煉鋼系統站室合并集控改造研究與實踐

唐山不銹鋼有限責任公司設備科 張士慧 姚旭亮

不銹鋼公司煉鋼3座轉爐一次風機系統、煙氣及汽化系統由兩個站室分別進行監控。隨著人員優化降成本的需要，以及智能化建設在公司的推進，自主實施了“微投入”風機汽化站室合并集控的改造，改造過程中積累了管理和技術方面多項經驗，為目前推動的動力設備集控到鋼軋產線提供了借鑒。集控后值守崗位人員優化，并由值守職責轉向巡檢職責，提高勞動效率。

隨著科技的迅猛發展，工業互聯網、大數據、人工智能、云計算等技術加速在冶金行業應用，對優化企業資源配置降低成本、開發新產品工藝優化方面起到了重大作用。

不銹鋼公司具有3座轉爐，2003年建設投產。在2014年轉爐工序增上了LOMAS煙氣分析二級自動煉鋼技術，煉鋼轉爐自動化煉鋼目前已達到國內先進行列。2019年自主研發了自動出鋼技術，為轉爐全流程自動化奠定了技術基礎。

今年以來隨著公司人員優化降成本和智能化建設推進，轉爐汽化、風機、水系統輔助工序還是傳統的站室單獨人工監控，存在信息傳遞效率低、人工勞效低問題。因此，借助數字化、自動化、信息化手段，輔助工序向主產線集中監控，實現人員優化降成本、信息監控一體化提效率的目標。

1 設備現狀及操作

不銹鋼公司具有3座100t轉爐，應用煙氣分析動態控制技術與自動化煉鋼技術；3座100tLF精煉爐；1座110t RH精煉爐；3臺直弧形1機1流板坯連鑄機，年產能力約為300萬t。

1.1 轉爐風機系統

煉鋼風機配置4臺風機，目前生產為開3備1，控制室配置三臺一級電腦監控，電視監控3臺，一臺網絡硬盤錄像機，共28個畫面，每班配置崗位3人，進行轉爐補爐、風機高低速手動及風機出現故障應急處理倒風機等操作。每班4次對風機及附屬設備進行巡檢，對煤氣呼吸器等安全工器具進行檢查，排水器排污每周1次，排水器巡檢每班一次，并錄入系統。填寫風機運行情況及煤氣回收數量每爐記錄，煤氣報警做處置記錄、交接班記錄、倒閥倒風機記錄。

1.2 轉爐汽化及煙氣系統

負責3座轉爐汽化及煙氣凈化系統、蓄熱器站、脫磷轉爐的操作及監控。監控電腦分別為1號、2號、3號轉爐汽化及煙氣6臺，脫硫轉爐汽化2臺，蓄熱器站1臺，監控電視5臺，每班配置崗位4人。對蓄熱器水位控制，收汽、送汽調節，對轉爐汽化及煙氣凈化水泵及閥門啟停，排污操作。填寫設備運行及汽包上水記錄，交接班記錄、加油記錄、壓力容器檢查記錄、倒泵記錄。

2 集控目標

將風機、汽化站室合并至現汽化操作室內，安排每班3人屋內值守（每座轉爐汽化除塵1人，風機1人，替班人員2人，共計14人）。其他人抽到檢修班組承接崗位點檢、應急處置和部分檢維修作業。

設備異常自動彈出，生產記錄（煤氣回收、設備工藝狀態）自動生成，減少崗位操作強度。崗位記錄由自動記錄替代后，盯電腦及記錄精力節省后，可以進行設備運行曲線分析，從預防性維護角度每班寫出設備運行報告，為設備運行管理提供支撐。

轉爐主控室遠程具有控制風機高速、低速、停止運行三種模式，實現最大限度節能，風機電耗加入轉爐班組績效。

輔助工序操作崗位由現在的操作、巡檢、記錄職能，隨著自動化、信息化、智能化的實施，逐漸過渡到崗位巡檢、設備維護，設備運行分析提出維護及改善建議的職責，最終達到設備運行狀態可控、可預測的目標。

3 改造思路及技術舉措

3.1 改造思路

在歷經兩年公司創新改善活動基礎上，進一步解放思想，通過對標找差距，以極致思維方式開展集控優化工作。以提升生產及設備穩定性、優化人工成本為目標。以最小的投入，提升生產過程信息流轉，用設備和系統替代人工操作。采用FMEA、防錯、體系評審等管理方法，保證一次性改造到位，一次試車成功，永久穩定運行。

3.2 技術舉措

對電腦各個畫面根據功能進行整合優化，提升電腦終端顯示效率。采用語音播報技術實現生產狀態異常、設備報警直接語音提示。采用自動順序控制和過程控制技術，消除人員手動操作。對于關鍵設備、事故應急等采用軟防錯和硬防錯手段，消除誤操作、誤動作的影響，提高系統可靠性。操作電腦和通訊線路供電分為雙路，實現通訊和供電雙路冗余，提升系統可靠性，采用數據采集和數據庫技術，實現生產過程記錄自動生成，節省崗位時間。使用硬盤錄像機，采用網絡傳輸方式，減少了投資。

4 改造具體實施方案

4.1 畫面合并騰空間

集中控制室選擇在汽化操作室，原電腦汽化、煙氣兩個電腦畫面合并，實現3座轉爐汽化畫面集中在一個系統中，保證了汽化電腦切換實現備用，共整合4221變量，167條趨勢，2004條報警。節省出來的3個電腦位置，就可以納風機電腦。

4.2 電視監控網絡化節約成本

原模擬畫面在風機房裝硬盤錄像機，在新風機汽化操作室增加電腦，使用現有風機32寸電視顯示。風機房16路網絡監控畫面硬盤錄像機放到新風機汽化操作室，使用現有風機32寸電視顯示，使用現有光纖傳輸數據。在硬件投入1000元硬盤錄像機的情況下，實現了25個監控畫面的搬遷。

4.3 硬防錯消隱患

在每座風機監控畫面上增加“緊急提槍”“緊急放散”的彈出式確認框，替代風機房現有的應急操作箱。對于事故應急放散操作按鈕，采用PLC繼電器常閉點控制來替代，實現硬防錯連鎖。遠程控制采用了軟、硬防錯手段，比人工操作更加可靠。

4.4 雙路備用保安全

從風機房到新集控站室，利用備用光纖，實現雙路通信線路。電腦及網絡設備使用2路UPS供電。實現了電腦、供電、通信線路的雙路備用，提高了監控系統抗風險的能力。

4.5 生產及設備異常語音播報

風機汽化操作室集控后，監控設備達到了15臺套，生成異常畫面報警時，又被崗位忽略問題。編制語音報表軟件，在PLC捏編制程序，根據觸發條件觸發變量，將語音代碼寫入到WINCC的接口DB塊，編制的語音播報VB程序安裝到一級電腦上，檢查到有語音播報條件后，對應播報語音。風機系統62條報警，汽化34條報警，提高了報警的準確性，減少崗位時刻觀察電腦屏幕的勞動強度，消除蜂鳴器報警需要畫面確認報警內容的滯后時間，第一時間得到報警信息。

4.6 自動記錄提效率

采用數據采集技術，python編程寫入到數據庫，同時寫入到公司服務器excel文件，每天生成一個文件。風機及汽化記錄替代了人工填寫的記錄，減輕崗位勞動強度。通過智能點檢網絡將數據存儲到服務器10.60.2.11的MYSQL數據庫，在辦公電腦上查詢，信號采集周期為1min到1h（根據需求，與自動記錄相一致），永久存儲，采集代表設備長期變化的趨勢（周或月），用于設備的預防性維護。

4.7 PDA數據曲線采集

使用PDA軟件實現L1毫秒級數據采集，每10min生成數據文件，通過網絡發送到了公司服務器10.60.2.11，數據長期保存，采集PLC所有輸入、輸出和畫面操作數據，部分重要中間數據，用于故障分析各種信號及動作的邏輯關系。便于生產、工藝、設備人員在辦公電腦采用PDA分析軟件查看生產數據趨勢。

4.8 建立智能點檢模型

設備運行過程中的異常信息，通過自動采集程序，進行模型計算，對于超出標準值的異常，通過網絡自動發送到智能點檢數據庫，同時發送到企業微信智能點檢群，微信智能點檢群，實現設備異常在1min內發送到設備操作管理者、設備點檢、設備技術人員、設備管理人員及設備維修人員，實現設備異常五級管控。如對回收煤氣管道漏采用CO從2%降低到1%的時間進行判斷，對機后水封、三通、旁通大型閥門劣化采用打開和關閉時間進行判斷。智能點檢實施后，風機汽化運行參數及異常實時發送到微信群，共設計了230條規則，設備管理人員及時跟蹤采取措施，保設備及時消除隱患。

4.9 轉爐遠程操作

在轉爐一次風機具有自動控制模式（轉爐裝鐵或冶煉高速，出鋼低速，濺渣低速）基礎上，為了節省電能提高效率，在轉爐主控室遠程控制一次風機轉速的功能。轉爐畫面設計高速、低速、中速三個按鈕，實現遠程控制風機高速、低速、停止運行三種模式，實現最大限度節能，風機電耗加入轉爐班組績效。

5 改造效果

風機控制合并到了汽化操作室改造完成以來設備運行穩定，取得了很好的經濟效益。近一兩年來策劃的站室合并費用都在10萬元以上（考慮站室新建等土建費用），本次經過方案優化后，僅僅投入了2500元實現了合并的目標。監控手段升級，通過增加了智能點檢、自動記錄及趨勢、語音播報功能，提升了設備狀態監控水平。人員優化，風機及汽化值守人員由每班8人降低到6人，共優化8人，節省了人工成本。

在站室合并過程中，采用了很多新思維、新方法，主要自主實施方式，多次優化方案，實現了少投入、零外委、見效快、高可靠的優良效果。