利用GE Fanuc iFIX完成對(duì)TRT發(fā)電項(xiàng)目操作站的設(shè)計(jì)與制作一、引言現(xiàn)代高爐爐頂壓力高達(dá)0.15-0.25MPa，爐頂煤氣中存有大量勢(shì)能。高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置（Blast-FurnaceTop Pressure Recovery Turbine Unit），簡(jiǎn)稱TRT，就是利用高爐爐頂?shù)挠鄩河酂?，將高爐煤氣導(dǎo)入透平膨脹機(jī)作功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種能量回收裝置。河北津西鋼鐵股份有限公司是首家采用陜西鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）公司生產(chǎn)的共用型一托二TRT發(fā)電機(jī)組的企業(yè)，自2005年8月1日投入運(yùn)行以來(lái)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益明顯，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。
津西所用的共用型一托二TRT發(fā)電裝置由透平主機(jī)系統(tǒng)、高低壓發(fā)配電系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、大型閥門系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)八大部分組成。
TRT發(fā)電裝置如圖所示：
二、GE Fanuc iFIX 軟件的特點(diǎn)通過(guò)在我們津西鋼鐵股份有限公司多處控制系統(tǒng)中采用iFIX的實(shí)際應(yīng)用，我深深地感到iFIX軟件具有許多優(yōu)點(diǎn)：
1．iFIX軟件功能強(qiáng)大，對(duì)控制系統(tǒng)中所要求實(shí)現(xiàn)的控制功能都能實(shí)現(xiàn)。
2．內(nèi)嵌VBA(Visual Basic for Application)編程，簡(jiǎn)便易學(xué)。在不需要懂得很多VBA編程技巧的情況下，也能發(fā)揮出強(qiáng)大功能。
3．畫面功能非常強(qiáng)大，iFIX軟件包含大量圖形工具，使用戶能夠快速簡(jiǎn)單地開發(fā)系統(tǒng)。
4．集成發(fā)展環(huán)境：Workspace TM ，應(yīng)用十分靈活、方便。
5．增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能 ，為系統(tǒng)提供靈活的可擴(kuò)展性。
6．iFIX采用許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，保證其開放性和可擴(kuò)展性，使得系統(tǒng)的開發(fā)和集成變得十分簡(jiǎn)便。
7．增強(qiáng)的安全性和可靠性。
三、 iFIX 軟件在TRT項(xiàng)目操作站中的應(yīng)用在此項(xiàng)目中我們采用Windows 2000 Professional操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)是現(xiàn)在工業(yè)控制中廣泛采用的操作系統(tǒng)，具有穩(wěn)定高效、不容易崩潰等良好特點(diǎn)，適合監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要求安全、穩(wěn)定的要求。iFIX采用了開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并運(yùn)用了微軟的一些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)可以在很短的時(shí)間內(nèi)就可以開發(fā)出非常直觀，十分有利于監(jiān)控系統(tǒng)的集成開發(fā)。
1、 網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的配置：利用工業(yè)以太網(wǎng)使PLC與下位機(jī)之間通訊，軟件采用了iFIX3.5，利用MBE驅(qū)動(dòng)程序從設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。iFIX軟件提供與PLC等硬件設(shè)備的接口，可將數(shù)據(jù)從寄存器中讀出。在SCU配置窗口設(shè)置用MBE-MODBUS Ethernet 7.17，并在CONFIGURE I/O DRIVERS 列表中選擇安裝。iFIX數(shù)據(jù)庫(kù)可從驅(qū)動(dòng)程序映射表中檢索數(shù)據(jù)，處理過(guò)程數(shù)據(jù)(包括指令)等。
iFIX組態(tài)軟件首先通過(guò)MBE驅(qū)動(dòng)程序軟件接口從現(xiàn)場(chǎng)的Quantum模板中獲取數(shù)據(jù)，存入DIT驅(qū)動(dòng)程序映像表中，iFIX的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)(PDB)通過(guò) SAC程序從DIT表中獲取它所需的數(shù)據(jù)，應(yīng)用軟件 (如 iFIX的畫面運(yùn)行程序、報(bào)表生成程序等 )都通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)軟件從 iFIX內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取來(lái)自過(guò)程硬件的信息，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在工業(yè)流程畫面上動(dòng)態(tài)地顯示現(xiàn)場(chǎng)各過(guò)程硬件的運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)也可以按相反的順序?qū)懟噩F(xiàn)場(chǎng)模板，執(zhí)行控制操作。
2、 應(yīng)用程序的配置：iFIX最重要的功能是為用戶提供了可視化的窗口進(jìn)行過(guò)程信息處理。iFIX在用戶屏幕上提供的圖形化過(guò)程信息，包括原始數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)、報(bào)警、變量字符串、點(diǎn)信息、趨勢(shì)報(bào)警或變量狀態(tài)。圖形應(yīng)用程序的核心是從數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)信息。為了直接顯示數(shù)據(jù)，圖形應(yīng)用程序提供了多樣性的鏈接方式，鏈接可以有多種格式及配置的靈活選擇，對(duì)系統(tǒng)或過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。操作人員使用鏈接也能向數(shù)據(jù)庫(kù)寫數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源來(lái)自iFIX數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)傳輸可以是雙向的。針對(duì)操作員設(shè)定只有運(yùn)行的權(quán)限。
3、iFIX在TRT項(xiàng)目操作站中的實(shí)際應(yīng)用：這次我們?cè)赥RT項(xiàng)目中采用了iFIX3.5中文版。工藝流程如圖所示：
高爐煤氣經(jīng)過(guò)重力除塵器、布袋除塵器、入口蝶閥等閥門后進(jìn)入透平機(jī)入口，通過(guò)導(dǎo)流器使氣體轉(zhuǎn)成軸向進(jìn)入葉柵，氣體在靜葉和動(dòng)葉柵組成的流道中不斷膨脹做功，壓力和溫度逐級(jí)降低，并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能作用于轉(zhuǎn)子，使之旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)電，從透平機(jī)出來(lái)的煤氣進(jìn)入減壓閥組后進(jìn)入工藝管網(wǎng)供用戶使用（本套TRT具有兩個(gè)進(jìn)氣管道和兩個(gè)排氣管道，氣源分別來(lái)自7＃高爐和8＃高爐）。
TRT全自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程如下：
iFIX是自動(dòng)化控制領(lǐng)域技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、用戶口碑甚好的軟件之一，在我津西鋼鐵應(yīng)用相當(dāng)廣泛。下面我結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和iFIX畫面介紹一下起機(jī)和停機(jī)的過(guò)程：
(1) 起機(jī)前的準(zhǔn)備工作：
首先，在現(xiàn)場(chǎng)的水系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、動(dòng)力油系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、發(fā)配電系統(tǒng)全部投入并且信號(hào)正常的情況下，開始氮?dú)庵脫Q操作，在“透平開機(jī)”畫面中，如下圖所示：
點(diǎn)擊“進(jìn)入煤氣置換”按鈕，使其變?yōu)榧t色。確認(rèn)入、出口插板閥關(guān)閉，開啟靜葉、緊急切斷閥、高低壓連通閥、旁通快開閥、開機(jī)身放散管、打開入口插板閥后出口插板閥前的人孔吹掃閥門，充入氮?dú)?，一定時(shí)間后，經(jīng)檢驗(yàn)合格，開始進(jìn)行引煤氣操作。
打開出口插板閥、開出口蝶閥，煤氣此時(shí)從出口管道和旁通快開閥進(jìn)入透平，從機(jī)身放散管試驗(yàn)確認(rèn)全部為煤氣后關(guān)閉旁通快開閥、靜葉、緊急切斷閥，開啟入口插板閥，開啟緊急切斷閥，此時(shí)只有入口電動(dòng)蝶閥、快切閥的均壓閥、旁通快開閥處于全關(guān)，。在“透平開機(jī)”畫面點(diǎn)擊“煤氣置換結(jié)束”按下“存儲(chǔ)復(fù)位”按鈕，（若復(fù)位不成功，需查看停機(jī)畫面查看故障），
成功后在“透平開機(jī)畫面”中點(diǎn)擊“TRT申請(qǐng)啟動(dòng)”，在高爐發(fā)來(lái)“允許啟動(dòng)”信號(hào)后，啟機(jī)條件到此全部滿足。
（2） 起機(jī)：
在“透平開機(jī)”畫面點(diǎn)擊“自開機(jī)”計(jì)算機(jī)進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)畫面：
首先，入口蝶閥逐漸打開，完全打開后，進(jìn)入靜葉調(diào)轉(zhuǎn)速過(guò)程。隨著靜葉的逐漸打開，透平機(jī)的轉(zhuǎn)速也慢慢增高，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定值時(shí)輔泵自動(dòng)停止，主油泵投入使用，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到勵(lì)磁啟動(dòng)時(shí)，可以投入勵(lì)磁。
發(fā)電機(jī)并網(wǎng)采取手觸屏方式進(jìn)行，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“功率調(diào)節(jié)畫面”
隨著靜葉的開啟，功率逐漸上升，待減壓閥組逐漸關(guān)閉后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入“頂壓調(diào)節(jié)畫面”
與高爐確認(rèn)減壓閥組完全關(guān)閉，此時(shí)靜葉自動(dòng)按照頂壓設(shè)定值調(diào)節(jié)頂壓，一臺(tái)透平機(jī)開機(jī)完畢?？蓤?zhí)行第二臺(tái)透平機(jī)的開機(jī)。
（3） 停機(jī)操作：
停機(jī)分為正常停機(jī)和緊急停機(jī)：
在TRT需要檢修或其他原因需要停機(jī)時(shí)按正常停機(jī)處理：首先，正常停機(jī)前先通知高爐注意頂壓變化，并逐步打開減壓閥組。然后進(jìn)入“透平停機(jī)”畫面
點(diǎn)擊停機(jī)按鈕出現(xiàn)緊急停機(jī)和正常停機(jī)選項(xiàng)
選擇正常停機(jī)按鈕，開始功率調(diào)節(jié)。靜葉基本關(guān)閉后，快切閥全關(guān)、靜葉全關(guān)，在正常停機(jī)過(guò)程結(jié)束后，將旁通閥逐漸全關(guān)，一臺(tái)透平機(jī)結(jié)束，再按上述步驟操作另一臺(tái)透平機(jī)，當(dāng)功率逐漸接近“零”時(shí)，勵(lì)磁裝置滅磁，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)解列。
（1） 解列后隨著轉(zhuǎn)速下降主油泵出口壓力慢慢降低，低于設(shè)定值時(shí)注意輔泵應(yīng)自動(dòng)啟動(dòng)。
（2） 當(dāng)轉(zhuǎn)速降到“零”時(shí)掛上盤車，繼續(xù)盤車，直到透平溫度正常。
（3） 將勵(lì)磁裝置恢復(fù)到開機(jī)前的狀態(tài)
正常停機(jī)結(jié)束
緊急停機(jī)：
（1） 在運(yùn)行中如發(fā)生緊急情況，控制系統(tǒng)發(fā)出緊急停機(jī)信號(hào)，使兩臺(tái)快切閥快速關(guān)閉，TRT停機(jī)，同時(shí)旁通快開閥開啟一定的角度。
（2） 發(fā)現(xiàn)有緊急停機(jī)信號(hào)機(jī)組沒有自動(dòng)停機(jī)時(shí)，值班人員應(yīng)訊速手動(dòng)緊急停機(jī)，可按計(jì)算機(jī)緊急停機(jī)按鈕、儀表柜緊急停機(jī)按鈕、手拍危急保安器。
（3） 其它操作與正常停機(jī)解列后相同。
至此TRT發(fā)電機(jī)組的起機(jī)、停機(jī)操作結(jié)束，在我津西鋼鐵使用iFIX所做的畫面應(yīng)用到現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，受到崗位人員及領(lǐng)導(dǎo)的好評(píng)。
四、TRT建成后的效益利用iFIX的先進(jìn)控制技術(shù)，我們完成了對(duì)TRT項(xiàng)目操作站的設(shè)計(jì)與制作，并出色的完成了項(xiàng)目所要求的各項(xiàng)任務(wù)，陜西鼓風(fēng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司的共用型一托二TRT發(fā)電機(jī)組是其在TRT模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，自行研制開發(fā)的第一套兩高爐共用型TRT機(jī)組，該機(jī)組在我津西鋼鐵落成，自2005年8月1日投入運(yùn)行以來(lái)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)過(guò)一次因軟件問(wèn)題影響生的事故，平均日發(fā)電量8.3萬(wàn)度，經(jīng)濟(jì)效益明顯，受到公司領(lǐng)導(dǎo)的肯定。在控制高爐爐頂壓力方面，只有3KPa左右的波動(dòng)，對(duì)促使高爐順行、增產(chǎn)起到了非常好的作用，高爐方面對(duì)此也十分滿意。
[參考文獻(xiàn)]
武漢凱凱自控設(shè)備有限公司 《iFIX軟件在燒結(jié)廠90、75平方米燒結(jié)機(jī)工程中的應(yīng)用》
（河北津西鋼鐵股份有限公司機(jī)動(dòng)處 李海新）
