從昆明鋼鐵控股有限公司本部到距昆明西南方向30公里的處的昆鋼草鋪新區(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)1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(yán)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(yán)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Sinamics GL150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5440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(fù)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(xì)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冗余和故障安全功能的可編程控制器Simatic S7—400H的CPU冗余系統(tǒng),數(shù)據(jù)通訊冗余系統(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系統(tǒng)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
正是因為向昆鋼這樣的很多客戶的回饋,使得西門在多年前就已經(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系統(tǒng)和企業(yè)ERP系統(tǒng),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”。