CN112664329A - 一种燃气轮机故障监控系统及方法 - Google Patents

一种燃气轮机故障监控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃气轮机故障监控系统及方法，包括检测模块、故障等级确定模块、控制模块和故障响应执行模块；检测模块：检测燃气轮机的参数和/或通讯信号，发送至故障等级确定模块；故障等级确定模块：基于检测数据和/或通讯信号确定故障等级，发送至控制模块；控制模块：基于故障等级数据和/或信号，产生并发送控制信号和/或故障相关警示信息；故障相应执行模块：基于控制信号，执行相应操作。本发明将故障分为六个等级，根据不同的故障等级，设定不同的故障停机流程和冷却温度，可以更高效地利用微型燃气轮机。本发明可以保护机器在故障状态下安全进入冷却停机流程，同时保护测试人员，便于测试人员对系统进行调试、实验和标定数据。

Description

一种燃气轮机故障监控系统及方法
技术领域
本发明涉及一种燃气轮机故障监控系统及方法，属于燃气轮机技术领域。
背景技术
微型燃气轮机越来越广泛地运用到能源领域，作为分布式电源、热电联产等系统中的核心部件，其需要长时间在无人监管的情况下稳定运行。因此，有效地识别微型燃气轮机运行过程中各类故障并针对不同故障等级、类型做出不同的响应，以确保系统的运行安全以及操作人员的人身安全，有重要意义。
中国发明专利申请CN 104481702A公开了一种微型燃气轮机运行状态的监控方法，通过监控软件，完成微型燃气轮机实时运行状态的监控。其并未涉及故障等级划分及系统响应不同的故障等级燃机执行不同操作。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种燃气轮机故障监控系统及方法。本发明的监控系统和方法可以设定不同的故障停机流程和冷却温度，因而停机所需要的时间也不同，如此可以更高效地利用微型燃气轮机。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种燃气轮机故障监控系统，包括：检测模块、故障等级确定模块、控制模块和故障响应执行模块；其中，
检测模块：检测燃气轮机的参数(比如温度、压力、速度等)和/或通讯信号(比如急停按钮被按下的信号)，将检测到的数据和/或通讯信号发送至故障等级确定模块；
故障等级确定模块：基于检测模块的检测数据和/或通讯信号确定故障等级，将故障等级数据和/或信号发送至控制模块；
控制模块：基于故障等级确定模块的故障等级数据和/或信号，产生控制信号和/或故障相关警示信息，将控制信号发送至故障响应执行模块；
故障相应执行模块：基于控制模块的控制信号，执行相应操作。
具体地，
所述故障等级确定模块，基于检测模块的检测数据和/或通讯信号，将故障等级确定为L0、L1、L2、L3、L4或L5：
L0：检测模块的数据处于正常范围，系统处于正常状态，无任何故障信息，故障等级为L0；
针对故障等级L0，系统无需执行故障处理操作；此时，若系统在待机状态下则可根据用用户需求进入正常启动运行状态，若系统已在启动状态下，则系统可持续运行。
L1：当出现以下一种或多种情况时，确定存在故障且故障等级为L1：
(1)仅一路温度传感器故障：温度数据出现跳变或者不在合理范围内(参考环境温度)；
(2)仅一路速度传感器故障：速度数据出现速度跳变或者不在合理范围内；
(3)径向轴承/推力轴承气压力不足：径向轴承/推力轴承气压力低于合理范围的最低限值；
(4)启动转速错误：燃机在启动过程中转速未在规定时间内达到点火速度；
(5)点火失败：点火后燃机排气温度未在给定时间内上升至一定温度值；
(6)切油失败：在燃机切油过程中，燃机排气温度未上升至一定温度值；
在该状态下，燃气轮机仍可正常进入启动状态或者保持运行状态，例如：一路温度传感器出错，系统仍可通过另一路温度传感器的反馈保证整个系统的稳定运行；系统通讯和运行正常，系统会记录下故障信息，以便运行结束后进行修复。
L2：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制一般错误，确定燃机故障等级为L2：
(1)燃机排气温度过高(如大于700degC)且持续时间过长(如超过10秒)；
(2)加速过快：燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快(如在加速过程中转速加速度超过5,000rpm/s)；
(3)加速故障：运行状态下，燃机在逐渐增大燃油控制电压时，转速反而减小(如转速在1秒内下降超过1,000rpm)；
(4)超速：在运行过程中，燃机转速超过目标运行转速(如3,000rpm)；
(5)转速不稳：在稳定运行工况点，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值(如低于目标运行转速5,000rpm)，或者高于目标运行转速加上一定阈值(如超过目标运行转速2,500rpm)；
(6)箱体温度过高：燃机箱体冷端温度过高(如超过50degC)或热端温度过高(如超过80degC)；
(7)燃油雾化不成功导致点火失败；
(8)燃机系统内部通讯故障。
L3：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制严重错误，确定燃机故障等级为L3：
(1)燃机排气温度过高(如超过750degC)(与L2步骤1相比，都是燃机排气温度过高，但温度上限有所不同)；
(2)温度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有温度传感器都出现温度跳变或不在合理范围内或无温度输出；
(3)速度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有速度传感器都出现速度跳变或不在合理范围内；
(4)油泵控制电压失效：油泵的输出控制电压与反馈的油泵控制电压差值超过设定的阈值，油泵控制电压出错；
(5)低压供电电源故障：油泵电源、点火器电源和电磁阀电源的主供电源出现故障，无法提供电源。
L4：故障等级确定模块接收到急停按钮被按下的信号，或可燃气气体泄漏的信号，或燃机箱体出现明火的信号，则确定系统故障等级为L4。在此状态下，冷停机和热停机流程将失效。
L5：为系统最高级别故障，系统处于失效状态。通常系统通讯和运行功能在此状态下不能正常工作，如系统CPU出现故障。
所述控制模块，基于故障等级，产生如下控制信号：
当故障等级为L0时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L1时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L2时，产生使得执行模块执行冷停机流程的控制信号；
当故障等级为L3时，产生使得执行模块执行热停机流程的控制信号；
当故障等级为L4时，产生使得执行模块执行热关机流程1的控制信号；
当故障等级为L5时，产生使得执行模块执行热关机流程2的控制信号。
所述故障响应执行模块，基于控制信号，执行相应操作：
执行正常运行：各部件正常运行；
执行冷停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性减少燃油输出；其他相关阀门基于控制模块产生控制关闭信号关闭；在燃机的转速下降到一定转速时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却。
执行热停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性大幅度减少燃油输出直至油泵输出控制电压为0，油泵输出控制电压降至0时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却一定时间(如15分钟)。
执行热关机流程1：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭。
执行热关机流程2：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；同时，切断系统所有供电电源，断开所有接触器。
进一步的，所述燃气轮机故障监控系统还包括故障提示模块；所述故障提示模块，接收并显示控制模块产生的故障相关警示信息(包括故障等级，可能存在故障的具体部件，处理该故障的方法)，例如：在确定故障等级为L1的情况下，控制模块产生故障相关警示信息，提示系统目前故障等级为L1，可能存在故障的具体部件(如其中一路温度传感器)，以及请在系统停机后的检查步骤。
进一步的，所述检测模块，包括温度传感器、速度传感器、压力传感器等；所述温度传感器至少有两个，安装在燃气轮机透平后端。
进一步的，所述故障响应执行模块，包括启动电机、燃油流量控制电磁阀、燃油泵等。
一种燃气轮机故障监控方法，包括以下步骤：
(一)检测：检测燃气轮机的参数(比如温度、压力、速度等)和/或通讯信号(比如急停按钮被按下的信号)；
(二)确定故障等级：基于上述的检测数据和/或通讯信号，确定故障等级；
(三)产生控制信号和/或故障相关警示信息：基于故障等级，产生控制信号和/或故障相关警示信息；
(四)执行：基于上述产生的控制信号，执行相应的操作；
具体地，所述步骤(二)中，将故障等级确定为L0、L1、L2、L3、L4或L5：
L0：检测模块的数据处于正常范围，系统处于正常状态，无任何故障信息，故障等级为L0；
针对故障等级L0，系统无需执行故障处理操作；此时，若系统在待机状态下则可根据用用户需求进入正常启动运行状态，若系统已在启动状态下，则系统可持续运行。
L1：当出现以下一种或多种情况时，确定存在故障且故障等级为L1：
(1)仅一路温度传感器故障：温度数据出现跳变或者不在合理范围内(参考环境温度)；
(2)仅一路速度传感器故障：速度数据出现速度跳变或者不在合理范围内；
(3)径向轴承/推力轴承气压力不足：径向轴承/推力轴承气压力低于合理范围的最低限值；
(4)启动转速错误：燃机在启动过程中转速未在规定时间内达到点火速度；
(5)点火失败：点火后燃机排气温度未在给定时间内上升至一定温度值；
(6)切油失败：在燃机切油过程中，燃机排气温度未上升至一定温度值；
在该状态下，燃气轮机仍可正常进入启动状态或者保持运行状态，例如：一路温度传感器出错，系统仍可通过另一路温度传感器的反馈保证整个系统的稳定运行；系统通讯和运行正常，系统会记录下故障信息，以便运行结束后进行修复。
L2：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制一般错误，确定燃机故障等级为L2：
(1)燃机排气温度过高(如大于700degC)且持续时间过长(如超过10秒)；
(2)加速过快：燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快(如在加速过程中转速加速度超过5,000rpm/s)；
(3)加速故障：运行状态下，燃机在逐渐增大燃油控制电压时，转速反而减小(如转速在1秒内下降超过1,000rpm)；
(4)超速：在运行过程中，燃机转速超过目标运行转速(如3,000rpm)；
(5)转速不稳：在稳定运行工况点，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值(如低于目标运行转速5,000rpm)，或者高于目标运行转速加上一定阈值(如超过目标运行转速2,500rpm)；
(6)箱体温度过高：燃机箱体冷端温度过高(如超过50degC)或热端温度过高(如超过80degC)；
(7)燃油雾化不成功导致点火失败；
(8)燃机系统内部通讯故障。
L3：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制严重错误，确定燃机故障等级为L3：
(1)燃机排气温度过高(如超过750degC)；
(2)温度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有温度传感器都出现温度跳变或不在合理范围内或无温度输出；
(3)速度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有速度传感器都出现速度跳变或不在合理范围内；
(4)油泵控制电压失效：油泵的输出控制电压与反馈的油泵控制电压差值超过设定的阈值，油泵控制电压出错；
(5)低压供电电源故障：油泵电源、点火器电源和电磁阀电源的主供电源出现故障，无法提供电源。
L4：故障等级确定模块接收到急停按钮被按下的信号，或可燃气气体泄漏的信号，或燃机箱体出现明火的信号，则确定系统故障等级为L4。在此状态下，冷停机和热停机流程将失效。
L5：为系统最高级别故障，系统处于失效状态。通常系统通讯和运行功能在此状态下不能正常工作，如系统CPU出现故障。
所述步骤(3)中，基于故障等级，产生如下控制信号：
当故障等级为L0时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L1时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L2时，产生使得执行模块执行冷停机流程的控制信号；
当故障等级为L3时，产生使得执行模块执行热停机流程的控制信号；
当故障等级为L4时，产生使得执行模块执行热关机流程1的控制信号；
当故障等级为L5时，产生使得执行模块执行热关机流程2的控制信号。
所述步骤(四)中，基于控制信号，执行以下相应操作：
执行正常运行：各部件正常运行；
执行冷停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性减少燃油输出；其他相关阀门基于控制模块产生控制关闭信号关闭；在燃机的转速下降到一定转速时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却。
执行热停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性大幅度减少燃油输出直至油泵输出控制电压为0，油泵输出控制电压降至0时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却一定时间(如15分钟)。
执行热关机流程1：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭。
执行热关机流程2：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；同时，切断系统所有供电电源，断开所有接触器。
进一步的，还包括步骤(五)故障提示：显示基于故障等级产生的故障相关警示信息(包括故障等级，可能存在故障的具体部件，处理该故障的方法)，例如：在确定故障等级为L1的情况下，产生故障相关警示信息，提示系统目前故障等级为L1，可能存在故障的具体部件(如其中一路温度传感器)，以及请在系统停机后的检查步骤。
具体应用时，利用上述燃气轮机故障监控系统，进行燃气轮机故障监控方法的各步操作。
本发明的燃气轮机故障监控系统和方法，将故障分为六个等级：L0系统无故障可正常运行；L1系统处于警告状态，但仍可持续运行；L2系统出现燃机一般控制错误；L3系统出现燃机严重控制错误；L4系统处于急停状态；L5系统处于失效状态。根据不同的故障等级，设定不同的故障停机流程和冷却温度(不同的故障停机流程和冷却温度设定不同，停机所需要的时间也不同)，可以更高效地利用微型燃气轮机。本发明的燃气轮机故障监控系统和方法，可以保护机器在故障状态下安全进入冷却停机流程，同时保护测试人员，便于测试人员对系统进行调试、实验和标定数据。
本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表述的含义为准。
附图说明
图1：本发明的燃气轮机故障监控系统的结构示意简图。
其中，101、检测模块；102、故障等级确定模块；103、控制模块；104、故障响应执行模块；105、故障提示模块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
实施例1一种燃气轮机故障监控系统
一种燃气轮机故障监控系统，包括：检测模块101、故障等级确定模块102、控制模块103和故障响应执行模块104，如图1所示；其中，
检测模块：检测燃气轮机的参数(比如温度、压力、速度等)和/或通讯信号(比如急停按钮被按下的信号)，将检测到的数据和/或通讯信号发送至故障等级确定模块；
故障等级确定模块：基于检测模块的检测数据和/或通讯信号确定故障等级，将故障等级数据和/或信号发送至控制模块；
控制模块：基于故障等级确定模块的故障等级数据和/或信号，产生控制信号和/或故障相关警示信息，将控制信号发送至故障响应执行模块；
故障相应执行模块：基于控制模块的控制信号，执行相应操作。
具体地，
所述故障等级确定模块，基于检测模块的检测数据和/或通讯信号，将故障等级确定为L0、L1、L2、L3、L4或L5：
L0：检测模块的数据处于正常范围，系统处于正常状态，无任何故障信息，故障等级为L0；
针对故障等级L0，系统无需执行故障处理操作；此时，若系统在待机状态下则可根据用用户需求进入正常启动运行状态，若系统已在启动状态下，则系统可持续运行。
L1：当出现以下一种或多种情况时，确定存在故障且故障等级为L1：
(1)仅一路温度传感器故障：温度数据出现跳变或者不在合理范围内(参考环境温度)；
(2)仅一路速度传感器故障：速度数据出现速度跳变或者不在合理范围内；
(3)径向轴承/推力轴承气压力不足：径向轴承/推力轴承气压力低于合理范围的最低限值；
(4)启动转速错误：燃机在启动过程中转速未在规定时间内达到点火速度；
(5)点火失败：点火后燃机排气温度未在给定时间内上升至一定温度值；
(6)切油失败：在燃机切油过程中，燃机排气温度未上升至一定温度值；
在该状态下，燃气轮机仍可正常进入启动状态或者保持运行状态，例如：一路温度传感器出错，系统仍可通过另一路温度传感器的反馈保证整个系统的稳定运行；系统通讯和运行正常，系统会记录下故障信息，以便运行结束后进行修复。
L2：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制一般错误，确定燃机故障等级为L2：
(1)燃机排气温度过高(如大于700degC)且持续时间过长(如超过10秒)；
(2)加速过快：燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快(如在加速过程中转速加速度超过5,000rpm/s)；
(3)加速故障：运行状态下，燃机在逐渐增大燃油控制电压时，转速反而减小(如转速在1秒内下降超过1,000rpm)；
(4)超速：在运行过程中，燃机转速超过目标运行转速(如3,000rpm)；
(5)转速不稳：在稳定运行工况点，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值(如低于目标运行转速5,000rpm)，或者高于目标运行转速加上一定阈值(如超过目标运行转速2,500rpm)；
(6)箱体温度过高：燃机箱体冷端温度过高(如超过50degC)或热端温度过高(如超过80degC)；
(7)燃油雾化不成功导致点火失败；
(8)燃机系统内部通讯故障。
L3：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制严重错误，确定燃机故障等级为L3：
(1)燃机排气温度过高(如超过750degC)；
(2)温度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有温度传感器都出现温度跳变或不在合理范围内或无温度输出；
(3)速度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有速度传感器都出现速度跳变或不在合理范围内；
(4)油泵控制电压失效：油泵的输出控制电压与反馈的油泵控制电压差值超过设定的阈值，油泵控制电压出错；
(5)低压供电电源故障：油泵电源、点火器电源和电磁阀电源的主供电源出现故障，无法提供电源。
L4：故障等级确定模块接收到急停按钮被按下的信号，或可燃气气体泄漏的信号，或燃机箱体出现明火的信号，则确定系统故障等级为L4。在此状态下，冷停机和热停机流程将失效。
L5：为系统最高级别故障，系统处于失效状态。通常系统通讯和运行功能在此状态下不能正常工作，如系统CPU出现故障。
所述控制模块，基于故障等级，产生如下控制信号：
当故障等级为L0时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L1时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L2时，产生使得执行模块执行冷停机流程的控制信号；
当故障等级为L3时，产生使得执行模块执行热停机流程的控制信号；
当故障等级为L4时，产生使得执行模块执行热关机流程1的控制信号；
当故障等级为L5时，产生使得执行模块执行热关机流程2的控制信号。
所述故障响应执行模块，基于控制信号，执行相应操作：
执行正常运行：各部件正常运行；
执行冷停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性减少燃油输出；其他相关阀门基于控制模块产生控制关闭信号关闭；在燃机的转速下降到一定转速时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却。
执行热停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性大幅度减少燃油输出直至油泵输出控制电压为0，油泵输出控制电压降至0时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却一定时间(如15分钟)。
执行热关机流程1：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭。
执行热关机流程2：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；同时，切断系统所有供电电源，断开所有接触器。
所述燃气轮机故障监控系统还包括故障提示模块105；所述故障提示模块，接收并显示控制模块产生的故障相关警示信息，例如：在确定故障等级为L1的情况下，控制模块产生故障相关警示信息，故障相关警示信息包括提示系统目前故障等级为L1，可能存在故障的具体部件(如其中一路温度传感器)，以及请在系统停机后的检查步骤。
所述检测模块，包括温度传感器、速度传感器、压力传感器等；所述温度传感器至少有两个，安装在燃气轮机透平后端。
所述故障响应执行模块，包括启动电机、燃油流量控制电磁阀、燃油泵等。
实施例2一种燃气轮机故障监控方法
利用实施例1的监控系统，包括以下步骤：
(一)检测：检测燃气轮机的参数(比如温度、压力、速度等)和/或通讯信号(比如急停按钮被按下的信号)；
(二)确定故障等级：基于上述的检测数据和/或通讯信号，确定故障等级；
(三)产生控制信号和/或故障相关警示信息：基于故障等级，产生控制信号和/或故障相关警示信息；
(四)执行：基于上述产生的控制信号，执行相应的操作；
具体地，所述步骤(二)中，将故障等级确定为L0、L1、L2、L3、L4或L5：
L0：检测模块的数据处于正常范围，系统处于正常状态，无任何故障信息，故障等级为L0；
针对故障等级L0，系统无需执行故障处理操作；此时，若系统在待机状态下则可根据用用户需求进入正常启动运行状态，若系统已在启动状态下，则系统可持续运行。
L1：当出现以下一种或多种情况时，确定存在故障且故障等级为L1：
(1)仅一路温度传感器故障：温度数据出现跳变或者不在合理范围内(参考环境温度)；
(2)仅一路速度传感器故障：速度数据出现速度跳变或者不在合理范围内；
(3)径向轴承/推力轴承气压力不足：径向轴承/推力轴承气压力低于合理范围的最低限值；
(4)启动转速错误：燃机在启动过程中转速未在规定时间内达到点火速度；
(5)点火失败：点火后燃机排气温度未在给定时间内上升至一定温度值；
(6)切油失败：在燃机切油过程中，燃机排气温度未上升至一定温度值；
在该状态下，燃气轮机仍可正常进入启动状态或者保持运行状态，例如：一路温度传感器出错，系统仍可通过另一路温度传感器的反馈保证整个系统的稳定运行；系统通讯和运行正常，系统会记录下故障信息，以便运行结束后进行修复。
L2：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制一般错误，确定燃机故障等级为L2：
(1)燃机排气温度过高(如大于700degC)且持续时间过长(如超过10秒)；
(2)加速过快：燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快(如在加速过程中转速加速度超过5,000rpm/s)；
(3)加速故障：运行状态下，燃机在逐渐增大燃油控制电压时，转速反而减小(如转速在1秒内下降超过1,000rpm)；
(4)超速：在运行过程中，燃机转速超过目标运行转速(如3,000rpm)；
(5)转速不稳：在稳定运行工况点，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值(如低于目标运行转速5,000rpm)，或者高于目标运行转速加上一定阈值(如超过目标运行转速2,500rpm)；
(6)箱体温度过高：燃机箱体冷端温度过高(如超过50degC)或热端温度过高(如超过80degC)；
(7)燃油雾化不成功导致点火失败；
(8)燃机系统内部通讯故障。
L3：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制严重错误，确定燃机故障等级为L3：
(1)燃机排气温度过高(如超过750degC)；
(2)温度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有温度传感器都出现温度跳变或不在合理范围内或无温度输出；
(3)速度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有速度传感器都出现速度跳变或不在合理范围内；
(4)油泵控制电压失效：油泵的输出控制电压与反馈的油泵控制电压差值超过设定的阈值，油泵控制电压出错；
(5)低压供电电源故障：油泵电源、点火器电源和电磁阀电源的主供电源出现故障，无法提供电源。
L4：故障等级确定模块接收到急停按钮被按下的信号，或可燃气气体泄漏的信号，或燃机箱体出现明火的信号，则确定系统故障等级为L4。在此状态下，冷停机和热停机流程将失效。
L5：为系统最高级别故障，系统处于失效状态。通常系统通讯和运行功能在此状态下不能正常工作，如系统CPU出现故障。
所述步骤(3)中，基于故障等级，产生如下控制信号：
当故障等级为L0时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L1时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L2时，产生使得执行模块执行冷停机流程的控制信号；
当故障等级为L3时，产生使得执行模块执行热停机流程的控制信号；
当故障等级为L4时，产生使得执行模块执行热关机流程1的控制信号；
当故障等级为L5时，产生使得执行模块执行热关机流程2的控制信号。
所述步骤(四)中，基于控制信号，执行以下相应操作：
执行正常运行：各部件正常运行；
执行冷停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性减少燃油输出；其他相关阀门基于控制模块产生控制关闭信号关闭；在燃机的转速下降到一定转速时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却。
执行热停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性大幅度减少燃油输出直至油泵输出控制电压为0，油泵输出控制电压降至0时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却一定时间(如15分钟)。
执行热关机流程1：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭。
执行热关机流程2：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；同时，切断系统所有供电电源，断开所有接触器。
还包括步骤(五)故障提示：显示基于故障等级产生的故障相关警示信息，例如：在确定故障等级为L1的情况下，产生故障相关警示信息，包括提示系统目前故障等级为L1，可能存在故障的具体部件(如其中一路温度传感器)，以及请在系统停机后的检查步骤。
给本领域技术人员提供上述实施例，以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案，而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种燃气轮机故障监控系统，其特征在于：包括检测模块、故障等级确定模块、控制模块和故障响应执行模块；其中，
检测模块：检测燃气轮机的参数和/或通讯信号，将检测到的数据和/或通讯信号发送至故障等级确定模块；
故障等级确定模块：基于检测模块的检测数据和/或通讯信号确定故障等级，将故障等级数据和/或信号发送至控制模块；
控制模块：基于故障等级确定模块的故障等级数据和/或信号，产生控制信号和/或故障相关警示信息，将控制信号发送至故障响应执行模块；
故障相应执行模块：基于控制模块的控制信号，执行相应操作；
具体地，
所述故障等级确定模块，基于检测模块的检测数据和/或通讯信号，将故障等级确定为L0、L1、L2、L3、L4或L5：
L0：检测模块的数据处于正常范围，系统处于正常状态，无任何故障信息，故障等级为L0；
L1：当出现以下一种或多种情况时，确定存在故障且故障等级为L1：
(1)仅一路温度传感器故障：温度数据出现跳变或者不在合理范围内；
(2)仅一路速度传感器故障：速度数据出现速度跳变或者不在合理范围内；
(3)径向轴承/推力轴承气压力不足：径向轴承/推力轴承气压力低于合理范围的最低限值；
(4)启动转速错误：燃机在启动过程中转速未在规定时间内达到点火速度；
(5)点火失败：点火后燃机排气温度未在给定时间内上升至一定温度值；
(6)切油失败：在燃机切油过程中，燃机排气温度未上升至一定温度值；
L2：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制一般错误，确定燃机故障等级为L2：
(1)燃机排气温度过高且持续时间过长；
(2)加速过快：燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快；
(3)加速故障：运行状态下，燃机在逐渐增大燃油控制电压时，转速反而减小；
(4)超速：在运行过程中，燃机转速超过目标运行转速；
(5)转速不稳：在稳定运行工况点，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值，或者高于目标运行转速加上一定阈值；
(6)箱体温度过高：燃机箱体冷端温度过高或热端温度过高；
(7)燃油雾化不成功导致点火失败；
(8)燃机系统内部通讯故障；
L3：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制严重错误，确定燃机故障等级为L3：
(1)燃机排气温度过高；
(2)温度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有温度传感器都出现温度跳变或不在合理范围内或无温度输出；
(3)速度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有速度传感器都出现速度跳变或不在合理范围内；
(4)油泵控制电压失效：油泵的输出控制电压与反馈的油泵控制电压差值超过设定的阈值；
(5)低压供电电源故障：油泵电源、点火器电源和电磁阀电源的主供电源出现故障，无法提供电源；
L4：故障等级确定模块接收到急停按钮被按下的信号，或可燃气气体泄漏的信号，或燃机箱体出现明火的信号，则确定系统故障等级为L4；
L5：系统处于失效状态；
所述控制模块，基于故障等级，产生如下控制信号：
当故障等级为L0时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L1时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L2时，产生使得执行模块执行冷停机流程的控制信号；
当故障等级为L3时，产生使得执行模块执行热停机流程的控制信号；
当故障等级为L4时，产生使得执行模块执行热关机流程1的控制信号；
当故障等级为L5时，产生使得执行模块执行热关机流程2的控制信号；
所述故障响应执行模块，基于控制信号，执行以下相应操作：
执行正常运行：各部件正常运行；
执行冷停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性减少燃油输出；其他相关阀门基于控制模块产生控制关闭信号关闭；在燃机的转速下降到一定转速时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却；
执行热停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性大幅度减少燃油输出直至油泵输出控制电压为0，油泵输出控制电压降至0时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却一定时间；
执行热关机流程1：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；
执行热关机流程2：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；同时，切断系统所有供电电源，断开所有接触器。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机故障监控系统，其特征在于：所述燃气轮机故障监控系统还包括故障提示模块；所述故障提示模块，接收并显示控制模块产生的故障相关警示信息。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机故障监控系统，其特征在于：所述故障相关警示信息的内容包括故障等级，可能存在故障的具体部件，及处理该故障的方法。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机故障监控系统，其特征在于：所述检测模块，包括温度传感器、速度传感器、压力传感器；所述温度传感器至少有两个，安装在燃气轮机透平后端。
5.根据权利要求1所述的燃气轮机故障监控系统，其特征在于：所述故障响应执行模块，包括启动电机、燃油流量控制电磁阀、燃油泵。
6.根据权利要求1所述的燃气轮机故障监控系统，其特征在于：所述L2(1)中，燃机排气温度过高是指大于700degC；持续时间过长是指超过10秒；
或/和：所述L2(2)中，燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快是指在加速过程中转速加速度超过5,000rpm/s；
或/和：所述L2(3)中，转速反而减小是指转速在1秒内下降超过1,000rpm；
或/和：所述L2(4)中，目标运行转速是指3,000rpm；
或/和：所述L2(5)中，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值是指低于目标运行转速5,000rpm；高于目标运行转速加上一定阈值是指超过目标运行转速2,500rpm；
或/和：所述L2(6)中，燃机箱体冷端温度过高是指超过50degC；热端温度过高是指超过80degC；
或/和：所述L3(1)中，燃机排气温度过高是指超过750degC。
7.一种燃气轮机故障监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
(一)检测：检测燃气轮机的参数和/或通讯信号；
(二)确定故障等级：基于上述的检测数据和/或通讯信号，确定故障等级；
(三)产生控制信号和/或故障相关警示信息：基于故障等级，产生控制信号和/或故障相关警示信息；
(四)执行：基于上述产生的控制信号，执行相应的操作；
具体地，所述步骤(二)中，将故障等级确定为L0、L1、L2、L3、L4或L5：
L0：检测模块的数据处于正常范围，系统处于正常状态，无任何故障信息，故障等级为L0；
L1：当出现以下一种或多种情况时，确定存在故障且故障等级为L1：
(1)仅一路温度传感器故障：温度数据出现跳变或者不在合理范围内；
(2)仅一路速度传感器故障：速度数据出现速度跳变或者不在合理范围内；
(3)径向轴承/推力轴承气压力不足：径向轴承/推力轴承气压力低于合理范围的最低限值；
(4)启动转速错误：燃机在启动过程中转速未在规定时间内达到点火速度；
(5)点火失败：点火后燃机排气温度未在给定时间内上升至一定温度值；
(6)切油失败：在燃机切油过程中，燃机排气温度未上升至一定温度值；
L2：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制一般错误，确定燃机故障等级为L2：
(1)燃机排气温度过高且持续时间过长；
(2)加速过快：燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快；
(3)加速故障：运行状态下，燃机在逐渐增大燃油控制电压时，转速反而减小；
(4)超速：在运行过程中，燃机转速超过目标运行转速；
(5)转速不稳：在稳定运行工况点，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值，或者高于目标运行转速加上一定阈值；
(6)箱体温度过高：燃机箱体冷端温度过高或热端温度过高；
(7)燃油雾化不成功导致点火失败；
(8)燃机系统内部通讯故障；
L3：当出现以下一种或多种情况时，系统在运行过程中出现燃机控制严重错误，确定燃机故障等级为L3：
(1)燃机排气温度过高；
(2)温度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有温度传感器都出现温度跳变或不在合理范围内或无温度输出；
(3)速度传感器均故障：在待机或者运行状态下，所有速度传感器都出现速度跳变或不在合理范围内；
(4)油泵控制电压失效：油泵的输出控制电压与反馈的油泵控制电压差值超过设定的阈值；
(5)低压供电电源故障：油泵电源、点火器电源和电磁阀电源的主供电源出现故障，无法提供电源；
L4：故障等级确定模块接收到急停按钮被按下的信号，或可燃气气体泄漏的信号，或燃机箱体出现明火的信号，则确定系统故障等级为L4；
L5：系统处于失效状态；
所述步骤(3)中，基于故障等级，产生如下控制信号：
当故障等级为L0时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L1时，产生使得执行模块的各部件正常运行的控制信号；
当故障等级为L2时，产生使得执行模块执行冷停机流程的控制信号；
当故障等级为L3时，产生使得执行模块执行热停机流程的控制信号；
当故障等级为L4时，产生使得执行模块执行热关机流程1的控制信号；
当故障等级为L5时，产生使得执行模块执行热关机流程2的控制信号；
所述步骤(四)中，基于控制信号，执行以下相应操作：
执行正常运行：各部件正常运行；
执行冷停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性减少燃油输出；其他相关阀门基于控制模块产生控制关闭信号关闭；在燃机的转速下降到一定转速时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却；
执行热停机流程：油泵基于控制模块的控制电压信号周期性大幅度减少燃油输出直至油泵输出控制电压为0，油泵输出控制电压降至0时，电机基于控制模块产生的电机启动信号工作，对燃机进行冷却一定时间；
执行热关机流程1：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；
执行热关机流程2：控制模块直接将油泵输出控制电压设置为0，油泵停止输出燃油，油路电磁阀及相应阀门关闭；同时，切断系统所有供电电源，断开所有接触器。
8.根据权利要求7所述的燃气轮机故障监控方法，其特征在于：还包括步骤(五)故障提示：显示基于故障等级产生的故障相关警示信息。
9.根据权利要求7所述的燃气轮机故障监控方法，其特征在于：所述L2(1)中，燃机排气温度过高是指大于700degC；持续时间过长是指超过10秒；
或/和：所述L2(2)中，燃机在转速爬升过程中单位时间速度增长过快是指在加速过程中转速加速度超过5,000rpm/s；
或/和：所述L2(3)中，转速反而减小是指转速在1秒内下降超过1,000rpm；
或/和：所述L2(4)中，目标运行转速是指3,000rpm；
或/和：所述L2(5)中，燃机转速低于目标运行转速减去一定阈值是指低于目标运行转速5,000rpm；高于目标运行转速加上一定阈值是指超过目标运行转速2,500rpm；
或/和：所述L2(6)中，燃机箱体冷端温度过高是指超过50degC；热端温度过高是指超过80degC；
或/和：所述L3(1)中，燃机排气温度过高是指超过750degC。
10.根据权利要求7～9中任一项所述的燃气轮机故障监控方法，其特征在于：利用权利要求1～5中任一项所述的燃气轮机故障监控系统，进行燃气轮机故障监控方法的各步操作。
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