燃機(jī)故障診斷及運(yùn)行維護(hù)技術(shù)分析

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，逐步提出節(jié)能減排政策，目的是節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境的污染，降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本，提高能源的利用率。在這種情況下，燃?xì)廨啓C(jī)作為一種新型的電力設(shè)備，已被廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)?；痣姀S同時(shí)肩負(fù)著發(fā)電和供暖的兩個(gè)任務(wù)，所以鍋爐的容量較大，內(nèi)燃機(jī)的功能一直很好。在日常運(yùn)行中，由于受各種因素的影響，燃燒機(jī)會(huì)故障過(guò)程中，影響火電廠的正常運(yùn)行，因此需要加強(qiáng)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷和維護(hù)。本文對(duì)內(nèi)燃機(jī)的診斷方法進(jìn)行了分析，然后對(duì)內(nèi)燃機(jī)部件的高溫?fù)p壞機(jī)理和運(yùn)行維護(hù)，具有重要的意義，提高了燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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

燃?xì)廨啓C(jī)是重要的軍民兩用動(dòng)力裝備，制約著我國(guó)未來(lái)能源和國(guó)防發(fā)展，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)其關(guān)注日益提升。如何在目前基礎(chǔ)落后、力量分散的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀下創(chuàng)新發(fā)展模式，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展已經(jīng)迫在眉睫。傳統(tǒng)能源的缺點(diǎn)逐漸突顯在社會(huì)面前，新能源對(duì)環(huán)境影響小，在這種背景下新能源逐漸取代傳統(tǒng)能源。

燃?xì)廨啓C(jī)的出現(xiàn)，代表著新能源的地位在不斷上升，燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)點(diǎn)：第一方面在于它的結(jié)構(gòu)比較緊湊，占地面積??；第二方面在于運(yùn)行的過(guò)程中比較穩(wěn)定，損壞頻率低；第三方面在于它能夠快速啟動(dòng)，可以在很短的時(shí)間里驅(qū)動(dòng)其它設(shè)備，并且熱效率也比較高。因此，基于燃?xì)廨啓C(jī)以上的三方面優(yōu)點(diǎn)，在一些電力公司得到了廣泛的應(yīng)用。燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行參數(shù)符合當(dāng)前國(guó)家的政策，不僅高效率，低污染，是節(jié)能減排的良好代表。但是燃?xì)廨啓C(jī)也尤其缺點(diǎn)，就是在出現(xiàn)故障后就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。所以燃機(jī)故障分析和運(yùn)行維護(hù)都是關(guān)鍵。

1 燃?xì)廨啓C(jī)診斷方法的分類

1.1 專家系統(tǒng)的診斷方法

專家系統(tǒng)的這種診斷方法是一種保守型診斷方法，也是一種最常見的燃機(jī)診斷方法，這種方法的用途比較廣。這種診斷方法主要是總結(jié)以往發(fā)生的故障，對(duì)故障進(jìn)行全面的總結(jié)分析，總結(jié)出一套針對(duì)該故障的解決方法并做詳細(xì)的記錄。如果在下次發(fā)生類似的故障，就可以直接套用該解決方法。這種診斷方法對(duì)于大多數(shù)的檢修人員來(lái)說(shuō)比較容易接受，知識(shí)也相對(duì)簡(jiǎn)單，因此這種診斷方法診斷的速度比較快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間小，在程序和系統(tǒng)開發(fā)方面更方便。但是這種診斷方法的缺點(diǎn)也顯而易見，也就是說(shuō)在故障診斷都是基于以往發(fā)生的故障，對(duì)于系統(tǒng)中的新故障模式?jīng)]有匹配的原型，因此可以測(cè)試，在故障檢測(cè)，容易誤診或故障診斷，影響燃?xì)廨啓C(jī)的安全運(yùn)行。

1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法是一種黑箱方法，這種診斷方法比較抽象，如果從映射的角度進(jìn)行分析討論，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷就是從故障的征兆到故障源的映射，突顯出征兆與故障源之間的直接關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它體現(xiàn)一種高度而且非線性的特點(diǎn)，體現(xiàn)高度容錯(cuò)的特點(diǎn)，體現(xiàn)關(guān)聯(lián)記憶的特點(diǎn)。

但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法也有很多缺點(diǎn)，例如在診斷的系統(tǒng)內(nèi)不能分析出故障征兆到故障源之間確切的關(guān)系，也就是說(shuō)不能給出它們之間的詳細(xì)關(guān)系。還有就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法網(wǎng)絡(luò)診斷時(shí)間長(zhǎng)，而且系統(tǒng)里面沒(méi)有儲(chǔ)存的故障就沒(méi)有診斷能力，甚至是出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的診斷結(jié)論，容易誤導(dǎo)檢修人員的操作。那么在實(shí)際應(yīng)用中以上提到的這些問(wèn)題都增加了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能診斷方法的難度。

1.3 混合智能故障診斷方法

燃機(jī)的型號(hào)不同，參數(shù)就不同，統(tǒng)一套用以上的診斷方法容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。在診斷的過(guò)程中，要根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)，結(jié)合以上兩種故障診斷方法的優(yōu)點(diǎn)，那么這種診斷方法就稱為混合診斷方法。在診斷方法的選擇上要基于燃機(jī)的故障癥狀和故障狀況歷史數(shù)據(jù)來(lái)綜合考慮。最后通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)哪：齾?shù)進(jìn)行查詢，將這些模糊參數(shù)稱為模糊子集的隸屬度，并通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法得出故障的原因及處理方法。最后要結(jié)合故障的現(xiàn)場(chǎng)損壞程度做出處理辦法，通知現(xiàn)場(chǎng)工作人員采取更有效的解決處理措施，保護(hù)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 燃機(jī)高溫部件的損傷原因

2.1 燃機(jī)部件的熱疲勞

燃機(jī)部件的熱疲勞是指燃機(jī)中的部件在受到熱應(yīng)力的作用下，零部件由于受熱的溫差變化比較大，鑒于零部件材料的原因，會(huì)出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。燃機(jī)部件的熱疲勞主要和內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的程序有關(guān)，但是這種熱疲勞是不可避免的。在燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)啟動(dòng)、提速、負(fù)載和停止的過(guò)程。在這些過(guò)程中，溫度的變化會(huì)對(duì)燃機(jī)部件產(chǎn)生不同程度的損壞，特別是對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的高溫部件損壞頗多，對(duì)于這種部件，盡量選擇合適啟動(dòng)程序，使其緩慢升溫或降溫來(lái)保護(hù)高溫部件。例如，燃?xì)廨啓C(jī)葉片也屬于高溫部件，在點(diǎn)火啟動(dòng)和負(fù)荷升高的過(guò)程中尤其要注意溫度的變化，因?yàn)槿~片的邊緣受入口側(cè)的影響，溫度上升更快，而葉片的其它部位會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致葉片其它部位發(fā)生收縮，如果升溫過(guò)快就可能出現(xiàn)葉片損壞，并且當(dāng)停機(jī)時(shí)，熱應(yīng)力正好相反，也會(huì)損壞葉片部件，渦輪葉片可能出現(xiàn)裂縫。

2.2 燃機(jī)部件的蠕變

企業(yè)正常生產(chǎn)以后，內(nèi)燃機(jī)的高溫部件會(huì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，高溫部件的材料就會(huì)慢慢發(fā)生基質(zhì)蠕變。并且在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，使得基體組織晶粒的晶界變得脆弱，這導(dǎo)致基體材料的抗蠕變性，持續(xù)輕度弱化，最后出現(xiàn)了塑性變形現(xiàn)象，進(jìn)而嚴(yán)重影響了內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行。

2.3 燃機(jī)部件的氧化和腐蝕

燃機(jī)高溫部件是燃機(jī)的重要組成部分，為了保護(hù)所有的高溫部件，在基體材料的外側(cè)涂上一層保護(hù)層可以保護(hù)燃機(jī)高溫部件不容易氧化和腐蝕。但在生產(chǎn)以后，高溫部件會(huì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，表面的保護(hù)層還是容易被侵蝕和脫落，導(dǎo)致燃機(jī)高溫部件在高溫環(huán)境下暴露出來(lái)，基體材料產(chǎn)生氧化和腐蝕，影響燃?xì)廨啓C(jī)的安全運(yùn)行。

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

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

3.2 在線運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)

在線檢測(cè)是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，通過(guò)在線檢測(cè)能夠有效的掌控燃機(jī)的運(yùn)行狀況以及故障的發(fā)現(xiàn)。在線檢測(cè)存在著一定的參數(shù)值，這些參數(shù)值主要是由燃機(jī)符合的振動(dòng)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(cè)后，將數(shù)據(jù)在高溫部件的正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，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(duì)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(shuō)明部件狀態(tài)存在問(wèn)題。這種檢測(cè)方式可以對(duì)部件進(jìn)行詳細(xì)和快速的排查，從而針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行檢修。在檢測(cè)的過(guò)程中，對(duì)于燃?xì)馀艢夥稚⒍群蜏囟鹊臋z測(cè)十分重要，它決定著燃機(jī)能否正常運(yùn)行。

3.3 金屬監(jiān)督

燃機(jī)高溫部件的金屬質(zhì)量監(jiān)測(cè)分為破壞性監(jiān)測(cè)及非破壞性監(jiān)測(cè)，破壞性監(jiān)測(cè)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(yàn)。 而非破壞性監(jiān)測(cè)指的是熒光、磁粉、超聲、窺鏡、工業(yè) CT、電渦流等。燃機(jī)高溫部件的金屬監(jiān)測(cè)需要建立在非破壞性監(jiān)測(cè)上，設(shè)立高溫部件的相關(guān)技術(shù)檔案，對(duì)所使用的部件材料能夠充分的認(rèn)識(shí)、熟悉，并且要對(duì)燃機(jī)維修手冊(cè)中對(duì)高溫部件的控制標(biāo)準(zhǔn)熟悉。

燃?xì)廨啓C(jī)故障檢測(cè)，分析和采集是我國(guó)目前的研究難點(diǎn)。需要更多經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員和專家進(jìn)行研究和診斷。但故障機(jī)制的維護(hù)在任何時(shí)候都是促進(jìn)科技發(fā)展的技術(shù)手段，故障機(jī)理研究的重點(diǎn)是定量表征研究，研究整個(gè)體系的狀態(tài)指標(biāo)和判斷閥值將是未來(lái)需要研究的另一個(gè)方向。

在故障診斷方法上，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)知識(shí)相結(jié)合的綜合方法，證明這種故障檢測(cè)的可行性。但這種診斷方式?jīng)]有更大的突破，現(xiàn)在仍是一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文在解決燃?xì)廨啓C(jī)診斷過(guò)程中遇到的瓶頸問(wèn)題，也可以用來(lái)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型方法對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)故障作出診斷。

總之，燃機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量和穩(wěn)定性，對(duì)于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益在一定程度上有所影響，因此，在燃機(jī)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)燃機(jī)部件的維修和檢測(cè)，盡可能的避免問(wèn)題的發(fā)生，以此保證工作的安全性與發(fā)展性。

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作者簡(jiǎn)介：

王俊龍（1989-），男，漢族，浙江江山人，本科，助理工程師。