目前,燃气轮机设备在航空、航海、工业等领域具有越来越广的应用。燃气轮机发电也已成为电力发展的重要趋势。燃气轮机工作在高温高压高转速的环境下,容易发生故障。而对于转速和温度都在大范围变化的启动过程来说,故障更易发生。目前,对燃气轮机进行故障诊断已经成为保证燃气轮机安全运行的重要手段。若能对燃气轮机的启动过程进行故障诊断,就能对燃机安全启动产生保障。对燃气轮机的诊断需要建立在大量数据的基础上,然而对于启动过程来说,能获得的故障数据量少,而且比较单一。若能用数学模型仿真的方法获取故障数据,就能获得大量故障样本,对故障诊断算法进行更深入的研究。本文在研究启动过程物理规律的基础上,建立了可以仿真燃气轮机启动过程的全工况模型,并在模型内部设置故障,仿真了启动过程可能发生的热悬挂、喘振和点火失败故障,对启动过程典型故障从机理上进行了深入的研究。设定不同的故障程度并选取了喘振裕度、系统转速、加速度、启动时间和燃料空气比这几个故障指标进行计算,获知了故障程度对启动过的程影响趋势。随后在上述研究的基础上,进行了基于序列片段提取的故障诊断工作,证明了该算法的有效性。最后,对于启动过程可能发生的一类故障——热悬挂故障,进行了控制策略设计。仿真结果表明,设计的三种控制算法均能有效避免热悬挂故障的发生。