船舶燃氣輪機氣路故障診斷方法

文/錢勇剛 居友冠

燃氣輪機氣路長期負荷運行，無論在性能發揮上還是質量安全上都很難維持原狀，且出現的故障類型不止一種，故障對象不僅有葉片，還有燃燒室等，相關的診斷方法中有很多充滿智能化和現代化的，維修人員要慎重使用。本文主要針對船舶燃氣輪機氣路故障診斷方法進行探討。

1 船舶燃氣輪機氣路故障

1.1 葉片故障

葉片故障主要有以下幾種，其一積垢故障，垢來自空氣中的灰塵等雜質，這些垢經過空氣吸入、過濾、燃燒等過程殘留下來的。吸入過程是燃氣輪機工作時，氣路運行，葉片轉動導致的，過濾清裝置會將空氣中的氣體過濾出去，留下來的固體雜質經過燃燒室燃燒，最后剩余的顆粒雜質才會成為葉片上積累的污垢。這些污垢會使葉片運行速度變慢，畢竟負荷是在逐漸增加的，直至加到葉片承受不了，發生變形，最后會給燃氣輪機造成安全隱患。其二葉頂間隙過大故障，葉頂間隙存在，葉片運行安全，不會和周圍零部件發生摩擦，葉頂也會運行順暢。間隙距離是有固定范圍的，當其出現偏差時，葉片和葉頂都會出現失誤。其三磨損故障，機輪運轉中不僅會通過空氣吸入固體顆粒，還會直接吸入比較細小的顆粒，這些顆粒無論是在燃燒室還是在汽輪機葉片上，都會造成葉片磨損。其四葉片機械損傷故障，機械損傷是大型固體物質或顆粒和葉片直接撞擊造成的葉片損傷，這些大型顆粒或固體是進氣口突然增大的吸引力造成的，這種吸引力是船舶啟動突然產生的。雖然這種吸引力是暫時的，但對葉片也會造成損傷。

1.2 燃燒室故障

燃燒室和燃氣輪機氣路的工作時間是一樣的，且工作環境一直是高溫，在不斷燃燒的過程中，該高溫環境周圍的各種管路以及環形燃燒室的耐燒性都會下降，最終損壞，造成燃燒室無法正常工作。燃燒室功能無法發揮后，葉片積垢等故障隨之也會發生。

2 船舶燃氣輪機氣路故障診斷方法

2.1 線性和非線性模型診斷法

線性模型是對非線性關系的處理，在對船舶燃氣輪機氣路故障進行診斷時，需要測量氣路在性能正常發揮時的一些參數和非故障狀態下的參數，相關參數之間的關系是非線性的。如果采取其他方式對參數進行處理，處理結果不一定精確，而線性模型就可以解決這一點，主要是簡化非線性關系完成的。非線性模型建立在氣動熱力學原理的基礎上，這意味著很多故障都有了具體定量分析的數據，對這些數據進行處理，故障診斷在精簡同時也精確許多。

2.2 卡爾曼濾波診斷法

該種方法作用對象為傳感器和氣路，所以氣路中出現的故障是在該種方法診斷范圍中的，這種方法雖然有范圍上的局限性，但在診斷上面，是可以保證沒有誤差的。如果同時出現多種故障，還需要綜合使用多種診斷方法。

2.3 貝葉斯網絡診斷法

在氣路故障發生時，具體部位和具體原因并不一定都能查找出來，如果冒然對某種設備零件進行診斷和維修，可能會引發其他故障發生，所以還需要借助貝葉斯網絡進行進一步更加精確的診斷。這種診斷方法需要借助貝葉斯網絡，這種網絡可以對某種故障出現的幾率進行計算，所以會應用到概率知識，而這種網絡是將概率知識轉化為圖形進行網絡化。圖形有方向，但不成圓環，所以圖形是有邊線的，這種邊線就是有向邊，此外還有網絡節點。有向邊和網絡節點在圖形中所表達的含義是不同的。將氣路故障中的某些變量作為隨機變量，并找到這些變量在正常條件下的關系，將這種關系表示在有向邊上。再架設具有獨立性的隨機變量，使其表達在節點上。前后者組成的網絡模型會使故障類型更加清晰。

2.4 智能神經網絡法

該種方法可直接將氣路故障作為實踐對象，即使可用于參考的測量參數數量極少，也不會影響該種方法對故障類型的判斷。這種方法還可以綜合其他方法對故障類型進行精確判斷。可以說這種方法在氣路故障診斷上非常智能化，因此診斷結果也是值得參考的。

2.5 模糊邏輯法

這種方法模擬人腦，對氣路故障中的某些參數或數據進行測量，使這些數據之間能組成相關函數，然后用模糊數學理論來論證函數關系的邏輯性，從而作出不確定性分析，這種分析結果的邏輯性很強，可以用來判斷氣路故障。將其與非線性模型診斷方法放在一起時，首選當是模糊邏輯法。

2.6 專家系統法

專家系統診斷法是專家借助計算機相關系統，對出現的氣路故障類型和原因進行判斷，該計算機設備系統中應該含有各種設備的正產參數，也含有故障下的不正常數據和表現，專家在進行分析時，可以對故障進行模型構建，然后對號入座，就可以找到與故障相一致的規則。這種方法信息化、智能化特點很明顯，所以診斷精確度也非常高。

2.7 信息融合法

這種診斷方法需要依賴于信號檢測系統，該系統會對故障對象的環境和周圍的設備運行狀況等進行檢測，檢測過程就是信息收集的過程，信息如果很全面，意味著主需要做好信息的處理，就能判斷出其中的異常信號，進而順藤摸瓜找到故障位置。

3 結語

船舶燃氣輪機氣路故障診斷效率越高越好，在信息時代，有很多診斷方法中都借助了計算機技術或網絡技術等，這會使得故障診斷更加智能化，氣路故障位置和原因更加精準后，故障維修質量也能得到保證。

參考文獻

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