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燃气轮机发生故障不仅会严重影响燃机的经济性，而且气路故障恶化时，其运行可靠性和安全性都会下降，造成严重的后果，因此燃气轮机的故障分析与诊断研究对燃机的发展是非常必要的。一般的故障诊断过程中采用燃气轮机可测参数时都只关注其稳态值，而不考虑整个动态过程中可测参数的趋势曲线。由于动态过程中的稳态值难以得到，并且部分故障在动态过程中有比稳态值更直观显著的体现，本文通过对单轴燃气轮机的建模，重点研究其动态过程，并基于动态过程的描述进行故障分析和诊断。 首先，本文通过研究单轴燃气轮机的运行机理，对单轴燃机进行模块化建模，选用单轴燃气轮机的四个健康参数作为评估燃机健康状况的标准，并将其植入到燃机模型中，构建考虑故障的单轴燃气轮机模型。 其次，本文研究了健康及发生故障后的单轴燃气轮机动态过程的热参数变化规律，并定义了一种更好的动态偏差，放大了故障燃机与健康燃机的热参数变化差异。本文结合指印图与动态新累积偏差进行燃气轮机气路故障诊断，可以对燃气轮机的故障进行初步的分析判断。 最后，本文采用遗传算法作为非线性模型故障诊断中的优化算法，并通过指印图先验判断结合故障诊断确定故障原因。这种混合诊断的方法取得了较好的故障诊断结果。