600MW直接.空冷机组给水泵联锁控制策略的改进

一、存在问题
1.1 给水泵供电方式
内蒙古上都电厂一、二期4×600MW直接空冷汽轮发电机组，每台机组配备3台容量为50挑的电动调速给水泵(1号泵、2号泵、3号泵)，机组正常运行时，2台泵运行，1台泵备用。为了节约投资，1号泵、2号泵分别接在10kv厂用母线A、B段，3号泵则通过2个开关(3A、3B)跨接在A、B段2条母线上(图1)。每台泵的电动机容量为llMW，而每段lOkV厂用母线容量为4lMW。受给水泵及空冷岛风机群的影响，
该机组厂用电率高达8.7%。机组满负荷运行时，每条母线各带1台给水泵，扣除其它运行设备的电耗，剩余容量不足以再供1台给水泵使用。这种配置方式与同类型机组(如大同第二发电厂机组)每台给水泵均跨接在两段母线上(图2)的方式不同，由于各段厂用母线容量限制影响给水泵的运行和备用的灵活性，设备的可用率大大降低。

1.2 给水泵运行及备用方式
内蒙古上都电厂原设计1号、2号泵作为运行泵，3号泵作为备用泵，这种运行方式存在以下问题:
(1)为了平均各泵的总运行时间，在机组起动及低负荷阶段时仅3号泵运行。机组正常运行后，切换至1号、2号泵运行，3号泵停止运行(备用)。在实际运行中3号泵大部分时间处于热备用状态，造成1号、2号泵的运行损耗及3号泵的空闲损耗均较高，增加了设备维护费用。
(2)1号或2号泵停运检修后重新投入时，由于厂用电容量的限制，必须先停运3号泵，再起动1号或2号泵，从而导致短时间单泵运行，对给水系统和锅炉负荷可能造成较大的扰动。根据经验，1台泵最多只能带60%左右的机组负诗，因此为了减小切换对机组负荷的扰动，必须选择机组负荷较低时或者强行减负荷时进行给水泵切换。
(3)单台给水泵运行时，1号或2号泵仅以3号泵为备用泵;3号泵运行时，没有备用泵。因此，给水系统安全性较低。
二、控制逻辑改进
针对内蒙古上都电厂给水泵运行和备用联锁方式存在的问题，对原给水泵顺序控制系统(SCS)的备用联锁控制逻辑进行了改进。增加了1号、2号泵作为备用泵的控制逻辑，完善了3号泵的备用功能，并对相关的运行方式进行了改进。
(1)1号、2号泵运行，3号泵备用，任一运行泵跳闸时，闭合3号泵相应段的开关;
(2)3号泵运行且1号、2号泵中任一台泵运行时，未运行泵作为3号泵备用;
(3)1台泵运行时，其余任一台泵作为备用泵;
(4)1台泵运行，3号泵作为备用时，若运行泵跳闸，闭合3号泵相应段的开关;若相应段的开关挂起(不允许闭合)或失电或电压低，则闭合3号泵另一段的开关。
除了上述改进外，对同一母线上的各开关之间设置了闭锁逻辑(3号泵的2个开关在电气二次回路中设有闭锁回路)，以防止发生某一母线因2台泵同时运行导致过负荷的事故。
改进后的控制逻辑见图3~图6，其中，1号、2号泵采用1个联锁投切开关，3A、3B共用1个联锁投切开关。

三、改进后的运行方式
（1）改进后的运行方式仍以1号、2号泵为主运行泵，3号为备用泵。（2）机组起动及低负荷（60%以下）时可运行任一台泵，并且未运行泵为备用泵。如果1号或2号泵停运检修后，机组负荷在60%以上且不具备降负荷切换给水泵的条件，可用1号或2号泵作为临时备用泵。在机组正常运行且需紧急切换给水泵时，可采用联锁起动方式，这样解决了因给水泵检修后切换对机组负荷扰动的问题。(3)如果3号泵有1个lOkV开关处于检修状态，可将该开关挂起，3号泵的另一段开关可在单泵运行时作为任一运行泵备用开关。
受设备硬件不足所限制，改进后的运行方式仍存在缺陷。主要是1号、2号泵在2台泵运行时仍不能互为备用泵。例如当2台泵运行时，1号泵(或2号泵)仅为3号泵的备用泵。此时，2号泵(或1号泵)跳闸不能联起备用泵时，将导致机组快速减负荷。只有通过硬件改造，即对1号、2号泵各增加1个lOkV开关，可彻底解决存在的问题。
四、可用率
给水泵原控制逻辑设计和控制逻辑及硬件改造后的给水泵备用情况见表1~表3。

各给水泵之间总计有10种备用关系。如果区分单泵运行及双泵运行两种工况，则共有20种备用关系。如果经过硬件改造，这20种备用关系均能实现，则可视为设备可用率K＝100%。通过软件改进可实现14种备用关系，其设备可用率为：
K＝14÷20×100%＝70%
原设计的设备可用率：
K＝4÷20×100%＝20%
五、结语
针对内蒙古上都电厂给水泵备用联锁控制及相关运行方式存在的问题，采用软件修改的方法对其控制策略进行改迸，可以大大降低改造成本。改进后达到了对现有硬件设备利用率的最大化。