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摘要：船舶是我国航运经济最重要的途径，其中轮机是船舶安全运行不可缺少的一部分。但燃气轮机长时间在高压、高温、高转速状态下以及高盐和高湿等工作环境中不可避免会增大各种故障发生率，严重影响船舶安全运行。近年来不少研究学者提出燃气轮机故障诊断技术，能帮助船舶检修人员及时查明故障所在和原因并提出科学合理解决方案，进一步保证船舶安全运行。本文则从船舶燃气轮机各个气路故障为切入点，提出基于聚类气路故障诊断和概率神经网络气路故障诊断诊断技术，望给予船舶工作人员提供参考。
关键词：船舶；燃气轮机；气路故障；诊断技术
随着燃气轮机发展，燃气轮机故障诊断技术也随之发展。早阶段的燃气轮机故障诊断是根据机械厂家提供设计信息和实践经验总结故障。自20世纪60年代，相关研究学者提出气路分析法，使燃气轮机故障诊断技术得到进一步推进发展，国内外研究学者也从那之后相继发展很多不同类型故障诊断理论和诊断法方法，普遍应用于船用燃气轮机、工业轮机、航空发动机等领域，每种方法都有各自的使用范围和诊断效果，有利于更好地控制故障。
1船舶燃气轮机气路故障
1.1燃烧室故障
燃烧室是燃气轮机将其中的化学性能转化为热能，燃气轮机在恶劣的海洋环境中工作不可避免会影响燃气轮机工作可靠性。无论是环形燃烧室、环管、分管及火焰筒均是燃烧室中的重要部件，也工作如高温高压燃烧产物、燃烧火焰等恶劣环境，十分容易发生翘曲、变形，甚至会损坏裂纹等故障。燃烧室中较易发生高压高温化学反应，其中十分容易发生燃烧烧蚀、燃烧室扭曲变形、喷嘴积碳等各种故障，一旦发生故障会降低燃烧效率或不充分和不均匀燃烧。
1.2叶片类故障
叶片积垢是燃气轮机常见故障之一，随着时间推移也会不断降低燃气轮机性能。造成叶片积垢故障有方面原因：首先内部原因；即叶片从动力系统中的其他子系统中吸入被脱落到物质造成积垢，主要包括喷水冷却系统中溶解固体的冷却水、入口管道脱落水沟和锈迹、压缩机轴承中泄漏的润滑液等。其次外部原因包括；吸入积垢污染物包括如盐水、灰尘、砂砾、碳氧化合物质、其他化学物质等，还包括从快速流动空气中吸入的树木虫子、昆虫。特别对于沿海地区船舶而言，其压力机积垢的主要来源为盐雾和海水。船舶燃气轮机叶片磨损主要因为微小固体颗粒不断流窜在燃气轮机中，给部件带来较大的冲击。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而此物体的流动轨迹往往和其自身物理特性及流道特性有着紧密联系，固体颗粒会扰动气流和改变流道面积，甚至还会改变燃气轮机的气动性能，使燃气轮机的运行效率受到影响，一定程度还会危害动力设备安全运行。
2船舶燃气轮机气路故障诊断技术
2.1基于专家系统诊断技术
专家系统诊断技术是在原规则基础上诊断燃气轮机故障，也称为产生式故障诊断技术。故障诊断专家系统在早期诊断中是建立在规则基础上，专家在实际工作过程中通过探索和总结燃气轮机气路故障得出部分规则，从规则中分析故障特点。采用专家故障诊断系统在燃气轮机气路故障诊断中其最大优点为直观形象、操作简单，能一目了然表达燃气轮机故障。还可运用直接知识对此技术诊断原理进行阐述，故障技术诊断人员在短时间内能直接判断出故障存在位置和故障原因。和其他诊断方法相比，专家系统诊断技术工作人员便于直接编程，空间小，但使用此方法也存在一定弊端，即并不是所有燃气轮机故障均可运用理论知识阐述，再加上没有诊断经验，十分容易诊断错误，影响设备恢复。
2.2基于概率神经网络气路故障诊断
目前关于燃气轮机气路诊断方法有以下三个，神经网络就是其中一类。所谓神经网络即从映射角度详细分析燃气轮机运行情况，以此判断燃气轮机是否存在故障，从而制定科学合理的故障处理措施。其主要原理为判断气路故障征兆到一系列操作过程做出的映射，运用此诊断技术的优点在于其具备良好的联想记忆能力且又高度非线性。然而运用神经网络诊断技术也存在部分缺点，如诊断燃气轮机气路故障时无法判断系统内部潜在信息，更无法详细阐述诊断过程，可以说属于黑箱操作故障诊断。再加上掌握神经网络诊断技术工作人员有限，主要因为神经网络诊断技术人员需要长时间培训后才能顺利掌握此方法，对于没有参与技术培训工作人员单单凭借工作经验无法较好地掌握技术，以致于在运用技术诊断故障时会出现错误。所以在神经网络诊断技术在实际运用过程仍然具备相应的难度，需要专业水平工作人员肩负此工作。
2.3其他诊断技术
除了上述两种诊断方法，还可运用其他诊断技术。例如贝叶斯网络法；所谓贝叶斯网络是基于概率知识图形化网络方法，每一个贝叶斯网络都是单独有向无环图，其中包括有向边和网络节点，前者代表随机变量存在的关系，后者则代表某种独立假设随机变量。此种方法在不确定推理情况下是最为有效的模型，有利于故障诊断。再例如模糊逻辑法；此诊断方法是借助函数概念，以其理论为基础，通过分析故障并佳凝气和准确性与非线性模型法相对比，处理复杂问题时有相应的优越性。
3结语
总之，随着人们不断增强对燃气机设备保护意识和日益增加的经济效益，很多船舶用户也相应提高对燃气轮机故障诊断技术需求。所以在船舶燃气轮机日常气路检查中建立相适应的故障诊断系统能第一时间发现燃气轮机内部故障，进一步保障人燃气轮机安全运行，促使船舶发挥其应有的经济作用，为经济发展做出贡献。
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论文作者:朱品伟,郁鹏,薛为荣,茆宏兆,李章龙
论文发表刊物:《防护工程》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/31
标签：燃气轮机论文; 故障论文; 故障诊断论文; 船舶论文; 技术论文; 神经网络论文; 积垢论文; 《防护工程》2017年第8期论文;