒng)計，并且將收集的數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的比對分析，若是收集的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存在著較大的偏差，就說明部件狀態(tài)存在問題。這種檢測方式可以對部件進行詳細和快速的排查，從而針對問題進行檢修。

在檢測的過程中，對于燃氣排氣分散度和溫度的檢測十分重要，它決定著燃機能否正常運行。因為燃氣系統(tǒng)故障通常是表現(xiàn)在排氣分散度和溫度的變化上，所以，應(yīng)該有效的加強燃氣排氣分散度和溫度的檢測，若是這項檢測出現(xiàn)較大的數(shù)值偏差，那么燃機的運行狀態(tài)十分的惡劣，從而需要進行及時有效的檢修。

3.3 金屬質(zhì)量監(jiān)測

燃機高溫部件的金屬質(zhì)量監(jiān)測分為破壞性監(jiān)測及非破壞性監(jiān)測，破壞性監(jiān)測受檢于高溫部件的材料力學(xué)性能、金相分析以及熱處理性能試驗。而非破壞性監(jiān)測指的是熒光、磁粉、超聲、窺鏡、工業(yè)CT、電渦流等。燃機高溫部件的金屬監(jiān)測需要建立在非破壞性監(jiān)測上，設(shè)立高溫部件的相關(guān)技術(shù)檔案，對所使用的部件材料能夠充分的認(rèn)識、熟悉，并且要對燃機維修手冊中對高溫部件的控制標(biāo)準(zhǔn)熟悉。

4 燃氣輪機的未來展望

燃氣輪機的故障檢測、分析以及采集是我國目前的研究難點。需要相關(guān)經(jīng)驗較為豐富的工程技術(shù)人員和專家進行研究和診斷。但是在任何時候故障機理的檢修都是推動科技發(fā)展的技術(shù)手段，故障機理的研究主要針對的是故障定量表征的研究，研究整個體系的狀態(tài)指標(biāo)和判斷閥值將是未來需要研究的另一個方向。

在故障診斷方法上，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家知識系統(tǒng)相結(jié)合的綜合方式，證明了這種故障檢測方式的可行性。但是這種診斷方式并沒有更大程度上的突破，現(xiàn)在它仍是研究的熱點。在探討解決燃氣輪機的診斷過程中若是遇到了瓶頸，還可以通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的方法來對燃氣輪機進行故障診斷。

5 結(jié)語

燃機的運行質(zhì)量和穩(wěn)定性，對于企業(yè)的經(jīng)濟效益在一定程度上有所影響，因此，在燃機運行過程中應(yīng)當(dāng)加強對燃機部件的維修和檢測，盡可能的避免問題的發(fā)生，以此保證工作的安全性與發(fā)展性。為了保證燃機的正常運行，必須建立一套完善的故障檢測及故障維修體系，充分的做好維修計劃，因此提高維修人員的素質(zhì)與技術(shù)至關(guān)重要。根據(jù)企業(yè)的實際情況出發(fā)，建立一套規(guī)整的故障檢測系統(tǒng)，通過智能檢測系統(tǒng)，對于日常的系統(tǒng)檢測能夠快速而準(zhǔn)確的進行定位，從而提高燃機的運行效率并且減少故障維修時間。隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，燃機故障率將會逐漸的減少，新工藝和新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為我國的工業(yè)創(chuàng)造了更加有利的條件。

[1]蔡鼎.融合先驗知識的燃氣輪機欠定氣路故障診斷方法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

[2]李向前.復(fù)雜裝備故障預(yù)測與健康管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京理工大學(xué)，2014.

[3]秦大力.基于知識管理的設(shè)備故障智能診斷模型研究[D].湖南大學(xué)，2014.

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1004-7344（2016）35-0061-02

2016-11-27