600MW直接.空冷機組給水泵聯鎖控制策略的改進

一、存在問題
1.1 給水泵供電方式
內蒙古上都電廠一、二期4×600MW直接空冷汽輪發電機組，每臺機組配備3臺容量為50挑的電動調速給水泵(1號泵、2號泵、3號泵)，機組正常運行時，2臺泵運行，1臺泵備用。為了節約投資，1號泵、2號泵分別接在10kv廠用母線A、B段，3號泵則通過2個開關(3A、3B)跨接在A、B段2條母線上(圖1)。每臺泵的電動機容量為llMW，而每段lOkV廠用母線容量為4lMW。受給水泵及空冷島風機群的影響，
該機組廠用電率高達8.7%。機組滿負荷運行時，每條母線各帶1臺給水泵，扣除其它運行設備的電耗，剩余容量不足以再供1臺給水泵使用。這種配置方式與同類型機組(如大同第二發電廠機組)每臺給水泵均跨接在兩段母線上(圖2)的方式不同，由于各段廠用母線容量限制影響給水泵的運行和備用的靈活性，設備的可用率大大降低。

1.2 給水泵運行及備用方式
內蒙古上都電廠原設計1號、2號泵作為運行泵，3號泵作為備用泵，這種運行方式存在以下問題:
(1)為了平均各泵的總運行時間，在機組起動及低負荷階段時僅3號泵運行。機組正常運行后，切換至1號、2號泵運行，3號泵停止運行(備用)。在實際運行中3號泵大部分時間處于熱備用狀態，造成1號、2號泵的運行損耗及3號泵的空閑損耗均較高，增加了設備維護費用。
(2)1號或2號泵停運檢修后重新投入時，由于廠用電容量的限制，必須先停運3號泵，再起動1號或2號泵，從而導致短時間單泵運行，對給水系統和鍋爐負荷可能造成較大的擾動。根據經驗，1臺泵最多只能帶60%左右的機組負詩，因此為了減小切換對機組負荷的擾動，必須選擇機組負荷較低時或者強行減負荷時進行給水泵切換。
(3)單臺給水泵運行時，1號或2號泵僅以3號泵為備用泵;3號泵運行時，沒有備用泵。因此，給水系統安全性較低。
二、控制邏輯改進
針對內蒙古上都電廠給水泵運行和備用聯鎖方式存在的問題，對原給水泵順序控制系統(SCS)的備用聯鎖控制邏輯進行了改進。增加了1號、2號泵作為備用泵的控制邏輯，完善了3號泵的備用功能，并對相關的運行方式進行了改進。
(1)1號、2號泵運行，3號泵備用，任一運行泵跳閘時，閉合3號泵相應段的開關;
(2)3號泵運行且1號、2號泵中任一臺泵運行時，未運行泵作為3號泵備用;
(3)1臺泵運行時，其余任一臺泵作為備用泵;
(4)1臺泵運行，3號泵作為備用時，若運行泵跳閘，閉合3號泵相應段的開關;若相應段的開關掛起(不允許閉合)或失電或電壓低，則閉合3號泵另一段的開關。
除了上述改進外，對同一母線上的各開關之間設置了閉鎖邏輯(3號泵的2個開關在電氣二次回路中設有閉鎖回路)，以防止發生某一母線因2臺泵同時運行導致過負荷的事故。
改進后的控制邏輯見圖3~圖6，其中，1號、2號泵采用1個聯鎖投切開關，3A、3B共用1個聯鎖投切開關。

三、改進后的運行方式
（1）改進后的運行方式仍以1號、2號泵為主運行泵，3號為備用泵。（2）機組起動及低負荷（60%以下）時可運行任一臺泵，并且未運行泵為備用泵。如果1號或2號泵停運檢修后，機組負荷在60%以上且不具備降負荷切換給水泵的條件，可用1號或2號泵作為臨時備用泵。在機組正常運行且需緊急切換給水泵時，可采用聯鎖起動方式，這樣解決了因給水泵檢修后切換對機組負荷擾動的問題。(3)如果3號泵有1個lOkV開關處于檢修狀態，可將該開關掛起，3號泵的另一段開關可在單泵運行時作為任一運行泵備用開關。
受設備硬件不足所限制，改進后的運行方式仍存在缺陷。主要是1號、2號泵在2臺泵運行時仍不能互為備用泵。例如當2臺泵運行時，1號泵(或2號泵)僅為3號泵的備用泵。此時，2號泵(或1號泵)跳閘不能聯起備用泵時，將導致機組快速減負荷。只有通過硬件改造，即對1號、2號泵各增加1個lOkV開關，可徹底解決存在的問題。
四、可用率
給水泵原控制邏輯設計和控制邏輯及硬件改造后的給水泵備用情況見表1~表3。

各給水泵之間總計有10種備用關系。如果區分單泵運行及雙泵運行兩種工況，則共有20種備用關系。如果經過硬件改造，這20種備用關系均能實現，則可視為設備可用率K＝100%。通過軟件改進可實現14種備用關系，其設備可用率為：
K＝14÷20×100%＝70%
原設計的設備可用率：
K＝4÷20×100%＝20%
五、結語
針對內蒙古上都電廠給水泵備用聯鎖控制及相關運行方式存在的問題，采用軟件修改的方法對其控制策略進行改迸，可以大大降低改造成本。改進后達到了對現有硬件設備利用率的最大化。