李寬

摘 要：隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，逐漸地提出了節(jié)能減排的政策號召，主旨是節(jié)約能源，減少對環(huán)境造成的污染，降低企業(yè)運行成本，改進能源的利用。在這種形勢下，燃機作為新型的動力設備，在電力行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應用。熱電廠同時肩負著發(fā)電和供熱兩項重任，所以鍋爐的容量較大，由此燃機的功能得到了較好的發(fā)揮。在日常運行的過程中，燃機會因為受到各種因素的影響而出現(xiàn)故障，影響到熱電廠的正常運行，所以需要加強對燃機的故障診斷和維護。文章首先對燃機的診斷方法進行了分析，然后對于燃機的高溫部件損傷機理以及運行維護進行了闡述，對于提高燃機運行的穩(wěn)定性具有重要的意義。

關鍵詞：燃機啟動；事故原因；問題措施

前言

在新能源不斷開發(fā)利用的背景下，燃機已經(jīng)成為原動機中的重要成員，其在結(jié)構(gòu)方面更加緊湊，運行過程更加穩(wěn)定可靠，在快速啟動的基礎上能夠有效的帶動負載，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用。燃機的運行特點符合了當下國家的政策號召，不僅運行效率高，并且污染小，在節(jié)能減排方面是比較好代表。但是一旦燃機發(fā)生故障，將會產(chǎn)生嚴重的安全事故，并且造成一定的經(jīng)濟損失，所以做好燃機的故障分析以及運行維護非常關鍵，是企業(yè)能夠安全穩(wěn)定運行的重要基礎。

1 燃氣輪機智能診斷方法

1.1 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)診斷方法

這種診斷方法相對來講比較保守，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)出來的經(jīng)驗，然后將這些經(jīng)驗通過更加直觀的方式表述出來?；谝?guī)則的故障診斷方法更容易讓人接受，相關的知識表達都比較簡單，所以在診斷速度方面比較快，數(shù)據(jù)的存儲空間較小，在編程和系統(tǒng)開發(fā)方面更加簡便。但是這種診斷方法也存在一定的缺陷，因為系統(tǒng)中存儲的故障診斷都是以前的經(jīng)驗，也就是說只有發(fā)生過的故障才能夠診斷出來，而對于新的故障模式在系統(tǒng)中還沒有與之相匹配的原型，所以無法檢測，這在故障檢測方面容易造成誤診或者診斷失敗，影響到燃機運行的安全性。

1.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷方法

從映射的角度分析，故障診斷的實質(zhì)是建立從征兆到故障源的映射過程。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點是高度非線性、高度容錯和聯(lián)想記憶等。但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡應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)部的一些潛在關系，無法對診斷過程給予明確解釋。網(wǎng)絡訓練時間較長，并且對未在訓練樣本中出現(xiàn)的故障無診斷能力，甚至得出錯誤診斷結(jié)論，這些都增加了神經(jīng)網(wǎng)絡在實際應用中的困難。

1.3 混合智能故障診斷方法

根據(jù)不同的發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)，結(jié)合智能故障診斷方法的特點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)動機各系統(tǒng)故障的征兆以及故障狀態(tài)下的歷史數(shù)據(jù)來決定。通過選擇恰當?shù)哪：`屬函數(shù)，將測量參數(shù)表示成對某個模糊子集的隸屬度并傳遞給神經(jīng)網(wǎng)絡進行診斷，得到的是對各種故障原因嚴重程度的表示，這樣的結(jié)果可以使得現(xiàn)場工作人員采取更加有效的措施。

2 高溫部件的損傷機理

2.1 熱疲勞

熱疲勞主要是指燃機中的部件在受到熱應力變化時，對零件材料產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象。出現(xiàn)熱疲勞主要是和燃機的運行程序有一定的關系，在燃機啟動、加速、升負荷、降負荷以及停機的過程中，所產(chǎn)生的溫度變化都會對零件產(chǎn)生不同程度的損壞，對于高溫部件尤其明顯。燃氣透平葉片經(jīng)受高溫的重要區(qū)域，在點火以及升負荷的過程中，因為在葉片的邊緣首先受到進氣側(cè)的影響，所以溫度上升較快，葉片就會產(chǎn)生壓縮應變，而當停機時，進氣側(cè)的冷卻降溫會導致葉片溫度驟然下降，所以在葉片邊緣會產(chǎn)生拉伸應變，在這種循環(huán)狀態(tài)下，透平葉片就會出現(xiàn)裂紋，長此以往，裂紋面積不斷擴大，嚴重時就會導致葉片斷裂。

2.2 蠕變

燃機高溫部件在高溫環(huán)境中的長期運行使其發(fā)生蠕變。部件基體材料長期工作在高溫環(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

為了保護燃機高溫部件的安全性，在基體材料的外部會涂上一層保護層，但是由于高溫部件需要在高溫的狀態(tài)下長期運行，所以表面的涂層容易被侵蝕而脫落，從而導致基體材料暴露在高溫環(huán)境下，對于基體材料產(chǎn)生氧化以及腐蝕，影響到燃機運行的安全性。

3 燃機高溫部件的運行維護技術

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成本，提高燃機的運行效率。通過內(nèi)窺鏡能夠檢測出燃機內(nèi)部高溫部件的運行狀態(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劃，從而有針對性的購置更換備件。這種檢查方式為檢修計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上，有效的提高燃機的運行效率。

3.2 在線運行參數(shù)監(jiān)測

在線監(jiān)測在技術上更加先進，通過在線監(jiān)測能夠及時的掌握燃機的運行狀態(tài)，從而及時發(fā)現(xiàn)燃機的故障。在線監(jiān)測的運行參數(shù)主要包括燃機負荷與對應的排氣溫度、振動數(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)測數(shù)據(jù)后，建立一個高溫部件在正常運行狀態(tài)下的基準數(shù)據(jù)，然后在燃機運行的過程中，將采集到的數(shù)據(jù)與基準數(shù)據(jù)進行對比，如果與基準數(shù)據(jù)之間存在較大的偏差，就說明部件的狀態(tài)出現(xiàn)異常，可以對故障進行快速的排查與診斷。燃機排氣溫度及其分散度的監(jiān)測尤為重要，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。所以應該加強對排氣溫度場的監(jiān)測力度，如果對比數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的變動，則說明燃機的運行狀態(tài)出現(xiàn)惡化的跡象，需要及時檢修。

3.3 金屬監(jiān)督

燃機高溫部件的金屬監(jiān)測分為非破壞性監(jiān)測和破壞性監(jiān)測，前者主要有目測（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行金相分析、材料力學性能試驗和熱處理性能試驗。燃機高溫部件的金屬監(jiān)督，需要建立非破壞性監(jiān)測手段；建立高溫部件的技術檔案，熟悉所選用材料的性能及長期運行的組織性能變化情況；掌握和熟悉燃機維修手冊對高溫部件的控制標準。

4 結(jié)束語

燃機運行的穩(wěn)定性與安全性對企業(yè)的經(jīng)濟效益具有直接的影響，所以應該加強對燃機故障的檢測與維修，盡量減少故障的發(fā)生，提高燃機運行的效率。為了確保燃機運行的安全性，需要建立完善的故障維修體系，做好檢修計劃，提高故障維修人員的專業(yè)技術水平以及綜合素質(zhì)。根據(jù)企業(yè)的實際發(fā)展情況，需要建立一套完善的燃機故障診斷系統(tǒng)，通過智能診斷，對于存在的異?，F(xiàn)象能夠提前發(fā)出預警，減少故障的發(fā)生幾率。智能故障診斷系統(tǒng)能夠快速準確的對故障部位進行定位，從而減少維修的時間，提高燃機的運行效率。隨著新技術、新工藝的應用，燃機的故障率會不斷地下降，為我國工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造有利的條件。

參考文獻

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