利用GE Fanuc iFIX完成對TRT發(fā)電項目操作站的設計與制作一、引言現(xiàn)代高爐爐頂壓力高達0.15-0.25MPa，爐頂煤氣中存有大量勢能。高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置（Blast-FurnaceTop Pressure Recovery Turbine Unit），簡稱TRT，就是利用高爐爐頂?shù)挠鄩河酂幔瑢⒏郀t煤氣導入透平膨脹機作功，驅動發(fā)電機發(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機（集團）公司生產的共用型一托二TRT發(fā)電機組的企業(yè)，自2005年8月1日投入運行以來，機組運行穩(wěn)定，經(jīng)濟效益明顯，達到了預期的設計效果。
津西所用的共用型一托二TRT發(fā)電裝置由透平主機系統(tǒng)、高低壓發(fā)配電系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、大型閥門系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)八大部分組成。
TRT發(fā)電裝置如圖所示：
二、GE Fanuc iFIX 軟件的特點通過在我們津西鋼鐵股份有限公司多處控制系統(tǒng)中采用iFIX的實際應用，我深深地感到iFIX軟件具有許多優(yōu)點：
1．iFIX軟件功能強大，對控制系統(tǒng)中所要求實現(xiàn)的控制功能都能實現(xiàn)。
2．內嵌VBA(Visual Basic for Application)編程，簡便易學。在不需要懂得很多VBA編程技巧的情況下，也能發(fā)揮出強大功能。
3．畫面功能非常強大，iFIX軟件包含大量圖形工具，使用戶能夠快速簡單地開發(fā)系統(tǒng)。
4．集成發(fā)展環(huán)境：Workspace TM ，應用十分靈活、方便。
5．增強的網(wǎng)絡功能 ，為系統(tǒng)提供靈活的可擴展性。
6．iFIX采用許多工業(yè)標準技術，保證其開放性和可擴展性，使得系統(tǒng)的開發(fā)和集成變得十分簡便。
7．增強的安全性和可靠性。
三、 iFIX 軟件在TRT項目操作站中的應用在此項目中我們采用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，適合監(jiān)控系統(tǒng)運行時要求安全、穩(wěn)定的要求。iFIX采用了開放式的系統(tǒng)結構，并運用了微軟的一些工業(yè)標準技術可以在很短的時間內就可以開發(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)絡及設備驅動的配置：利用工業(yè)以太網(wǎng)使PLC與下位機之間通訊，軟件采用了iFIX3.5，利用MBE驅動程序從設備獲取數(shù)據(jù)。iFIX軟件提供與PLC等硬件設備的接口，可將數(shù)據(jù)從寄存器中讀出。在SCU配置窗口設置用MBE-MODBUS Ethernet 7.17，并在CONFIGURE I/O DRIVERS 列表中選擇安裝。iFIX數(shù)據(jù)庫可從驅動程序映射表中檢索數(shù)據(jù)，處理過程數(shù)據(jù)(包括指令)等。
iFIX組態(tài)軟件首先通過MBE驅動程序軟件接口從現(xiàn)場的Quantum模板中獲取數(shù)據(jù)，存入DIT驅動程序映像表中，iFIX的內部數(shù)據(jù)庫(PDB)通過 SAC程序從DIT表中獲取它所需的數(shù)據(jù)，應用軟件 (如 iFIX的畫面運行程序、報表生成程序等 )都通過內部數(shù)據(jù)庫訪問軟件從 iFIX內部數(shù)據(jù)庫中獲取來自過程硬件的信息，這樣就可以實現(xiàn)在工業(yè)流程畫面上動態(tài)地顯示現(xiàn)場各過程硬件的運行狀態(tài)，數(shù)據(jù)也可以按相反的順序寫回現(xiàn)場模板，執(zhí)行控制操作。
2、 應用程序的配置：iFIX最重要的功能是為用戶提供了可視化的窗口進行過程信息處理。iFIX在用戶屏幕上提供的圖形化過程信息，包括原始數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)、報警、變量字符串、點信息、趨勢報警或變量狀態(tài)。圖形應用程序的核心是從數(shù)據(jù)庫訪問信息。為了直接顯示數(shù)據(jù)，圖形應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，對系統(tǒng)或過程數(shù)據(jù)進行顯示。操作人員使用鏈接也能向數(shù)據(jù)庫寫數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源來自iFIX數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)傳輸可以是雙向的。針對操作員設定只有運行的權限。
3、iFIX在TRT項目操作站中的實際應用：這次我們在TRT項目中采用了iFIX3.5中文版。工藝流程如圖所示：
高爐煤氣經(jīng)過重力除塵器、布袋除塵器、入口蝶閥等閥門后進入透平機入口，通過導流器使氣體轉成軸向進入葉柵，氣體在靜葉和動葉柵組成的流道中不斷膨脹做功，壓力和溫度逐級降低，并轉化為動能作用于轉子，使之旋轉，轉子通過聯(lián)軸器帶動發(fā)電，從透平機出來的煤氣進入減壓閥組后進入工藝管網(wǎng)供用戶使用（本套TRT具有兩個進氣管道和兩個排氣管道，氣源分別來自7＃高爐和8＃高爐）。
TRT全自動啟動過程如下：
iFIX是自動化控制領域技術成熟、運行穩(wěn)定、用戶口碑甚好的軟件之一，在我津西鋼鐵應用相當廣泛。下面我結合現(xiàn)場設備和iFIX畫面介紹一下起機和停機的過程：
(1) 起機前的準備工作：
首先，在現(xiàn)場的水系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、發(fā)配電系統(tǒng)全部投入并且信號正常的情況下，開始氮氣置換操作，在“透平開機”畫面中，如下圖所示：
點擊“進入煤氣置換”按鈕，使其變?yōu)榧t色。確認入、出口插板閥關閉，開啟靜葉、緊急切斷閥、高低壓連通閥、旁通快開閥、開機身放散管、打開入口插板閥后出口插板閥前的人孔吹掃閥門，充入氮氣，一定時間后，經(jīng)檢驗合格，開始進行引煤氣操作。
打開出口插板閥、開出口蝶閥，煤氣此時從出口管道和旁通快開閥進入透平，從機身放散管試驗確認全部為煤氣后關閉旁通快開閥、靜葉、緊急切斷閥，開啟入口插板閥，開啟緊急切斷閥，此時只有入口電動蝶閥、快切閥的均壓閥、旁通快開閥處于全關，。在“透平開機”畫面點擊“煤氣置換結束”按下“存儲復位”按鈕，（若復位不成功，需查看停機畫面查看故障），
成功后在“透平開機畫面”中點擊“TRT申請啟動”，在高爐發(fā)來“允許啟動”信號后，啟機條件到此全部滿足。
（2） 起機：
在“透平開機”畫面點擊“自開機”計算機進入轉速調節(jié)畫面：
首先，入口蝶閥逐漸打開，完全打開后，進入靜葉調轉速過程。隨著靜葉的逐漸打開，透平機的轉速也慢慢增高，當轉速超過設定值時輔泵自動停止，主油泵投入使用，當轉速達到勵磁啟動時，可以投入勵磁。
發(fā)電機并網(wǎng)采取手觸屏方式進行，在發(fā)電機并網(wǎng)后，系統(tǒng)自動進入“功率調節(jié)畫面”
隨著靜葉的開啟，功率逐漸上升，待減壓閥組逐漸關閉后系統(tǒng)自動進入“頂壓調節(jié)畫面”
與高爐確認減壓閥組完全關閉，此時靜葉自動按照頂壓設定值調節(jié)頂壓，一臺透平機開機完畢?？蓤?zhí)行第二臺透平機的開機。
（3） 停機操作：
停機分為正常停機和緊急停機：
在TRT需要檢修或其他原因需要停機時按正常停機處理：首先，正常停機前先通知高爐注意頂壓變化，并逐步打開減壓閥組。然后進入“透平停機”畫面
點擊停機按鈕出現(xiàn)緊急停機和正常停機選項
選擇正常停機按鈕，開始功率調節(jié)。靜葉基本關閉后，快切閥全關、靜葉全關，在正常停機過程結束后，將旁通閥逐漸全關，一臺透平機結束，再按上述步驟操作另一臺透平機，當功率逐漸接近“零”時，勵磁裝置滅磁，發(fā)電機與電網(wǎng)解列。
（1） 解列后隨著轉速下降主油泵出口壓力慢慢降低，低于設定值時注意輔泵應自動啟動。
（2） 當轉速降到“零”時掛上盤車，繼續(xù)盤車，直到透平溫度正常。
（3） 將勵磁裝置恢復到開機前的狀態(tài)
正常停機結束
緊急停機：
（1） 在運行中如發(fā)生緊急情況，控制系統(tǒng)發(fā)出緊急停機信號，使兩臺快切閥快速關閉，TRT停機，同時旁通快開閥開啟一定的角度。
（2） 發(fā)現(xiàn)有緊急停機信號機組沒有自動停機時，值班人員應訊速手動緊急停機，可按計算機緊急停機按鈕、儀表柜緊急停機按鈕、手拍危急保安器。
（3） 其它操作與正常停機解列后相同。
至此TRT發(fā)電機組的起機、停機操作結束，在我津西鋼鐵使用iFIX所做的畫面應用到現(xiàn)在系統(tǒng)運行穩(wěn)定，受到崗位人員及領導的好評。
四、TRT建成后的效益利用iFIX的先進控制技術，我們完成了對TRT項目操作站的設計與制作，并出色的完成了項目所要求的各項任務，陜西鼓風機（集團）有限公司的共用型一托二TRT發(fā)電機組是其在TRT模擬試驗的基礎上，吸收國內外先進技術，自行研制開發(fā)的第一套兩高爐共用型TRT機組，該機組在我津西鋼鐵落成，自2005年8月1日投入運行以來，機組運行穩(wěn)定，未出現(xiàn)過一次因軟件問題影響生的事故，平均日發(fā)電量8.3萬度，經(jīng)濟效益明顯，受到公司領導的肯定。在控制高爐爐頂壓力方面，只有3KPa左右的波動，對促使高爐順行、增產起到了非常好的作用，高爐方面對此也十分滿意。
[參考文獻]
武漢凱凱自控設備有限公司 《iFIX軟件在燒結廠90、75平方米燒結機工程中的應用》
（河北津西鋼鐵股份有限公司機動處 李海新）
