守護“高爐心臟” — 西門子全集成驅(qū)動系統(tǒng)助力昆鋼煉鐵高爐鼓風(fēng)機可靠高效運行
時間：2014-07-22 15:56:39來源：西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域
導(dǎo)語：?世界鋼鐵行業(yè)競爭日趨激烈，中國鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進入了迫切需要轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的關(guān)鍵時期，為了進一步優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造高端產(chǎn)品，昆鋼于2008 年立項興建了位于草鋪新區(qū)2500m3 的煉鐵高爐系統(tǒng)。
從昆明鋼鐵控股有限公司本部到距昆明西南方向30 公里處的昆鋼草鋪新區(qū)，石義偉的昆鋼人之路走得很穩(wěn)很踏實。生在昆鋼、長在昆鋼，歷經(jīng)昆鋼變遷，現(xiàn)在已經(jīng)成長為一名在昆鋼從業(yè)20 年的自動化及傳動系統(tǒng)專家，現(xiàn)任武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司昆鋼草鋪新區(qū)的自動化部部長。他與部里全體成員的任務(wù)就是為昆鋼新區(qū)的電氣設(shè)備的正常運行保駕護航。
世界鋼鐵行業(yè)競爭日趨激烈，中國鋼鐵行業(yè)已經(jīng)進入了迫切需要轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的關(guān)鍵時期，為了進一步優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造高端產(chǎn)品，昆鋼于2008 年立項興建了位于草鋪新區(qū)2500m3 的煉鐵高爐系統(tǒng)。
在新區(qū)建設(shè)初始之際，經(jīng)驗豐富的石義偉面臨著一個巨大的挑戰(zhàn)：如何為新區(qū)一號高爐的鼓風(fēng)機系統(tǒng)選擇既穩(wěn)定可靠、又能最大限度降低企業(yè)運營成本的電氣設(shè)備？
石義偉說道：“在這些設(shè)備中，高爐鼓風(fēng)機之于高爐，就如同心臟之于人體。”高爐鼓風(fēng)機通過壓縮空氣形成具有一定壓力和流量的高爐鼓風(fēng)，再根據(jù)高爐爐況的需要進行風(fēng)壓、風(fēng)量調(diào)節(jié)后將動能輸送至高爐，從而保證高爐的正常冶煉。傳動設(shè)備的穩(wěn)定性對鼓風(fēng)機的正常運行起著至關(guān)重要的作用。
20 年來的工作經(jīng)驗告訴石義偉，高爐風(fēng)機如果出現(xiàn)意外停機，其后果是相當(dāng)嚴重的。如果在高爐渣鐵未出盡時，風(fēng)機出現(xiàn)故障，高爐進風(fēng)裝置會灌渣，影響正常的高爐運行。這種事故的處理時間需要在48 小時以上。即使恢復(fù)生產(chǎn)，爐況調(diào)整也需要持續(xù)較長時間，需要加入大量焦炭，造成生產(chǎn)成本上升，為企業(yè)帶來嚴重的損失。
驅(qū)動產(chǎn)品橫向集成 提升高爐“心臟”可靠性
為了讓高爐鼓風(fēng)機的傳動系統(tǒng)保持穩(wěn)定，讓高爐的“心臟”健康跳動，昆鋼選擇了西門子為高爐鼓風(fēng)機提供傳動設(shè)備。昆鋼新區(qū)一號高爐煉鐵鼓風(fēng)機采用了西門子Simotics 大型同步電動機，其額定功率為40000kw，每秒轉(zhuǎn)速達1500 轉(zhuǎn)。如此高功率的電機如果直接啟動，沒有任何一個電網(wǎng)是可以承受如此巨大的電壓，對電機進行啟動必須采用軟啟動的方式， 電機啟動采用西門子的SinamicsGL150 中壓軟啟動變頻器,從而避免了同步機啟動時對電網(wǎng)造成難以承受的沖擊。變頻器從2011 年12 月開始調(diào)試到2012 年6 月期間高爐開始生產(chǎn)，一共啟動十幾次變頻器，每一次都非常成功地實現(xiàn)了并網(wǎng)運行，對電網(wǎng)基本沒有沖擊，有效地保證了電機的平穩(wěn)啟動和運行。在整個驅(qū)動系統(tǒng)上，此項目還采用了輸入端1500 轉(zhuǎn)，輸出端3770 轉(zhuǎn)的西門子弗蘭德增速齒輪箱和聯(lián)軸器。這個轉(zhuǎn)速可以保證鼓風(fēng)機吸收足夠的空氣并輸出需求的額定值。
“目前，整套西門子提供的鼓風(fēng)機驅(qū)動設(shè)備運行得非常好！”石義偉說到。從2012 年6 月昆鋼草鋪新區(qū)1 號高爐正式啟動后到現(xiàn)在，西門子的驅(qū)動系統(tǒng)橫向完美契合， 使得系統(tǒng)設(shè)備使用率大于99%，從未出現(xiàn)過任何問題，最大限度保證風(fēng)機可靠運行，為高爐的生產(chǎn)給了有力的保證。
石義偉選擇西門子的整套驅(qū)動設(shè)備絕非偶然， 這其中也有一段他與西門子驅(qū)動設(shè)備不解的緣分。
1996年，為了跟上熱火朝天的鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，昆鋼做出了發(fā)展歷史上一個重要的決定。增加鐵水產(chǎn)量，節(jié)能降耗，淘汰小高爐，引進盧森堡ARBED公司的C號高爐以及德國GHH鼓風(fēng)機，并對其進行整體搬遷，建設(shè)昆鋼歷史上的6號高爐。當(dāng)時德國GHH風(fēng)機配置了西門子的變頻軟啟動器和2 套30000千瓦的同步電機。同步電機和變頻器均建造于1977年，到1996年時已經(jīng)應(yīng)用了近20年，但是其精湛的制造工藝以及品質(zhì)，令其仍然保持著完好的運行狀態(tài)。
2009年，由于產(chǎn)品累計使用年限已經(jīng)達到30年，昆鋼決定對GHH風(fēng)機配套變頻器以及自動化控制系統(tǒng)進行全面改造。
此時的石義偉已經(jīng)歷經(jīng)十幾年的歷練，由一名普通的學(xué)徒成長為昆鋼一名優(yōu)秀的電氣自動化工程師。他被委以重任負責(zé)此次6號高爐的全面升級改造。
鋼廠設(shè)備的改造非同一般工廠設(shè)備的改造，設(shè)備停下一天損失都要在千萬元。因此，改造必須在不影響高爐正常生產(chǎn)的前提下進行。這對于西門子的專業(yè)技術(shù)以及產(chǎn)品是個硬考驗。經(jīng)過西門子專家與昆鋼管理層和專家的密切配合、精心組織和詳細規(guī)劃，僅僅用了一周的時間，設(shè)備安裝一步到位、設(shè)備調(diào)試一步到位，在保證生產(chǎn)的同時，完成了GHH風(fēng)機變頻器以及自動化系統(tǒng)的升級改造。改造成功后，GHH風(fēng)機啟動成功率達到100%。如今，在GHH風(fēng)機以及6高爐的各項設(shè)備中，西門子的傳動系統(tǒng)已經(jīng)走過了30多個春秋，依然穩(wěn)健運行。現(xiàn)在乃至未來很長一段時間，這些設(shè)備依然是昆鋼生產(chǎn)的中堅力量。
縱向集成讓數(shù)據(jù)無縫流動
走進昆鋼草鋪新區(qū)的鼓風(fēng)機控制室，抬眼望去左右兩側(cè)分別放著西門子可編程邏輯控制器PLC的控制柜，中間對著高爐鼓風(fēng)機的位置排列著8臺液晶顯示儀，高爐鼓風(fēng)機的所有設(shè)備運行數(shù)據(jù)都在顯示屏上一覽無余。
據(jù)石義偉介紹，為了最大限度地保證鼓風(fēng)機的可靠運行，新區(qū)1號高爐鼓風(fēng)機在控制系統(tǒng)上也選擇了西門子具有故障安全功能的可編程控制器SimaticS7-400H的冗余CPU系統(tǒng)，冗余數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等。
風(fēng)機控制主要實現(xiàn)對主電機勵磁控制，風(fēng)機靜葉及防喘控制，送風(fēng)壓力，送風(fēng)流量等主要指標(biāo)的控制。
新高爐完全解決了控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)之間的通訊和數(shù)據(jù)互聯(lián)，大大節(jié)省了設(shè)備調(diào)試和安裝時間，新項目的安裝調(diào)試過程只花了25天的時間。
全生命周期集成省時省力
就像面對著自己的老朋友，提到西門子的可編程邏輯控制器（PLC），電機、減速機、變頻器、電源適配器，石義偉都是非常的熟悉。他深知盡全力保證風(fēng)機正常運行是他工作的重要使命。統(tǒng)一了系統(tǒng)之后，在系統(tǒng)備品備件方面的儲備相應(yīng)減少了很多，大大節(jié)約了庫存成本。由于驅(qū)動控制系統(tǒng)統(tǒng)一選用了西門子的產(chǎn)品，員工對操作系統(tǒng)的熟悉時間減少，熟悉程度增加，在自動化部的技術(shù)員工僅用一周時間就熟悉了所有設(shè)備的維護和操作，可以完全保證風(fēng)機和高爐的正常運行，這在傳統(tǒng)的模式中是不可想象的。由于采用同一個供應(yīng)商，但凡有些技術(shù)問題需要解決，他會隨時撥打西門子服務(wù)熱線電話，24小時任何時間撥打都有專業(yè)的人士服務(wù)，對于現(xiàn)場中遇到的任何問題他都能夠得到有效幫助。
全集成驅(qū)動系統(tǒng)引入劃時代的變革
正是因為像昆鋼這樣的很多客戶的回饋，使得西門子在多年前就已經(jīng)意識到，將驅(qū)動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)全部整合，形成“全集成驅(qū)動系統(tǒng)”，進而可以實實在在地幫助客戶提高系統(tǒng)的可靠性并提升其經(jīng)濟效益。如今，西門子已經(jīng)完全實現(xiàn)這樣的全集成。
驅(qū)動產(chǎn)品線的橫向集成。不同驅(qū)動產(chǎn)品線的橫向集成，這包括電氣設(shè)備和機械設(shè)備的橫向集成將會成為廣大中國用戶越來越多的選擇。這將會幫助用戶生產(chǎn)出質(zhì)量更高的產(chǎn)品，也將會幫助用戶極大的提高生產(chǎn)效率。同時，這也會極大的降低用戶在售后服務(wù)，以及備品備件方面的投入。
生產(chǎn)和管理的縱向集成。生產(chǎn)和管理的縱向集成，在生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)，所有生產(chǎn)線的現(xiàn)場設(shè)備，從驅(qū)動系統(tǒng)到控制系統(tǒng)，再到上層的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP），能夠做到完全兼容，無縫連接，在生產(chǎn)企業(yè)中沒有信息孤島。此點是實現(xiàn)節(jié)能增效、高效生產(chǎn)的重要前提，也是所有現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)的必由之路。
產(chǎn)品生命周期的集成。西門子可以為客戶提供涵蓋整個產(chǎn)品生命周期的豐富軟件工具和專家服務(wù)：從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)工程，到生產(chǎn)實施，直到服務(wù)。從而可確保優(yōu)秀的性能和更佳投資保護，實現(xiàn)最高生產(chǎn)力、可靠性和效率。通常一個鋼鐵生產(chǎn)線新建項目需要較長時間，如果用戶選擇不同品牌的驅(qū)動產(chǎn)品和技術(shù)平臺，其時間會更長，具體體現(xiàn)在：第一，項目啟動時間差。選擇不同品牌的驅(qū)動系統(tǒng)需要不同的招標(biāo)會議，這會增加項目啟動的時間；第二，項目調(diào)試時間差。選擇不同品牌或技術(shù)平臺的驅(qū)動系統(tǒng)，將使用戶不得不花兩倍以上甚至更多的時間進行不同系統(tǒng)的調(diào)試以及系統(tǒng)間兼容性的調(diào)試；第三，人員培訓(xùn)時間差。為了維護不同的驅(qū)動系統(tǒng)，用戶將不得不配備更多的系統(tǒng)維護工程師，也不得不花更多的時間和投資在人員的培訓(xùn)上，以確保對每個驅(qū)動系統(tǒng)和技術(shù)平臺有所掌握。而所有的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，無不希望在項目立項投資后，能夠馬上進行產(chǎn)品生產(chǎn)，因為晚一天生產(chǎn)，就意味著總投資額0.5%的損失！而西門子的全集成驅(qū)動控制系統(tǒng)，將會幫助用戶極大的縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。
全集成驅(qū)動系統(tǒng)使他的工作變得比以前輕松和高效，這也使他偶爾可以在走出辦公室的那一刻，抬頭看一看美麗的高原藍天白云。石義偉深信集成的科技幫助他守護了高爐的“心臟”。
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