融合热力学模型与人工智能的燃气轮机压气机典型故障预警方法研究

为实现压气机叶片积垢和喘振故障的提前预警,提出了一种融合热力学模型与人工智能的燃气轮机压气机典型故障预警方法。根据模块化思想搭建燃气轮机热力学性能仿真模型,并利用燃气轮机实际运行数据完成模型的动态标定,形成高精度燃气轮机性能分析模型,实现排气流量、透平进口温度、燃气轮机热耗率等关键指标的计算。在热力性能仿真模型的基础上,结合压气机典型故障专家经验及专业知识确定影响压气机故障的主要特征参数,抽象表征出压气机叶片积垢和喘振的预警模型。选取历史健康数据,采用人工神经网络算法对模型进行训练,获取偏差曲线,通过监测预警模型输出预测值与测量值之间的偏差变化,实现压气机典型故障的提前预警,给出了某GE 9F型燃气轮机压气机的实测数据的有效性验证实例。结果表明：该方法能精准捕捉压气机叶片积垢和喘振故障,相对于传统阈值报警方式,提高预警的时间窗口。该研究成果可直接在燃气轮机电厂侧部署,实时为运维人员的检修和维护决策提供指导。     

燃气轮机气路故障诊断技术综述与展望

气路故障是燃气轮机的主要故障形式,对燃气轮机安全性和经济性影响重大,因此研究气路故障诊断方法至关重要。总结了国内外燃气轮机气路故障诊断技术研究的发展现状,并对各种研究方法进行了归类,分别讨论了基于模型、基于数据和基于知识方法进行故障诊断的优势、进展、适用范围及3种方法互相结合的可能性,重点介绍了近年来新兴的深度学习和融合诊断方法,最后探讨了该领域值得进一步研究的问题和可能的发展方向。     

某重型燃气轮机燃烧室燃烧性能的数值模拟

对某重型燃气轮机的燃烧室分成火焰筒头部、全尺寸火焰筒、过渡段三部分进行了热态的数值模拟研究。对火焰筒头部采用轴向旋流器、不等间距喷燃孔等结构的燃烧室进行计算,得到了燃烧室的三维流场分布及温度分布。研究了旋流器安装角变化对燃烧性能的影响。计算结果很好地反映该重型燃气轮机燃烧室燃烧流动特点,为重型燃气轮机燃烧室的设计开发提供了重要参考。     

燃气轮机运维关键技术分析与思考

目前我国燃气轮机发电技术与发达国家相比差距很大,主设备基本依赖进口,运维技术也很薄弱,因此分析燃气轮机运维关键技术,提供运维服务思路,降低运维服务成本,实现运维服务自主化意义重大。从建立远程监测与故障诊断功能平台、优化运行条件延长检修时间间隔、备品备件优化配置减少储备成本3个方面论述了燃机运维的关键技术,可以有效地降低电厂故障发生率,节省检修维护费用,减少备品备件储备成本,提高燃机电厂的运行可靠性、经济性和灵活性。     

9E燃气轮机低氮改造后火焰筒燃烧特性的数值计算

针对改造后的LEC-Ⅲ低NOx燃烧室,运用FLUENT软件对该火焰筒的燃烧流场进行数值模拟。在模拟过程中采用了标准k-ε湍流模型,用SIMPLE算法进行求解,分析了一次模式下火焰筒内速度分布、温度分布、组分分布。结果表明:在一次模式时,火焰筒通过旋流和第一排射流孔形成的回流稳定火焰;文丘里喉道高速气流可以防止预混模式时二级燃烧区的火焰回火,避免一级燃烧区气体再点火燃烧;在一次模式时,火焰筒头部的圆柱形腔室的工作特性相当于六个小型的火焰筒;NOx排放的数值模拟结果与运行值接近。     

燃气轮机性能监测与故障预警系统开发及工程应用研究

基于燃气轮机运行数据开发性能监测与故障预警系统,有利于掌握燃气轮机整体性能,并在测点数据达到报警阈值前预警设备故障,预测效率劣化趋势。采用零代码、组态式建模技术开发了性能监测模型,利用人工智能和深度学习算法搭建了压气机叶片结垢和透平排气温度异常预警诊断模型,并在广东某GE 9E重型燃气轮机实现了工程示范应用。结果表明:所开发的性能监测模型可以实时监测燃气轮机关键性能参数,计算误差小于1%;预警诊断模型能够实时监视压气机出口压力和透平排气温度实际运行值与正常运行值的偏差,捕捉偏差的变化趋势,实现故障的提前预警。本文所开发的燃气轮机性能监测与故障预警系统工程应用效果良好,可进一步推广应用。     

氢燃料燃气轮机研发现状和最新技术进展

在未来无碳能源生态系统中,通过氢燃料燃气轮机实现低碳或零碳发电是可行的技术路线之一.为此,综述氢燃料燃气轮机燃烧技术研发现状和面临的问题、主要燃气轮机厂商燃烧器研究进展、材料技术研发现状、燃氢电站示范项目情况介绍,分析指出基于氢燃料燃气轮机燃烧技术发展偏向高效、富氢、预混燃烧器,稀土硅酸盐材料是目前一种比较理想的抗高温氧化涂层材料,燃氢电站从示范项目到规模化应用的探索还处于起步阶段等.     

当量比变化对合成气双旋流喷嘴燃烧火焰特征的影响

采用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温热电偶及红外气体分析仪,对不同当量比下的合成气在双旋流模型燃烧室内的火焰特征进行了试验研究.结果表明：当量比为0.2时,合成气火焰的反应区呈月牙形,随着当量比的增大,合成气火焰根部逐渐出现M型分布特征,火焰锋面的内、外侧张角均单调减小,火焰推举高度与穿透深度增大,同时,燃烧室中下游出现大量的反应区,火焰根部受到压缩,燃烧室排气温度升高,CO排放量迅速降低.     

考虑透平逐级冷却的重型燃气轮机热力学建模及关键参数影响分析

透平冷却系统是现代重型燃气轮机的核心之一，如何考虑冷气掺混影响，是燃气轮机热力学建模和关键参数影响分析中需要解决的首要问题之一。随着燃气轮机总体设计的不断深化，需要更细化的热力性能计算模型，以进行关键部件和总体的协调匹配和保障设计性能的最终实现。为此，提出了基于透平一维气动分析的燃气轮机透平逐级掺混及总体热力性能计算方法，建立了重型燃气轮机热力性能模型，并对关键参数的影响和G/H级燃气轮机热力性能方案进行了研究。分析表明：透平初温、压比和冷却空气量是影响燃气轮机总体热力性能的关键参数，在总体设计中应做到三者统一协调，提高透平初温的同时需研究达到该温度水平需要的最少冷却空气量，分析最佳压比，并结合部件设计进行迭代计算和深入研究后最终确认。该研究结果可为自主化重型燃气轮机总体性能设计提供参考。