燃气轮机作为大型动力设备，具有结构紧凑、运行平稳、安全可靠、可以快速启动并带负载，可以大型化且具有较高的热效率等优点，日益受到人们的重视，应用范围也越来越广。随着燃气轮机的广泛应用，其重要性也得到了逐步的提高。其独特的优越性已经使其成为一些部门的关键设备，但其系统的复杂性与整体性又给我们在使用过程中带来挑战，当某个子系统发生故障或某一个零件失效时，都会带来机器的停止并造成严重的后果。而在传统维修过程中一般采取事后维修和定期维修两种，但是这两种维修方式都存在严重弊端。采取事后维修一般会造成巨大的成本损失，而定期维修又不能适应机器故障出现的不定性规律。随着人工智能的提出以及专家系统的快速发展，一种新的维修方式预知维修已经广泛应用于燃气轮机这种大型系统的维修。 伴随各种技术的全面发展特别是人工智能技术的发展，专家系统也得到很好的补充和完善。随着专家系统的日益成熟和完善，在其诊断过程中的征兆参数的选取也渐引起许多专家和学者的注意。以往的征兆参数大多是基于轴系部分的振动信号，而对与通流部分相关的热力参数研究较少，还待进一步发展。热力参数是一个慢性变化的参数，具有更好的监测和诊断价值。而基于热力参数的诊断就必须建立一个很好的故障数学模型系统，以找出可测参数和性能参数之间的关系，实现故障判据的转换，将可测参数作为诊断知识直接应用于故障诊断。鉴于此，本课题结合某型三轴舰载燃气轮机热参数故障诊断系统开发的国防预研项目，建立起了适合故障诊断的燃气轮机故障数学模型。在模型建立过程中，利用小偏差方程进行了该型机的通流部分部件的过程方程小偏差化，并结合本型机的特殊结构形式和实际的工作需求对一些性能参数的变化进行了处理。通过所建立的模型，本文进行了该型机设计工况点的故障模拟与分析，并在此基础上开发该型机的全工况故障运行模拟器。其模拟的结果可作为故障知识应用于该型机的故障系统的开发。具体工作如下： 1， 利用小偏差法进行该型燃气轮机通流部分部件过程方程的偏差化处理，建立该型燃气轮机的故障数学模型，得到可测参数与性能参数之间的一般变化关系。 2， 利用试验台和标准模型给出的设计工况点的相关数据，进行故障数学模型一般方程式的系数求解，建立设计工况点的可测参数和性能参数之间的故障模型矩阵。 3， 结合设计工况点的故障模型矩阵，进行该型燃气轮机设计工况点的单一故障和复合故障的模拟，并对模拟结果进行分析。 4， 以故障模型建立过程和故障模拟过程作为重要的理论指导，开发该型燃气轮机的故障运行模拟器。 5， 确定该型机常见的变工况工作点，利用故障运行模拟器进行燃气轮机的变工况的故障模拟。 结果表明，利用小偏差法建立的故障数学模型是可靠的，可用于该型燃气轮机的故障模拟。经分析，故障模拟得到的结果也是可靠的，可直接作为故障知识用于故障诊断系统的开发。同时，所开发的全工况故障运行模拟器可用于该型机的任一变工况点的故障模拟。