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摘 要：随着城镇化建设的推进，每位居民日均产生垃圾量约为1.5kg，城市生活垃圾焚烧处理是实现无害化、减量化、资源化目标的最有效手段;垃圾焚烧产生热能多采用发电实现其资源化高效利用，而垃圾发电项目中设备的高效正常运行尤其重要。基于此，本文以某垃圾发电厂为例，对垃圾发电汽轮发电机甩负荷试验故障进行分体探讨，进一步探究其失败原因分析、提出了系统优化方案。
关键词：垃圾发电;甩负荷;DEH系统;汽轮机
一、垃圾发电汽轮机甩负荷失败情况简介
某垃圾发电厂1000 t/日焚烧线用汽轮发电机在调试过程中进行甩负荷试验，试验过程中出现转速高致汽轮机跳闸的情况，其由DEH系统采集的历史曲线图中看到，在某一时刻并网信号消失，功率由10 MW瞬间变到0，OPC保护动作开启，且调门指令到0，转速飞升，最高转速为3268r/min，机组跳闸转速为3240 r/min，因此汽轮机停机。
二、垃圾发电汽轮机甩负荷失败原因分析
一般来说，汽轮机所受最大扰动发生在负荷全部失去的瞬间，以甩100%负荷为例，汽轮机甩负荷动作开始发生，调节系统的动作过程主要有以下几个阶段：
1）发电机并网开关断开后，调节汽阀关闭动作尚未开始，此时蒸汽流量保持不变，转速按接近线性规律保持升速;
2）调节汽阀开始关闭直至全关，这一过程中引起汽轮机动态超速的原因有两部分，分别为在调门完全关闭前进入汽轮机的蒸汽做功和汽轮机内已存蒸汽做功，故此阶段转子升速率将逐渐减小;
3）机组调节汽阀关闭到位，汽缸及各抽汽管路内剩余蒸汽继续做功，但是做功的能力逐渐减小，升速率减小，当剩余蒸汽做功的能力等于汽轮发电机组各项损失之和时，转子不再升速，汽轮机达到最高飞升转速;
4）剩余蒸汽做功的能力继续下降直至为0，这一过程剩余蒸汽无法推动转子继续加速，汽轮机进入降速阶段;
5）汽轮机调节系统再次介入调节将汽轮机转速调至并网前转速等待再次并网。
根据以上过程，我们可以将甩负荷的整个过程划分为几个关键环节，如图1所示。图1中任意环节的动作延时都将最终影响汽轮机的最高飞升转速，因此系统设计时应优化以上各个环节的动作时间。
三、垃圾发电汽轮机DEH系统优化
该汽轮发电机调节系统从以下几个方面进行DEH系统优化，使机组甩负荷转速超调减小，并快速稳定。
1、转速加速度计算优化。
智能加速度算法较传统算法相比有如下优缺点：传统加速度计算方式若选取1个周期或几个周期，加速度计算时间太短，导致加速度计算不准，且发生转速探头测量跳变，极易引起误判断;若选取较长周期，加速度计算时间较长，加速度不具备参考价值，且若在时间内发生甩负荷，极易延误判断时间或判断不出甩负荷。智能加速度计算方式选取若干周期转速加速度，通过系数分配，使约靠近当前时间的加速度占比越大，较准确地体现出转速加速度。并且通过逻辑优化，使每个控制周期都输出转速加速度结果，大大提高了加速度预判的准确性。
2、增加OPC动作预置值。
常规系统OPC动作后，转速PID开始稳定转速，但由于OPC动作已将PID指令清0，机组惰走速度较快，PID的运算极易造成超调现象，导致汽轮机转速波动较大，甚至会导致PID频繁动作。
DEH系统通过优化OPC动作恢复指令值，当OPC动作复位后，根据机组蒸汽参数和以往冲转经验设置“OPC动作预置值”，使OPC动作后的PID计算初始值从“预置值”开始输出，有效避免了PID的超调，具有更快更稳定的转速。
3、增加转速PID前馈。
DEH系统依靠转速PID稳定转速，DEH在转速中结合转速加速度计算优化，将加速度值设置为转速PID前馈中，通过“预知转速值”的前馈，快速、稳定控制调门，避免甩负荷超速并快速稳定转速至额定转速。
四、垃圾发电汽轮机液压系统优化
液压系统主要考虑该机组OPC动作时，主要依靠DEH指令将经电液转换器输出相应的二次油压清零从而控制油动机关闭，这一过程因为有电液转换器的存在必定增加了系统的响应时间，因此考虑在原有二次油管路上增加OPC电磁阀，使得OPC动作时，OPC指令直接动作OPC电磁阀使二次油卸掉，从而缩短控制周期。
五、垃圾发电汽轮机调节系統优化后试验情况
经系统优化后机组甩负荷性能得到了大大提升，再次试验时最大飞升转速已得到较好改善，具体数据由图2所示。通过曲线可以看到，在时间显示为11：14：07时，并网信号（淡红色）消失，功率由8 MW瞬间变到0（蓝色），OPC保护瞬间动作且维持约5 s，且调门指令瞬间到0，转速飞升（红色），最高转速为3079 r/min，经12 s左右转速稳定至3000 r/min。
六、小结
综上所述，本文主要对某垃圾发电汽轮发电机甩负荷失败的原因进行分析，然后从垃圾发电汽轮机DEH系统的优化和液压系统优化两方面着手解决问题，并在优化后试验成功解决问题。以期为今后的相关工作提供参考。
参考文献
【1】汪玉屏.机组甩负荷后的汽轮机转速稳定性分析[J].仪器仪表用户，2019，26（06）.
【2】李廷豪.25MW汽轮机甩负荷试验分析研究[J].山东工业技术，2015（18）.
关键词：垃圾发电;甩负荷;DEH系统;汽轮机
一、垃圾发电汽轮机甩负荷失败情况简介
某垃圾发电厂1000 t/日焚烧线用汽轮发电机在调试过程中进行甩负荷试验，试验过程中出现转速高致汽轮机跳闸的情况，其由DEH系统采集的历史曲线图中看到，在某一时刻并网信号消失，功率由10 MW瞬间变到0，OPC保护动作开启，且调门指令到0，转速飞升，最高转速为3268r/min，机组跳闸转速为3240 r/min，因此汽轮机停机。
二、垃圾发电汽轮机甩负荷失败原因分析
一般来说，汽轮机所受最大扰动发生在负荷全部失去的瞬间，以甩100%负荷为例，汽轮机甩负荷动作开始发生，调节系统的动作过程主要有以下几个阶段：
1）发电机并网开关断开后，调节汽阀关闭动作尚未开始，此时蒸汽流量保持不变，转速按接近线性规律保持升速;
2）调节汽阀开始关闭直至全关，这一过程中引起汽轮机动态超速的原因有两部分，分别为在调门完全关闭前进入汽轮机的蒸汽做功和汽轮机内已存蒸汽做功，故此阶段转子升速率将逐渐减小;
3）机组调节汽阀关闭到位，汽缸及各抽汽管路内剩余蒸汽继续做功，但是做功的能力逐渐减小，升速率减小，当剩余蒸汽做功的能力等于汽轮发电机组各项损失之和时，转子不再升速，汽轮机达到最高飞升转速;
4）剩余蒸汽做功的能力继续下降直至为0，这一过程剩余蒸汽无法推动转子继续加速，汽轮机进入降速阶段;
5）汽轮机调节系统再次介入调节将汽轮机转速调至并网前转速等待再次并网。
根据以上过程，我们可以将甩负荷的整个过程划分为几个关键环节，如图1所示。图1中任意环节的动作延时都将最终影响汽轮机的最高飞升转速，因此系统设计时应优化以上各个环节的动作时间。
三、垃圾发电汽轮机DEH系统优化
该汽轮发电机调节系统从以下几个方面进行DEH系统优化，使机组甩负荷转速超调减小，并快速稳定。
1、转速加速度计算优化。
智能加速度算法较传统算法相比有如下优缺点：传统加速度计算方式若选取1个周期或几个周期，加速度计算时间太短，导致加速度计算不准，且发生转速探头测量跳变，极易引起误判断;若选取较长周期，加速度计算时间较长，加速度不具备参考价值，且若在时间内发生甩负荷，极易延误判断时间或判断不出甩负荷。智能加速度计算方式选取若干周期转速加速度，通过系数分配，使约靠近当前时间的加速度占比越大，较准确地体现出转速加速度。并且通过逻辑优化，使每个控制周期都输出转速加速度结果，大大提高了加速度预判的准确性。
2、增加OPC动作预置值。
常规系统OPC动作后，转速PID开始稳定转速，但由于OPC动作已将PID指令清0，机组惰走速度较快，PID的运算极易造成超调现象，导致汽轮机转速波动较大，甚至会导致PID频繁动作。
DEH系统通过优化OPC动作恢复指令值，当OPC动作复位后，根据机组蒸汽参数和以往冲转经验设置“OPC动作预置值”，使OPC动作后的PID计算初始值从“预置值”开始输出，有效避免了PID的超调，具有更快更稳定的转速。
3、增加转速PID前馈。
DEH系统依靠转速PID稳定转速，DEH在转速中结合转速加速度计算优化，将加速度值设置为转速PID前馈中，通过“预知转速值”的前馈，快速、稳定控制调门，避免甩负荷超速并快速稳定转速至额定转速。
四、垃圾发电汽轮机液压系统优化
液压系统主要考虑该机组OPC动作时，主要依靠DEH指令将经电液转换器输出相应的二次油压清零从而控制油动机关闭，这一过程因为有电液转换器的存在必定增加了系统的响应时间，因此考虑在原有二次油管路上增加OPC电磁阀，使得OPC动作时，OPC指令直接动作OPC电磁阀使二次油卸掉，从而缩短控制周期。
五、垃圾发电汽轮机调节系統优化后试验情况
经系统优化后机组甩负荷性能得到了大大提升，再次试验时最大飞升转速已得到较好改善，具体数据由图2所示。通过曲线可以看到，在时间显示为11：14：07时，并网信号（淡红色）消失，功率由8 MW瞬间变到0（蓝色），OPC保护瞬间动作且维持约5 s，且调门指令瞬间到0，转速飞升（红色），最高转速为3079 r/min，经12 s左右转速稳定至3000 r/min。
六、小结
综上所述，本文主要对某垃圾发电汽轮发电机甩负荷失败的原因进行分析，然后从垃圾发电汽轮机DEH系统的优化和液压系统优化两方面着手解决问题，并在优化后试验成功解决问题。以期为今后的相关工作提供参考。
参考文献
【1】汪玉屏.机组甩负荷后的汽轮机转速稳定性分析[J].仪器仪表用户，2019，26（06）.
【2】李廷豪.25MW汽轮机甩负荷试验分析研究[J].山东工业技术，2015（18）.