船用燃气轮机由许多复杂部件构成,设备的正常运行需要各个部件之间相互配合完成,船用燃气轮机气路故障的发生,往往不是因为单一部件出现问题而造成的。为了能够准确进行故障的排查,探究各个部件之间的相互影响,有必要对燃气轮机故障传播机理进行相关研究。本文以船用燃气轮机为研究对象,在键合图仿真模型基础上,基于因果关系建立船用燃气轮机故障传播时间因果图模型,研究了故障传播分析方法,得到了典型气路故障定性传播路径和定量传播路径,实现了基于故障传播路径的气路故障识别,为船用燃气轮机故障诊断研究提供了有益的研究思路。本文主要研究工作如下:(1)船用燃气轮机键合图建模方法研究:研究了键合图理论,分析了键合图的基本元件、多键合图以及伪键合图。通过燃气轮机部件的势变量和流变量关系,建立了船用燃气轮机键合图模型,实现了燃气轮机不同部件之间的功率流向、能量转换和因果关系表达。部分工况仿真结果表明:船用燃气轮机键合图模型仿真结果与实验数据吻合,平均误差在2%范围内,满足故障传播路径上势变量和流变量的定量分析需求。(2)船用燃气轮机气路故障传播建模方法研究:基于时间因果图理论,建立了燃气轮机故障传播因果图模型,实现了各元件变量间的时间因果关系的提取,解决了燃气轮机部件间因果关系在键合图上表达不直观的问题,为开展船用燃气轮机典型气路故障定性推理分析提供了基础。(3)基于定性推理的气路故障传播路径研究:研究了定性推理分析方法,分析了定性推理四则运算规则和微积分条件下的定性推理规则。研究了基于时间因果图的后向推理规则,分析了时间步长对于定性推理结果的影响。开展了典型气路故障下势变量和流变量的定性分析,建立了船用燃气轮机势变量和流变量传递流向图,实现了气路故障传播路径从时间因果图中的分离,得到了典型气路故障的定性故障传播路径。(4)基于数据驱动的气路故障传播路径研究:针对定性推理中势变量和流变量无法具体量化的问题,提出了基于坐标分析的键合图势变量和流变量大小、方向计算方法,开展了典型气路故障下键合图势变量和流变量变化的定量分析,分析了不同阈值对于故障传播分析结果的影响,得到典型气路故障定量传播路径。(5)基于传播路径的气路故障诊断方法研究:提出了IF-THEN规则的气路故障传播定性路径识别方法和基于概率神经网络的气路故障定量传播路径识别方法,进行了故障仿真验证分析,结果表明:故障定性传播路径识别方法可以描述气路故障发生后燃气轮机势变量和流变量在时间上的演变过程,基于概率神经网络的气路故障定量传播路径识别方法实现了稳态工况下典型气路故障的诊断,基于传播路径识别的诊断方法为船用燃气轮机气路故障诊断提供了新的研究思路。