CN106525442B - 一种监测燃气轮机气路性能的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监测燃气轮机气路性能的方法及装置。该方法包括：采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值；根据多组气路运行参数值及计算公式，计算得到与多组气路运行参数值一一对应的多组气路性能参数值；在此基础上得到气路性能参数关于气路运行参数的不同于计算公式的回归方程；采集燃气轮机的实时气路运行参数值，根据回归方程计算得到第一气路性能参数值；根据燃气轮机的实时气路运行参数值及计算公式，计算得到第二气路性能参数值；根据第一气路性能参数值及第二气路性能参数值，计算得到燃气轮机的气路性能衰减参数值。本发明提供的方法及装置能及时、有效地检测出燃气轮机出现的故障。

Description

一种监测燃气轮机气路性能的方法及装置

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种监测燃气轮机气路性能的方法及装置。

背景技术

燃气轮机能够用于航空、船舶、电力以及其他需要机械驱动的领域，具有十分突出的战略作用。燃气轮机的热力参数包括气路运行参数和气路性能参数，均可用于衡量燃气轮机的健康状况。当燃气轮机部件发生叶片积垢、叶片断裂、喷嘴烧蚀等故障时，会在对应位置处的运行参数以及性能参数中得到体现。根据气路的运行参数及性能参数，可及时发现处于发展初期的故障，避免其他部件受损以及由于紧急停机带来的损失。

燃气轮机制造商会在随机的控制系统中开发基于运行参数的保护程序，目前主要依靠自带的控制系统，根据燃气轮机的运行参数来判断气路故障。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

同型号燃气轮机在不同环境时，即使工况相同，运行参数也会受到环境的影响；另外，同型号不同机组各部件之间匹配程度不同，导致了燃气轮机各个部件在相同工况下，会有不同的气路性能状态。此外，当燃气轮机的燃气发生器与上游部件如空气滤清器等、下游部件如动力涡轮、排气管道等连接时，会因气路结构不同而使燃气发生器表现出不同的运行特性和性能状态。因此，依靠燃气轮机自带的控制系统通过监测运行参数并不能及时、有效地发现燃气轮机的气路故障。

发明内容

为了解决上述的技术问题中的至少之一，本发明提供一种监测燃气轮机气路性能的方法和装置，以解决燃气轮机自带的控制系统不能有效发现气路故障的问题。具体而言，

本发明提供了一种监测燃气轮机气路性能的方法，包括：

采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值；

根据所述多组气路运行参数值及计算公式，计算得到所述燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，所述多组气路运行参数值与所述多组气路性能参数值一一对应；

根据所述多组气路运行参数值和所述多组气路性能参数值，得到气路性能参数关于气路运行参数的回归方程，所述回归方程不同于所述计算公式；

采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值；

根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值；

根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值。

可选择地，所述采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值，包括：

采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，并检测所述实时气路运行参数值是否正常，若所述实时气路运行参数值不正常，则启动报警；若所述实时气路运行参数值正常，则根据正常的所述实时气路运行参数值和所述回归方程计算得到所述燃气轮机的所述第一气路性能参数值。

可选择地，所述根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值，包括：

根据正常的所述实时气路运行参数值和所述计算公式，计算得到所述第二气路性能参数值；

判断所述第二气路性能参数值是否正常，若所述第二气路性能参数值不正常，则启动报警。

可选择地，所述根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值之后，该方法还包括：

检测所述气路性能衰减参数值是否正常，若所述气路性能衰减参数值不正常，则启动报警。

可选择地，所述气路运行参数包括环境温度、环境压力、燃气发生器压气机进口温度、燃气发生器压气机出口温度、燃气发生器压气机进口压力、燃气发生器压气机出口压力、燃气发生器压气机转子的转速、燃气发生器涡轮进口温度、燃气发生器涡轮出口温度、燃气发生器涡轮进口压力、燃气发生器涡轮出口压力、燃气发生器涡轮转子转速、动力涡轮进口温度、动力涡轮出口温度、动力涡轮进口压力、动力涡轮出口压力、动力涡轮转子转速以及燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比，所述气路性能参数包括燃气发生器压气机进口气体的质量流量、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量、动力涡轮进口气体的质量流量、燃气发生器压气机折合质量流量、燃气发生器涡轮折合质量流量、动力涡轮折合质量流量、燃气发生器压气机折合转速、燃气发生器压气机等熵效率、燃气发生器涡轮等熵效率、动力涡轮等熵效率、整机热效率，所述回归方程包括：

η_GGT-Health＝a₃·ε_GGT+b₃·T_GGT-In+c₃；

m_{GGT-Corr-Health}＝Cons₁；

m_{PT-Corr-Health}＝Cons₂；

式中：

η_Comp-Health——燃气发生器压气机等熵效率；

π_Comp——燃气发生器压气机进出口压力之比；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_ATM——环境温度；

m_{Comp-Corr-Health}——燃气发生器压气机折合质量流量；

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转速；

η_GGT-Health——燃气发生器涡轮等熵效率；

ε_GGT——燃气发生器涡轮膨胀比；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

m_{GGT-Corr-Health}——燃气发生器涡轮折合质量流量；

Cons₁——常数；

η_PT-Health——动力涡轮等熵效率；

ε_PT——动力涡轮膨胀比；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

m_{PT-Corr-Health}——动力涡轮折合质量流量；

Cons₂——常数；

η_GT-Health——整机热效率；

a_i、b_i、c_i、d_i、e_i、f_i——回归系数。

本发明还提供了一种监测燃气轮机气路性能的装置，包括：

采集模块，用于采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值；

第一计算模块，用于根据所述多组气路运行参数值及计算公式，计算得到所述燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，所述多组气路运行参数值与所述多组气路性能参数值一一对应；

获取模块，用于根据所述多组气路运行参数值和所述多组气路性能参数值，得到气路性能参数关于气路运行参数的回归方程，所述回归方程不同于所述计算公式；

第二计算模块，用于采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值；

第三计算模块，用于根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值；

第四计算模块，用于根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值。

可选择地，所述采集模块采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值，包括：

采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，并检测所述实时气路运行参数值是否正常，若所述气路运行参数值不正常，则启动报警；若所述气路运行参数值正常，则根据正常的所述实时气路运行参数值和所述回归方程计算得到所述燃气轮机的所述第一气路性能参数值。

可选择地，所述第三计算模块根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值，包括：

根据正常的所述实时气路运行参数值和所述计算公式，计算得到所述第二气路性能参数值；

判断所述第二气路性能参数值是否正常，若所述第二气路性能参数值不正常，则启动报警。

可选择地，该装置还包括检测模块，用于第四计算模块在根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值之后，检测所述气路性能衰减参数值是否正常，若所述气路性能衰减参数值不正常，则启动报警。

可选择地，所述气路运行参数包括环境温度、环境压力、燃气发生器压气机进口温度、燃气发生器压气机出口温度、燃气发生器压气机进口压力、燃气发生器压气机出口压力、燃气发生器压气机转子的转速、燃气发生器涡轮进口温度、燃气发生器涡轮出口温度、燃气发生器涡轮进口压力、燃气发生器涡轮出口压力、燃气发生器涡轮转子转速、动力涡轮进口温度、动力涡轮出口温度、动力涡轮进口压力、动力涡轮出口压力、动力涡轮转子转速以及燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比，所述气路性能参数包括燃气发生器压气机进口气体的质量流量、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量、动力涡轮进口气体的质量流量、燃气发生器压气机折合质量流量、燃气发生器涡轮折合质量流量、动力涡轮折合质量流量、燃气发生器压气机折合转速、燃气发生器压气机等熵效率、燃气发生器涡轮等熵效率、动力涡轮等熵效率、整机热效率，所述回归方程包括：

η_GGT-Health＝a₃·ε_GGT+b₃·T_GGT-In+c₃；

m_{GGT-Corr-Health}＝Cons₁；

m_{PT-Corr-Health}＝Cons₂；

式中：

η_Comp-Health——燃气发生器压气机等熵效率；

π_Comp——燃气发生器压气机进出口压力之比；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_ATM——环境温度；

m_{Comp-Corr-Health}——燃气发生器压气机折合质量流量；

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转速；

η_GGT-Health——燃气发生器涡轮等熵效率；

ε_GGT——燃气发生器涡轮膨胀比；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

m_{GGT-Corr-Health}——燃气发生器涡轮折合质量流量；

Cons₁——常数；

η_PT-Health——动力涡轮等熵效率；

ε_PT——动力涡轮膨胀比；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

m_{PT-Corr-Health}——动力涡轮折合质量流量；

Cons₂——常数；

η_GT-Health——整机热效率；

a_i、b_i、c_i、d_i、e_i、f_i——回归系数。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明提供的监测燃气轮机气路性能的方法及装置，通过采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值，计算得到与多组气路运行参数值一一对应的燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，并基于此建立与计算公式不同的气路性能参数关于运行环境及运行工况等气路运行参数的回归方程；采集燃气轮机的实时气路运行参数值并通过回归方程计算得到用于表征相同运行条件下燃气轮机处于健康状态时的第一气路性能参数值，通过计算公式计算得到第二气路性能参数值，并基于第一气路性能参数值和第二气路性能参数值计算气路性能衰减参数值。本发明提供的监测燃气轮机气路性能的方法及装置是基于相同运行工况和运行环境下被监测的燃气轮机处于健康状态时的气路性能参数值为基准计算气路性能衰减参数值，并基于衰减性能参数值判断燃气轮机的运行状态，可及时、有效地发现该燃气轮机运行时出现的故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中一种监测燃气轮机气路性能的方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种监测燃气轮机气路性能的装置的框图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种监测燃气轮机气路性能的方法，如图1所示，包括步骤S101、S102、S103、S104、S105和S106。下面对各步骤进行具体介绍。

步骤S101：采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值。

气路运行参数包括燃气轮机各部件上安装的传感器直接测量得到的数据，或者无法直接测量得到但可通过传感器直接测量得到的数据经过一次基本运算得到的参数。具体地，气路运行参数可包括环境温度、环境压力、燃气发生器压气机进口温度、燃气发生器压气机出口温度、燃气发生器压气机进口压力、燃气发生器压气机出口压力、燃气发生器压气机转子的转速、燃气发生器涡轮进口温度、燃气发生器涡轮出口温度、燃气发生器涡轮进口压力、燃气发生器涡轮出口压力、燃气发生器涡轮转子转速、动力涡轮进口温度、动力涡轮出口温度、动力涡轮进口压力、动力涡轮出口压力、动力涡轮转子转速以及燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比。

其中，燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比等运行参数是通过传感器直接测量的数据计算得到的。

对于多轴燃气轮机，燃气发生器压气机分为高压压气机和低压压气机两个独立压缩段或者更多段，这种情况下需要采集每一段的对应参数值；对于多轴燃气轮机，需要采集每根转子的转速。

燃气发生器涡轮指的是用于驱动燃气发生器压气机的涡轮，燃气发生器涡轮的数量与燃气发生器压气机的数量相同，高压压气机由高压涡轮驱动、低压压气机由低压涡轮驱动。动力涡轮指的是用于驱动负载的涡轮。

在实际过程中，安装在燃气轮机本体及辅助设备上的传感器将模拟信号传输至数模转换器，数模转换器将表征各个传感器获得的模拟信号转换为数字信号，并传输到终端。在本发明监测燃气轮机气路性能的方法中，计算机终端可根据需要采集气路运行参数值。

步骤S102：根据多组气路运行参数值及计算公式，计算得到燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，多组气路运行参数值与多组气路性能参数值一一对应。

气路性能参数是基于气路运行参数计算得到的能够反映燃气轮机各个部件运行健康状况的参数。具体地，气路性能参数可包括燃气发生器压气机进口气体的质量流量、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量、动力涡轮进口气体的质量流量、燃气发生器压气机折合质量流量、燃气发生器涡轮折合质量流量、动力涡轮折合质量流量、燃气发生器压气机折合转速、燃气发生器压气机等熵效率、燃气发生器涡轮等熵效率、动力涡轮等熵效率、整机热效率。

需要说明的是，多组气路运行参数值与多组气路性能参数值一一对应，指的是，根据一组气路性能参数值可计算得到与之对应的一组气路运行参数值。

此步骤所采用的计算公式为本领域技术人员所熟知的一些常规公式。例如：

燃气发生器压气机等熵效率的计算公式为：

其中，燃气发生器压气机进口焓值h_Comp-In、燃气发生器压气机出口焓值h_Comp-Out可通过对应的压气机进口温度T_Comp-In、压气机出口温度T_Comp-Out等运行参数及焓值关于温度的函数计算得到。

焓值关于温度的函数为：

h(T)/RT＝k₁T^-2+k₂lnT/T+k₃+k₄T/2+k₅T²/3+k₆T³/4+k₇T⁴/5+k₈T………………(1)

其中，k_i为系数，根据气体的组分进行确定。

燃气发生器压气机等熵出口焓值h_Comp-Out,s可根据燃气发生器等熵出口温度T_Comp-Out,s及焓值关于温度的函数即公式(1)计算得到，其中等熵温度可通过下式计算：

其中，

k_i为系数，根据气体的组分进行确定。

燃气发生器压气机进口气体的质量流量m_Comp-In、燃气发生器压气机出口气体的质量流量m_Comp-Out、燃气发生器压气机任意冷却气抽气点的抽气流量m_i-Cooling、或燃气发生器涡轮任意冷却气的注气流量m_q-Cooling、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量m_GGT-In、燃气发生器涡轮出口的气体质量流量m_GGT-Out需要通过迭代过程计算得到，迭代过程用到的计算公式如下：

W_Comp＝W_GGT×η_Mech×η_Comb；

W_Comp＝E_Comp-Out-E_Comp-In+E_Cooling；

W_GGT＝E_GGT-Out-E_GGT-In；

E_Comp-Out＝m_Comp-Out·h_Comp-Out；

E_Comp-In＝m_Comp-In·h_Comp-In；

E_GGT-Out＝m_GGT-Out·h_GGT-Out；

E_LHV＝η_Comb·m_Fuel·LHV；

E_Fuel＝m_Fuel·h_Fuel；

m_GGT-In＝m_Comp-Out+m_Fuel。

其中，燃气发生器的机械效率η_Mech、燃气发生器燃烧室的燃烧效率η_Comb、各抽气点或注气点冷却气的质量流量占燃气发生器压气机进口气体的质量流量的百分比为定值；燃料气的低位燃烧热LHV根据燃料气的种类确定；燃气发生器压气机出口气体焓值h_Comp-Out、燃料气焓值h_Fuel、燃气发生器涡轮出口气体焓值h_GGT-Out可通过对应的压气机出口温度T_Comp-Out、燃料气温度T_Fuel、燃气发生器涡轮出口温度T_GGT-Out等运行参数及焓值关于温度的函数即公式(1)计算得到。

假定燃气发生器压气机中各级等熵效率η_Comp-Stg-ise与燃气发生器压气机等熵效率η_Comp-ise相等，即：η_Comp-Stg-ise＝η_Comp-ise。抽气点或注气点的冷却气气体焓值h_i-Cooling通过计算得到，计算公式如下：

其中，h_i-Cooling,s为任意抽气点气体的等熵出口焓值，可根据任意抽气点气体等熵出口温度由公式(1)计算得到，任意抽气点气体的等熵气体温度可通过公式(2)、(3)计算得到。

燃气发生器压气机任意抽气点的压力p_i-Cooling可通过计算得到，计算中假设燃气发生器压气机中各级叶片对气体的增压比相同。

燃气发生器压气机的压力比π_Comp的计算公式为：

燃气发生器压气机单级叶片对气体的增压比π_Comp-Stg为：

其中，n_Stg为燃气发生器压气机的叶片级数，根据压气机的实际结构确定。

燃气发生器压气机第i级处的抽气点气体压力与燃气发生器进口的压力比的计算公式为为：

结合上述辅助公式，最终可计算得到燃气发生器压气机进口气体的质量流量m_Comp-In，同时还可计算得到燃气发生器压气机出口气体的质量流量m_Comp-Out、燃气发生器压气机任意冷却气抽气点的抽气流量m_i-Cooling或涡轮任意冷却气冷却气的注气流量m_q-Cooling、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量m_GGT-In、燃气发生器涡轮出口气体的质量流量m_GGT-Out及燃气发生器涡轮进口气体的能量流量E_GGT-In。

燃气发生器压气机折合转速的计算公式如下：

式中：

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转子转速；

n_Comp——燃气发生器压气机转子转速；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_Comp-In-std——燃气发生器压气机进口ISO温度；

其中，T_Comp-In-std为定值288.15K；

燃气发生器压气机折合流量的计算公式如下：

式中：

m_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合质量流量；

m_Comp-In——燃气发生器压气机进口气体的质量流量；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_Comp-In-std——燃气发生器压气机进口ISO温度；

p_Comp-In——燃气发生器压气机进口压力；

p_Comp-In-std——燃气发生器压气机进口ISO压力。

其中，T_Comp-In-std为定值288.15K，p_Comp-In-std为定值1.01×10⁵Pa；

燃气发生器涡轮等熵效率的计算公式如下：

其中，燃气发生器涡轮进口气体焓值h_GGT-In、燃气发生器涡轮出口气体焓值h_GGT-Out、燃气发生器涡轮出口气体等熵焓值h_GGT-Out,s可通过燃气发生器涡轮进口温度T_GGT-In、燃气发生器涡轮出口温度T_GGT-Out、燃气发生器涡轮出口等熵温度T_GGT-Out,s等运行参数及公式(1)计算得到。燃气发生器涡轮出口等熵温度T_GGT-Out,s可通过公式(2)、(3)计算得到。

需要说明的是，在当前的技术条件下，距离燃烧室出口最近的燃气发生器涡轮进口由于温度过高而无法安装温度传感器或压力传感器，这种情况下，燃气发生器涡轮进口气体焓值h_Comp-In及燃气发生器涡轮进口压力通过以下计算公式得到：

p_GGT-In＝δ_Comb·p_Comp-Out。

其中，δ_Comb为燃烧室的压力恢复系数，根据经验确定。燃气发生器涡轮进口温度T_GGT-In可通过燃气发生器压气机进口气体焓值h_Comp-In及公式(1)计算得到。

燃气发生器涡轮折合转速的计算公式如下:

式中：

n_GGT-Corr——燃气发生器涡轮折合转子转速；

n_GGT——燃气发生器涡轮转子转速；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

T_GGT-In-std——燃气发生器涡轮进口ISO温度。

其中，T_GGT-In-std为定值288.15K；

燃气发生器涡轮折合流量的计算公式如下：

式中：

m_GGT-Corr——燃气发生器压气机折合质量流量；

m_GGT-In——燃气发生器压气机进口气体的质量流量；

T_GGT-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_GGT-In-std——燃气发生器压气机进口ISO温度；

p_GGT-In——燃气发生器压气机进口压力；

p_GGT-In-std——燃气发生器压气机进口ISO压力。

其中，T_GGT-In-std为定值288.15K，p_GGT-In-std为定值1.01×10⁵Pa；

动力涡轮质量流量的计算公式如下：

m_PT-In＝m_GGT-Out。即动力涡轮进口气体的质量流量m_PT-In等于与之相接的燃气发生器涡轮出口气体的质量流量m_GGT-Out。

动力涡轮膨胀比可通过计算得到，计算公式如下：

其中，动力涡轮进口压力p_PT-In和动力涡轮出口压力p_PT-Out由传感器直接测得。

动力涡轮等熵效率的计算公式如下：

其中，动力涡轮进口气体焓值h_PT-In、动力涡轮出口气体焓值h_PT-Out、动力涡轮出口气体等熵焓值h_PT-Out,s可通过动力涡轮进口温度T_PT-In、动力涡轮出口温度T_PT-Out、动力涡轮出口等熵温度T_PT-Out,s等运行参数及公式(1)计算得到，动力涡轮出口等熵温度T_PT-Out,s可通过公式(2)、(3)计算得到。

动力涡轮折合转速的计算公式如下：

式中：

n_PT-Corr——动力涡轮折合转子转速；

n_PT——动力涡轮转子转速；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

T_PT-In-std——动力涡轮进口ISO温度。

其中，T_PT-In-std为定值288.15K。

动力涡轮折合流量的计算公式如下：

式中：

m_PT-Corr——动力涡轮折合质量流量；

m_PT-In——动力涡轮进口气体的质量流量；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

T_PT-In-std——动力涡轮进口ISO温度；

p_PT-In——动力涡轮进口压力；

p_PT-In-std——动力涡轮进口ISO压力。

其中，T_PT-In-std为定值288.15K，p_PT-In-std为定值1.01×10⁵Pa；

燃气轮机对外输出机械功时，需要依靠动力涡轮实现，动力涡轮的输出功率为燃气轮机整机的输出功率。

整机输出功率可由下式进行计算：

W_GT＝E_PT-In-E_PT-Out。

其中，E_PT-In＝m_PT-In·h_PT-In，E_PT-Out＝m_PT-Out·h_PT-Out，动力涡轮进口气体焓值h_PT-In可由动力涡轮进口温度T_PT-In及公式(1)计算得到，动力涡轮出口气体焓值h_PT-Out可由动力涡轮进口温度T_PT-Out及公式(1)计算得到。

整机热效率计算公式如下：

式中：

η_GT——整机热效率；

W_PT——整机输出功率；

E_LHV-Fuel——燃料化学能；

E_Fuel——燃料气的能量流量。

其中，整机输出功率W_PT、燃料化学能E_LHV-Fuel及燃料气的能量流量E_Fuel已经在上述计算过程中计算得到。

步骤S103：根据多组气路运行参数值、多组气路性能参数值，得到气路性能参数关于气路运行参数的回归方程，该回归方程不同于计算公式。

计算机通过回归方法得到回归方程，具体地，用户预设回归方程的形式，计算机根据采集的数据及预设的回归方程的形式，确定回归方程的回归系数，进而得到回归方程。

此步骤得到的回归方程包括：

η_GGT-Health＝a₃·ε_GGT+b₃·T_GGT-In+c₃；

m_{GGT-Corr-Health}＝Cons₁；

m_{PT-Corr-Health}＝Cons₂；

式中：

η_Comp-Health——燃气发生器压气机等熵效率；

π_Comp——燃气发生器压气机进出口压力之比；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_ATM——环境温度；

m_{Comp-Corr-Health}——燃气发生器压气机折合质量流量；

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转速；

η_GGT-Health——燃气发生器涡轮等熵效率；

ε_GGT——燃气发生器涡轮膨胀比；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

m_{GGT-Corr-Health}——燃气发生器涡轮折合质量流量；

Cons₁——常数；

η_PT-Health——动力涡轮等熵效率；

ε_PT——动力涡轮膨胀比；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

m_{PT-Corr-Health}——动力涡轮折合质量流量；

Cons₂——常数；

η_GT-Health——整机热效率；

a_i、b_i、c_i、d_i、e_i、f_i——回归系数。

其中，处于临界状态下的燃气发生器涡轮折合质量流量和动力涡轮折合质量流量均是定值。

需要说明的是，对于同型号的不同机组得到的回归方程是不同的。健康机组各部件的气路性能参数关于气路运行参数的回归方程中的气路运行参数是根据经验进行选择的，本发明不对所选择的气路运行参数进行限定，同样本发明不对回归方程的形式进行限定，回归方程的形式也可为其他形式。

步骤S104：采集燃气轮机的实时气路运行参数值，根据回归方程计算得到燃气轮机的第一气路性能参数值。

在实际运行中，计算机采集燃气轮机的实时气路运行参数值后，检测采集到的实际气路运行参数值是否正常。若气路运行参数值不正常，则启动报警；若气路运行参数值正常，则基于正常的实时气路运行参数值和回归方程计算得到该燃气轮机的第一气路性能参数值。

具体的检测实时气路运行参数值的过程中，若某测点仅有一个传感器时，通过预设的数据范围进行判断，若测得的气路运行参数值处于该设定的数据范围，则该气路运行参数正常；若测得的气路运行参数值未处于该设定的数据范围，则该气路运行参数不正常。当测点有多个传感器时，首先通过系统设定的数据范围进行判断，然后比较每个测点测得的气路运行参数值与多个测点的气路运行参数值的均值进行判断，若该测点的多个传感器测得的实时气路运行参数均处于设定的范围，并且单个传感器测得的实时气路运行参数值与均值的差值处于预设范围内，则该传感器测得的气路运行参数值正常，计算过程中采用多个传感器测得的数据的平均值。需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户根据燃气轮机制造商给出的建议值或其他经验进行定义。

当传感器测得的气路运行参数值不正常时，则启动报警功能，输出报警信号，判定此燃气轮机出现故障，不再继续后续的步骤。输出的报警信号可以是声音提醒或者界面警告，本发明不对此进行限定。于此同时，记录报警出现的时间点。

需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户定义。

步骤S105：根据燃气轮机的实时气路运行参数值及计算公式，计算得到燃气轮机的第二气路性能参数值。

具体地，步骤S104中已经对采集到的实时气路运行参数值进行了检测。基于正常的实时气路运行参数值和计算公式计算燃气轮机的第二气路性能参数值。采用的计算公式与步骤S102中采用的计算公式相同，在此不再赘述。

在实际运行中，计算机对计算得到的第二气路性能参数值进行检测。若第二气路性能参数值处于预设的数据范围内，则该第二气路性能参数值正常，继续后续步骤；若第二气路性能参数值未处于预设的数据范围内，则该第二气路性能参数值不正常。需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户定义。

具体地，当检测到第二气路性能参数值不正常时，启动报警，输出报警信号，判定此燃气轮机出现故障，并终止本发明提供的监测燃气轮机气路性能的方法的流程，不再进行后续的步骤。输出的报警信号可以是声音提醒或者界面警告，本发明不对此进行限定。与此同时，记录报警出现的时间点。当检测到第二气路运行参数值正常时，则进行后续的步骤。

步骤S106：根据第一气路性能参数值及第二气路性能参数值，计算得到燃气轮机的气路性能衰减参数值。

具体地，气路性能衰减参数包括燃气发生器压气机等熵效率衰减参数、燃气发生器压气机流量衰减参数、燃气发生器涡轮等熵效率衰减、动力涡轮等熵效率衰减、动力涡轮流量衰减和整机效率衰减，计算公式如下：

燃气发生器压气机等熵效率衰减参数Δη_Comp＝η_Comp-Health-η_Comp-ise；

燃气发生器压气机流量衰减

燃气发生器涡轮等熵效率衰减Δη_GGT＝η_GGT-Health-η_GGT；

燃气发生器涡轮流量衰减

动力涡轮等熵效率衰减Δη_PT＝η_PT-Health-η_PT；

动力涡轮流量衰减

整机效率衰减Δη_GT＝η_GT-Health-η_GT。

具体的，计算机检测计算得到的气路性能衰减参数值是否正常，若气路性能衰减参数值处于预设的数据范围内，则该气路性能衰减参数值正常，可判断燃气轮机此时的运行状态健康。若气路性能衰减参数值未处于预设的数据范围内，则该气路性能衰减参数值不正常，计算机启动报警，输出报警信号，并判定该燃气轮机出现故障。输出的报警信号可以是声音提醒或者界面警告，本发明不对此进行限定。与此同时，记录报警出现的时间点。

需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户定义。

由于本实施例提供的方法，是以燃气轮机处于健康运行状态时的气路性能参数为基准，计算该燃气轮机运行时的气路性能衰减参数，并基于气路性能衰减参数、气路运行参数及气路性能参数共同判断燃气轮机的运行状况，可及时、有效的发现燃气轮机出现的故障。

实施例二

对应于实施例一，本实施例提供了一种监测燃气轮机气路性能的装置，如图2所示，包括采集模块201、第一计算模块202、获取模块203、第二计算模块204、第三计算模块205和第四计算模块206。下面对各模块进行具体介绍。

采集模块201，用于采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值。

采集模块201采集的气路运行参数包括燃气轮机各部件上安装的传感器直接测量得到的数据，或者无法直接测量得到但可通过传感器直接测量得到的数据经过一次基本运算得到的参数。具体地，气路运行参数包括环境温度、环境压力、燃气发生器压气机进口温度、燃气发生器压气机出口温度、燃气发生器压气机进口压力、燃气发生器压气机出口压力、燃气发生器压气机转子的转速、燃气发生器涡轮进口温度、燃气发生器涡轮出口温度、燃气发生器涡轮进口压力、燃气发生器涡轮出口压力、燃气发生器涡轮转子转速、动力涡轮进口温度、动力涡轮出口温度、动力涡轮进口压力、动力涡轮出口压力、动力涡轮转子转速以及燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比。

其中，燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比等运行参数是通过传感器直接测量的数据计算得到的。

对于多轴燃气轮机，燃气发生器压气机分为高压压气机和低压压气机两个独立压缩段(或者更多段)，这种情况下需要采集获得每一段的对应参数值；对于多轴燃气轮机，需要采集每根转子的转速。

燃气发生器涡轮指的是用于驱动燃气发生器压气机的涡轮，燃气发生器涡轮的数量与燃气发生器压气机的数量相同，高压压气机由高压涡轮驱动、低压压气机由低压涡轮驱动。动力涡轮指的是用于驱动负载的涡轮。

在实际过程中，安装在燃气轮机本体及辅助设备上的传感器将模拟信号传输至数模转换器，数模转换器将表征各个传感器获得的模拟信号转换为数字信号，并传输到终端。在本发明监测燃气轮机气路性能的方法中，计算机终端可根据需要采集气路运行参数值。

第一计算模块202，用于根据多组气路运行参数值及计算公式，计算得到燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，多组气路运行参数值与多组气路性能参数值一一对应。

气路性能参数是基于气路运行参数计算得到的能够反映燃气轮机各个部件运行健康状况的参数。具体地，气路性能参数可包括燃气发生器压气机进口气体的质量流量、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量、动力涡轮进口气体的质量流量、燃气发生器压气机折合质量流量、燃气发生器涡轮折合质量流量、动力涡轮折合质量流量、燃气发生器压气机折合转速、燃气发生器压气机等熵效率、燃气发生器涡轮等熵效率、动力涡轮等熵效率、整机热效率。

需要说明的是，多组气路运行参数值与多组气路性能参数值一一对应，指的是，根据一组气路性能参数值可计算得到与之对应的一组气路运行参数值。

此步骤所采用的计算公式为本领域技术人员所熟知的一些常规公式。例如：

燃气发生器压气机的等熵效率计算公式为：

其中，燃气发生器压气机进口焓值h_Comp-In、燃气发生器压气机出口焓值h_Comp-Out可通过对应的压气机进口温度T_Comp-In、压气机出口温度T_Comp-Out等运行参数值及焓值关于温度的函数计算得到。

焓值关于温度的函数为：

h(T)/RT＝k₁T^-2+k₂lnT/T+k₃+k₄T/2+k₅T²/3+k₆T³/4+k₇T⁴/5+k₈T………………(1)

其中，k_i为系数，根据气体的组分进行确定。

燃气发生器压气机等熵出口焓值h_Comp-Out,s可根据燃气发生器等熵出口温度T_Comp-Out,s及焓值关于温度的函数即公式(1)计算得到，其中等熵温度可通过下式进行迭代计算：

其中，

k_i为系数，根据气体的组分进行确定。

燃气发生器压气机进口气体的质量流量m_Comp-In、燃气发生器压气机出口气体的质量流量m_Comp-Out、燃气发生器压气机任意冷却气抽气点的抽气流量m_i-Cooling或燃气发生器涡轮任意冷却气的注气流量m_q-Cooling、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量m_GGT-In、燃气发生器涡轮出口气体的质量流量m_GGT-Out需要通过迭代过程计算得到，迭代过程用到的计算公式如下：

W_Comp＝W_GGT×η_Mech×η_Comb；

W_Comp＝E_Comp-Out-E_Comp-In+E_Cooling；

W_GGT＝E_GGT-Out-E_GGT-In；

E_Comp-Out＝m_Comp-Out·h_Comp-Out；

E_Comp-In＝m_Comp-In·h_Comp-In；

E_GGT-Out＝m_GGT-Out·h_GGT-Out；

E_LHV＝η_Comb·m_Fuel·LHV；

E_Fuel＝m_Fuel·h_Fuel；

m_GGT-In＝m_Comp-Out+m_Fuel。

其中，燃气发生器的机械效率η_Mech、燃气发生器燃烧室的燃烧效率η_Comb、各抽气点或注气点冷却气的质量流量占燃气发生器压气机进口气体的质量流量的百分比为定值；燃料气的低位燃烧热LHV根据燃料气的种类确定；燃气发生器压气机出口气体焓值h_Comp-Out、燃料气焓值h_Fuel、燃气发生器涡轮出口气体焓值h_GGT-Out可通过对应的压气机进口温度T_Comp-In、燃料气温度T_Fuel、燃气发生器涡轮出口温度T_GGT-Out等运行参数及焓值关于温度的函数即公式(1)计算得到。

假定压气机中各级等熵效率η_Comp-Stg-ise与压气机整体的等熵效率η_Comp-ise相等，即：η_Comp-Stg-ise＝η_Comp-ise。抽气点或注气点的冷却气气体焓值h_i-Cooling通过计算得到，计算公式如下：

其中，h_i-Cooling,s为任意抽气点气体的等熵出口焓值，可根据任意抽气点气体等熵出口温度由公式(1)计算得到，任意抽气点气体的等熵气体温度可通过公式(2)、(3)计算得到。

燃气发生器压气机任意抽气点的压力p_i-Cooling可通过计算得到，计算中假设燃气发生器压气机中各级叶片对气体的增压比相同。

燃气发生器压气机的压力比π_Comp的计算公式为：

燃气发生器压气机单级叶片对气体的增压比π_Comp-Stg为：

其中n_Stg为燃气发生器压气机的叶片级数，根据压气机的实际结构确定。

燃气发生器压气机第i级处的抽气点气体压力与燃气发生器进口的压力比的计算公式为为：

结合上述辅助公式，最终可计算得到燃气发生器压气机进口气体的质量流量m_Comp-In，同时还可计算得到燃气发生器压气机出口气体的质量流量m_Comp-Out、压气机任意冷却气抽气点的抽气流量m_i-Cooling或涡轮任意冷却气冷却气的注气流量m_q-Cooling、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量m_GGT-In、燃气发生器涡轮出口气体的质量流量m_GGT-Out及燃气发生器涡轮进口气体的能量流量E_GGT-In。

燃气发生器压气机折合转速的计算公式如下：

式中：n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转子转速；

n_Comp——燃气发生器压气机转子转速；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_Comp-In-std——燃气发生器压气机进口ISO温度；

其中，T_Comp-In-std为定值288.15K；

燃气发生器压气机折合流量的计算公式如下：

式中：

m_Comp-Corr——燃气发生器压气机气体折合质量流量；

m_Comp-In——燃气发生器压气机进口气体的质量流量；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_Comp-In-std——燃气发生器压气机进口ISO温度；

p_Comp-In——燃气发生器压气机进口压力；

p_Comp-In-std——燃气发生器压气机进口ISO压力。

其中，T_Comp-In-std为定值288.15K，p_Comp-In-std为定值1.01×10⁵Pa；

燃气发生器涡轮等熵效率的计算公式如下：

其中，燃气发生器涡轮进口气体焓值h_GGT-In、燃气发生器涡轮出口气体焓值h_GGT-Out、燃气发生器涡轮出口气体等熵焓值h_GGT-Out,s可通过燃气发生器涡轮进口气体温度T_GGT-In、燃气发生器涡轮出口气体温度T_GGT-Out、燃气发生器涡轮出口气体等熵温度T_GGT-Out,s等运行参数及公式(1)计算得到。

燃气发生器涡轮出口气体等熵温度T_GGT-Out,s可通过公式(2)、(3)计算得到。

需要说明的是，在当前的技术条件下，距离燃烧室出口最近的燃气发生器涡轮进口由于温度过高而无法安装温度传感器或压力传感器，这种情况下，燃气发生器涡轮进口气体焓值h_Comp-In及燃气发生器涡轮进口压力通过以下计算公式得到：

p_GGT-In＝δ_Comb·p_Comp-Out。

其中，δ_Comb为燃烧室的压力恢复系数，根据经验确定。燃气发生器涡轮进口温度T_GGT-In可通过燃气发生器压气机进口气体焓值h_Comp-In及公式(1)计算得到。

燃气发生器涡轮折合转速的计算公式如下:

式中：

n_GGT-Corr——燃气发生器涡轮折合转子转速；

n_GGT——燃气发生器涡轮转子转速；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

T_GGT-In-std——燃气发生器涡轮进口ISO温度。

其中，T_GGT-In-std为定值288.15K；

燃气发生器涡轮折合流量的计算公式如下：

式中：

m_GGT-Corr——燃气发生器压气机折合质量流量；

m_GGT-In——燃气发生器压气机进口气体的质量流量；

T_GGT-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_GGT-In-std——燃气发生器压气机进口ISO温度；

p_GGT-In——燃气发生器压气机进口压力；

p_GGT-In-std——燃气发生器压气机进口ISO压力。

其中，T_GGT-In-std为定值288.15K，p_GGT-In-std为定值1.01×10⁵Pa；

动力涡轮质量流量的计算公式如下：

m_PT-In＝m_GGT-Out。即动力涡轮进口气体的质量流量m_PT-In等于与之相接的燃气发生器涡轮出口气体的质量流量m_GGT-Out。

动力涡轮膨胀比可通过计算得到，计算公式如下：

其中，动力涡轮进口压力p_PT-In和动力涡轮出口压力p_PT-Out由传感器直接测得。

动力涡轮等熵效率的计算公式如下：

其中，动力涡轮进口气体焓值h_PT-In、动力涡轮出口气体焓值h_PT-Out、动力涡轮出口气体等熵焓值h_PT-Out,s可通过动力涡轮进口温度T_PT-In、动力涡轮出口温度T_PT-Out、动力涡轮出口等熵温度T_PT-Out,s等运行参数及公式(1)计算得到，动力涡轮出口等熵温度T_PT-Out,s可通过公式(2)、(3)计算得到。

动力涡轮折合转速的计算公式如下：

式中：

n_PT-Corr——动力涡轮折合转子转速；

n_PT——动力涡轮转子转速；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

T_PT-In-std——动力涡轮进口ISO温度。

其中，T_PT-In-std为定值288.15K。

动力涡轮折合流量的计算公式如下：

式中：

m_PT-Corr——动力涡轮折合质量流量；

m_PT-In——动力涡轮进口气体的质量流量；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

T_PT-In-std——动力涡轮进口ISO温度；

p_PT-In——动力涡轮进口压力；

p_PT-In-std——动力涡轮进口ISO压力。

其中，T_PT-In-std为定值288.15K，p_PT-In-std为定值1.01×10⁵Pa；

燃气轮机对外输出机械功时，需要依靠动力涡轮实现，动力涡轮的输出功率为燃气轮机整机的输出功率。

整机输出功率可由下式进行计算：

W_GT＝E_PT-In-E_PT-Out。

其中，E_PT-In＝m_PT-In·h_PT-In，E_PT-Out＝m_PT-Out·h_PT-Out，动力涡轮进口气体焓值h_PT-In可由动力涡轮进口温度T_PT-In及公式(1)计算得到，动力涡轮出口气体焓值h_PT-Out可由动力涡轮进口温度T_PT-Out及公式(1)计算得到。

整机热效率计算公式如下：

式中：

η_GT——整机热效率；

W_PT——整机输出功率；

E_LHV-Fuel——燃料化学能；

E_Fuel——燃料气的能量流量。

其中，整机输出功率W_PT、燃料化学能E_LHV-Fuel及燃料气的能量流量E_Fuel已经在上述计算过程中计算得到。

获取模块203，用于根据多组气路运行参数值、多组气路性能参数值，得到该工况和环境下气路性能参数关于气路运行参数的回归方程，该回归方程不同于计算公式。

计算机通过回归方法得到回归方程，具体地，用户预设回归方程的形式，计算机根据采集的数据及预设的回归方程的形式，确定回归方程的回归系数，进而得到回归方程。

获取模块203得到的回归方程包括：

η_GGT-Health＝a₃·ε_GGT+b₃·T_GGT-In+c₃；

m_{GGT-Corr-Health}＝Cons₁；

m_{PT-Corr-Health}＝Cons₂；

式中：

η_Comp-Health——燃气发生器压气机等熵效率；

π_Comp——燃气发生器压气机进出口压力之比；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_ATM——环境温度；

m_{Comp-Corr-Health}——燃气发生器压气机折合质量流量；

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转速；

η_GGT-Health——燃气发生器涡轮等熵效率；

ε_GGT——燃气发生器涡轮膨胀比；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

m_{GGT-Corr-Health}——燃气发生器涡轮折合质量流量；

Cons₁——常数；

η_PT-Health——动力涡轮等熵效率；

ε_PT——动力涡轮膨胀比；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

m_{PT-Corr-Health}——动力涡轮折合质量流量；

Cons₂——常数；

η_GT-Health——整机热效率；

a_i、b_i、c_i、d_i、e_i、f_i——回归系数。

其中，处于临界状态下的燃气发生器涡轮折合质量流量和动力涡轮折合质量流量均是定值。

需要说明的是，对于同型号的不同机组得到的回归方程是不同的。健康机组各部件的气路性能参数关于气路运行参数的回归方程中的气路运行参数是根据经验进行选择的，本发明不对所选择的气路运行参数进行限定，同样本发明不对回归方程的形式进行限定，回归方程的形式也可为其他形式。

第二计算模块204，用于采集燃气轮机的实时气路运行参数值，并根据回归方程计算得到燃气轮机的第一气路性能参数值。

在实际运行中，计算机采集燃气轮机的实时气路运行参数值后，检测采集到的实际气路运行参数值是否正常。若气路运行参数值不正常，则启动报警；若气路运行参数值正常，则基于正常的实时气路运行参数值和回归方程计算得到该燃气轮机的第一气路性能参数值。

具体的检测实时气路运行参数值的过程中，若某测点仅有一个传感器时，通过预设的数据范围进行判断，若测得的气路运行参数值处于该设定的数据范围，则该气路运行参数正常；当测点有多个传感器时，首先通过系统设定的数据范围进行判断，然后比较每个测点测得的气路运行参数值与多个测点的气路运行参数值的均值进行判断，若该测点的多个传感器测得的实时气路运行参数均处于设定的范围，并且单个传感器测得的实时气路运行参数值与均值的差值处于预设范围内，则该传感器测得的气路运行参数值正常，计算过程中采用多个传感器测得的数据的平均值。需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户根据燃气轮机制造商给出的建议值或其他经验进行定义。

当传感器测得的气路运行参数不正常时，则启动报警功能，输出报警信号，判定此燃气轮机出现故障，不再继续后续的步骤。输出的报警信号可以是声音提醒或者界面警告，本发明不对此进行限定。于此同时，记录报警出现的时间点。

需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户定义。

第三计算模块205，用于根据燃气轮机的实时气路运行参数值及计算公式，计算得到燃气轮机的第二气路性能参数值。

具体地，第二计算模块204已经对采集到的实时气路运行参数值进行了检测。基于正常的实时气路运行参数值和计算公式计算燃气轮机的第二气路性能参数值。第三计算模块205采用的计算公式与第一计算模块202采用的计算公式相同，在此不再赘述。

在实际运行中，计算机对计算得到的第二气路性能参数值进行检测。若第二气路性能参数值处于预设的数据范围内，则该第二气路性能参数值正常，继续后续；若第二气路性能参数值未预设的数据范围内，则该第二气路性能参数值不正常。需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户定义。

具体地，当检测到第二气路运行参数值不正常时，启动报警，输出报警信号，判定此燃气轮机出现故障，并不再继续后续流程。输出的报警信号可以是声音提醒或者界面警告，本发明不对此进行限定。与此同时，记录报警出现的时间点。当检测到第二气路运行参数值正常时，则进行后续的步骤。

第四计算模块206，用于根据第一气路性能参数值及第二气路性能参数值，计算得到燃气轮机的气路性能衰减参数值。

具体地，气路性能衰减参数包括燃气发生器压气机等熵效率衰减参数、燃气发生器压气机等熵效率衰减参数、燃气发生器涡轮等熵效率衰减、动力涡轮等熵效率衰减、动力涡轮流量衰减和整机效率衰减，计算公式如下：

燃气发生器压气机等熵效率衰减参数Δη_Comp＝η_Comp-Health-η_Comp-ise；

燃气发生器压气机流量衰减

燃气发生器涡轮等熵效率衰减Δη_GGT＝η_GGT-Health-η_GGT；

燃气发生器涡轮流量衰减

动力涡轮等熵效率衰减Δη_PT＝η_PT-Health-η_PT；

动力涡轮流量衰减

整机效率衰减Δη_GT＝η_GT-Health-η_GT。

具体的，计算机检测计算得到的气路性能衰减参数值是否正常，若气路性能衰减参数值处于预设的数据范围内，则该气路性能衰减参数值正常，若气路性能衰减参数值未处于预设的数据范围内，则该气路性能衰减参数值不正常，计算机启动报警，输出报警信号，并判定该燃气轮机出现故障。输出的报警信号可以是声音提醒或者界面警告，本发明不对此进行限定。与此同时，记录报警出现的时间点。

需要说明的是，本发明不对预设的数据范围进行限定，可由用户定义。

由于本实施例一和实施例二相互对应，所以能带来相同的有益效果，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，仅仅是示意性的，例如，所述步骤和模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。上述方法和装置可以通过计算机装置运行相应的软件和硬件来实现。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种监测燃气轮机气路性能的方法，其特征在于，包括：

采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值；

根据所述多组气路运行参数值及计算公式，计算得到所述燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，所述多组气路运行参数值与所述多组气路性能参数值一一对应；

根据所述多组气路运行参数值和所述多组气路性能参数值，得到气路性能参数关于气路运行参数的回归方程，所述回归方程不同于所述计算公式；

采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值；

根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值；

根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值。

2.根据权利要求1所述的监测燃气轮机气路性能的方法，其特征在于，所述采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值，包括：

采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，并检测所述实时气路运行参数值是否正常，若所述实时气路运行参数值不正常，则启动报警；若所述实时气路运行参数值正常，则根据正常的所述实时气路运行参数值和所述回归方程计算得到所述燃气轮机的所述第一气路性能参数值。

3.根据权利要求2所述的监测燃气轮机气路性能的方法，其特征在于，所述根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值，包括：

根据正常的所述实时气路运行参数值和所述计算公式，计算得到所述第二气路性能参数值；

判断所述第二气路性能参数值是否正常，若所述第二气路性能参数值不正常，则启动报警。

4.根据权利要求1-3其中任一项所述的监测燃气轮机气路性能的方法，其特征在于，所述根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值之后，该方法还包括：

检测所述气路性能衰减参数值是否正常，若所述气路性能衰减参数值不正常，则启动报警。

5.根据权利要求1所述的监测燃气轮机气路性能的方法，其特征在于，所述气路运行参数包括环境温度、环境压力、燃气发生器压气机进口温度、燃气发生器压气机出口温度、燃气发生器压气机进口压力、燃气发生器压气机出口压力、燃气发生器压气机转子的转速、燃气发生器涡轮进口温度、燃气发生器涡轮出口温度、燃气发生器涡轮进口压力、燃气发生器涡轮出口压力、燃气发生器涡轮转子转速、动力涡轮进口温度、动力涡轮出口温度、动力涡轮进口压力、动力涡轮出口压力、动力涡轮转子转速以及燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比，所述气路性能参数包括燃气发生器压气机进口气体的质量流量、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量、动力涡轮进口气体的质量流量、燃气发生器压气机折合质量流量、燃气发生器涡轮折合质量流量、动力涡轮折合质量流量、燃气发生器压气机折合转速、燃气发生器压气机等熵效率、燃气发生器涡轮等熵效率、动力涡轮等熵效率、整机热效率，所述回归方程包括：

η_GGT-Health＝a₃·ε_GGT+b₃·T_GGT-In+c₃；

m_{GGT-Corr-Health}＝Cons₁；

m_{PT-Corr-Health}＝Cons₂；

式中：

η_Comp-Health——燃气发生器压气机等熵效率；

π_Comp——燃气发生器压气机进出口压力之比；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_ATM——环境温度；

m_{Comp-Corr-Health}——燃气发生器压气机折合质量流量；

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转速；

η_GGT-Health——燃气发生器涡轮等熵效率；

ε_GGT——燃气发生器涡轮膨胀比；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

m_{GGT-Corr-Health}——燃气发生器涡轮折合质量流量；

Cons₁——常数；

η_PT-Health——动力涡轮等熵效率；

ε_PT——动力涡轮膨胀比；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

m_{PT-Corr-Health}——动力涡轮折合质量流量；

Cons₂——常数；

η_GT-Health——整机热效率；

a_i、b_i、c_i、d_i、e_i、f_i——回归系数。

6.一种监测燃气轮机气路性能的装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集燃气轮机健康运行状态时的多组气路运行参数值；

第一计算模块，用于根据所述多组气路运行参数值及计算公式，计算得到所述燃气轮机健康运行状态时的多组气路性能参数值，所述多组气路运行参数值与所述多组气路性能参数值一一对应；

获取模块，用于根据所述多组气路运行参数值和所述多组气路性能参数值，得到气路性能参数关于气路运行参数的回归方程，所述回归方程不同于所述计算公式；

第二计算模块，用于采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值；

第三计算模块，用于根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值；

第四计算模块，用于根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值。

7.根据权利要求6所述的监测燃气轮机气路性能的装置，其特征在于，所述采集模块采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，根据所述回归方程计算得到所述燃气轮机的第一气路性能参数值，包括：

采集所述燃气轮机的实时气路运行参数值，并检测所述实时气路运行参数值是否正常，若所述气路运行参数值不正常，则启动报警；若所述气路运行参数值正常，则根据正常的所述实时气路运行参数值和所述回归方程计算得到所述燃气轮机的所述第一气路性能参数值。

8.根据权利要求6或7所述的监测燃气轮机气路性能的装置，其特征在于，所述第三计算模块根据所述实时气路运行参数值及所述计算公式，计算得到所述燃气轮机的第二气路性能参数值，包括：

根据正常的所述实时气路运行参数值和所述计算公式，计算得到所述第二气路性能参数值；

判断所述第二气路性能参数值是否正常，若所述第二气路性能参数值不正常，则启动报警。

9.根据权利要求8所述的监测燃气轮机气路性能的装置，其特征在于，该装置还包括检测模块，用于第四计算模块在根据所述第一气路性能参数值及所述第二气路性能参数值，计算得到所述燃气轮机的气路性能衰减参数值之后，检测所述气路性能衰减参数值是否正常，若所述气路性能衰减参数值不正常，则启动报警。

10.根据权利要求6所述的监测燃气轮机气路性能的装置，其特征在于，所述气路运行参数包括环境温度、环境压力、燃气发生器压气机进口温度、燃气发生器压气机出口温度、燃气发生器压气机进口压力、燃气发生器压气机出口压力、燃气发生器压气机转子的转速、燃气发生器涡轮进口温度、燃气发生器涡轮出口温度、燃气发生器涡轮进口压力、燃气发生器涡轮出口压力、燃气发生器涡轮转子转速、动力涡轮进口温度、动力涡轮出口温度、动力涡轮进口压力、动力涡轮出口压力、动力涡轮转子转速以及燃气发生器压气机进出口压力之比、燃气发生器涡轮膨胀比、动力涡轮膨胀比，所述气路性能参数包括燃气发生器压气机进口气体的质量流量、燃气发生器涡轮进口气体的质量流量、动力涡轮进口气体的质量流量、燃气发生器压气机折合质量流量、燃气发生器涡轮折合质量流量、动力涡轮折合质量流量、燃气发生器压气机折合转速、燃气发生器压气机等熵效率、燃气发生器涡轮等熵效率、动力涡轮等熵效率、整机热效率，所述回归方程包括：

η_GGT-Health＝a₃·ε_GGT+b₃·T_GGT-In+c₃；

m_{GGT-Corr-Health}＝Cons₁；

m_{PT-Corr-Health}＝Cons₂；

式中：

η_Comp-Health——燃气发生器压气机等熵效率；

π_Comp——燃气发生器压气机进出口压力之比；

T_Comp-In——燃气发生器压气机进口温度；

T_ATM——环境温度；

m_{Comp-Corr-Health}——燃气发生器压气机折合质量流量；

n_Comp-Corr——燃气发生器压气机折合转速；

η_GGT-Health——燃气发生器涡轮等熵效率；

ε_GGT——燃气发生器涡轮膨胀比；

T_GGT-In——燃气发生器涡轮进口温度；

m_{GGT-Corr-Health}——燃气发生器涡轮折合质量流量；

Cons₁——常数；

η_PT-Health——动力涡轮等熵效率；

ε_PT——动力涡轮膨胀比；

T_PT-In——动力涡轮进口温度；

m_{PT-Corr-Health}——动力涡轮折合质量流量；

Cons₂——常数；

η_GT-Health——整机热效率；

a_i、b_i、c_i、d_i、e_i、f_i——回归系数。