張婉悅

摘要：燃氣輪機是目前常用的一種動力機械，主要的作用，是通過連續(xù)的流動，將燃料的能量，轉(zhuǎn)換為有用功；同時也是一種集中于先進技術(shù)和材料的熱力發(fā)動機；但是我國的燃氣輪機的生產(chǎn)水平，照比國外先進國家還有一定的差距；一但出現(xiàn)機械故障，會嚴重的影響其生產(chǎn)的質(zhì)量和經(jīng)濟發(fā)展，而要想對于燃氣輪機進行有效的故障預防，就要針對于排氣溫度參數(shù)進行合理的分析，從而更好的進行故障的排查；對此本文就燃氣輪機排氣溫度異常檢測及診斷，結(jié)合其燃氣輪機的工作原理等進行分析，并提出相關(guān)的見解，希望對于我國科學技術(shù)的發(fā)展，有著積極促進的意義。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機；排氣溫度；異常檢測；診斷

【分類號】：TK478

前言：

要保證燃氣輪機的工作效率，就要加強對于燃氣輪機的健康管理，即異常檢測與故障的診斷，對此技術(shù)人員，就要選擇合適的監(jiān)測參數(shù)，分析后對于其狀態(tài)進行評估，從而更好的保證其運行的安全和質(zhì)量。排氣溫度作為其監(jiān)測參數(shù)，會給其技術(shù)人員，提供相關(guān)故障信息，技術(shù)人員可以通過排氣溫度狀態(tài)聚類分析，確定影響燃氣輪機排放溫度的影響因素，并采取針對性的措施，使其故障排除，燃氣輪機恢復運行狀態(tài)和性能。

1、燃氣輪機概述

燃氣輪機的組成結(jié)構(gòu)，包括啟動裝置、燃料系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、空氣過濾系統(tǒng)、調(diào)節(jié)安保系統(tǒng)等的。主要的工作原理，壓氣機會將空氣吸入后壓縮，將壓縮后的氣體，送到燃燒室，與燃料一起進行燃燒；之后將其高溫燃氣，放入到燃氣渦輪中進行做功，產(chǎn)生的氣壓會帶著葉輪一起旋轉(zhuǎn)。整個工作流程，被稱作是簡單循環(huán)。影響燃氣輪機工作效率的主要因素，包括燃氣初溫，以及壓氣機的壓縮比。對此，加強此方面的研究，有效的提高其工作效率和企業(yè)的經(jīng)濟效益是非常有必要的。

2、FCM聚類算法

該種聚類算法是基于函數(shù)最優(yōu)方法的聚類算法，并利用微積分計算技術(shù)，從而求的最優(yōu)代價函數(shù)，并利用計算隸屬度確定歸屬類。主要的原理，是給定分類數(shù)之后，尋找出事物失誤最佳方案。

3、燃氣輪機排氣溫度的異常檢測分析

3.1數(shù)據(jù)分析

燃氣輪機的排氣溫度，是其異常檢測的主要監(jiān)測參數(shù)，同時它可以提供燃氣輪機熱氣體通道系統(tǒng)的狀態(tài)，以燃氣輪機的本身性能等相關(guān)的信息；經(jīng)過多年的研究，發(fā)現(xiàn)排氣溫度與燃氣輪機自身的氣路性能參數(shù)之間，存在一定的線性關(guān)系，說明排氣溫度所表現(xiàn)出來的線性變化情況，與其燃氣輪機的運行狀態(tài)之間有一定的關(guān)系，當其排氣溫度線性變化越均勻時，說明其健康狀態(tài)就穩(wěn)定。選用一個指定型號燃氣輪機，作為觀察的對象，其設(shè)備上布置18個排氣溫度的測點，在其設(shè)備正常運行的情況下，計錄下其相關(guān)參數(shù)的變化情況。

3.2數(shù)據(jù)預處理

將其側(cè)點的數(shù)據(jù)進行集合并按照其數(shù)值大小的順序排序，得到{T1，T2，T3...T18}，求出這18個排氣溫度測點數(shù)據(jù)的平均值后，在將每個排氣溫度，減去該平均值，得到一個新的整理后的集合；但是要想保證其數(shù)據(jù)預處理的質(zhì)量，需要將其預處理的方法類聚精度進行對比來驗證其有效性；對比結(jié)果顯示直接聚類的數(shù)據(jù)預處理方法，其聚類精度在70%左右；排序后直接聚類的數(shù)據(jù)預處理方法，其聚類精度在72%左右；排序后減均值聚類的數(shù)據(jù)預處理方法，其聚類精度在85%左右；通過比較可以看出，高精度的數(shù)據(jù)預處理方法為排序后減均值聚類的數(shù)據(jù)預處理方法；這方法不僅降低對于其變量取值范圍引起的誤差，同時還可以對于其排氣溫度的不均勻信息，進行有效的保留。

3.3反復試湊

研究發(fā)現(xiàn)，采用反復試湊的方法數(shù)目7是排氣溫度出現(xiàn)全面表征的最佳狀態(tài)，一旦當其排氣溫度的狀態(tài)，低于最佳狀態(tài)時，也就是低于數(shù)目7時，樣本的不平衡，會對于其聚類的精度造成嚴重的影響，使其精度迅速的下降。同時將不同排氣溫度下的聚類中心，在數(shù)目7下的狀體，進行記錄和整理，在進行在再聚類分析，因為不同聚類中心類型之間的存在相似，或是較大的差異，使其聚類精度不高。同時根據(jù)7種聚類中心的狀態(tài)可知，排氣溫度存在不同的分散度關(guān)系，同時也存在一定的交集，對此判斷其排氣溫度屬于同一類。

4、診斷分析

4.1燃氣輪機甩負荷

根據(jù)其排氣溫度效果影響圖可以看出，第四類產(chǎn)生異常狀態(tài)的原因，是由于燃氣輪機甩負荷導致的，如圖所示；

當其排氣溫度突然下降時，功率也會迅速的降低，轉(zhuǎn)速并不會發(fā)生太大的變化，此時高溫燃氣所做的功，主要用在壓氣機的帶動；在轉(zhuǎn)速不變的情況，壓氣機入口的氣流量會相對于增加，而此時燃料會相應的降低供給量，就會導致其出現(xiàn)第四類排氣溫度的異常情況。

4.2燃氣輪機渦輪葉片損傷的影響

燃氣輪機在某段時間內(nèi)的排氣溫度分散度的變化規(guī)律，可以分析出，當其排氣溫度，處于40℃和70℃之間的異常狀態(tài)，聚類精度為93.3%；分散度會明顯的增加；從而渦輪葉片磨損，對于熱通道部件，也產(chǎn)生了一定程度的腐蝕影響，導致其出現(xiàn)設(shè)備性能大大的降低。

總結(jié)：

綜上所述，通過對于燃氣輪機排氣溫度異常檢測及診斷分析，發(fā)現(xiàn)其異常診斷和檢測是一項復雜且繁瑣的過程，需要技術(shù)人員正確的選擇監(jiān)測參數(shù)，同時在其數(shù)據(jù)聚類分析和整理的同時，為了更好的保證其精確度，還要進行再聚類對比，以及可視化分析等，分析其聚類分散度的差異，從而有效的采取減均值后排序的數(shù)據(jù)預處理方法，更好的進行排氣溫度的異常診斷。

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