“裝備在役再制造”助力鋼鐵轉型

2014-12-12 09:15:27來源：作者：

    我國鋼鐵工業(yè)正在運行的成千上萬臺設備如何才能更加安全、高效運行？如何才能適應企業(yè)轉型需要？

    11月18日，被專家們稱為“裝備在役再制造”的一項研究課題，在2014鋼鐵行業(yè)技術創(chuàng)新大會上引起了與會代表的濃厚興趣。由冶金自動化研究設計院總工程師李崇堅披露的這項研究成果，由中國工程院、國家自然科學基金委員會共同立項，是中國工程科技中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究項目“冶金流程工業(yè)機械裝備智能化與在役再制造工程戰(zhàn)略研究”中的一個重要課題。

    再制造有助提升競爭力

    經過一段時期的發(fā)展，目前我國大中型鋼鐵企業(yè)主體設備已經達到國際先進水平，部分裝備達到世界領先水平。目前世界最現代化的冶金裝備幾乎都在中國，如5500m3的高爐、5500mm大型寬厚板軋機、2250mm寬帶鋼熱連軋機、2180mm寬帶鋼冷連軋機等。

    但同時不容忽視的是，我國鋼鐵工業(yè)產能嚴重過剩，產能利用率在70%左右。節(jié)能減排任務艱巨，一些地區(qū)鋼鐵污染排放已經超出環(huán)境承載能力，與國家節(jié)能環(huán)保要求比，有明顯差距。與國外先進的冶金裝備相比，國內在役冶金裝備大多數沒有信息檢測和故障診斷系統(tǒng)；引進裝備和少量國產裝備具備遠程監(jiān)控系統(tǒng)，但多數沒有使用；引進裝備的信息與工藝結合應用不充分等。

    當前尤其突出的問題是：由于產能過剩，企業(yè)利潤下降，設備維護和備件更新面臨困難，大量冶金機械設備“帶病工作”，一些企業(yè)主管裝備的領導和部門形容自己是坐在“火山”上；生產消耗大，包括金屬損失多，軋輥等操作更換件消耗大，軸承等機電設備備件消耗大，油、水、電、燃氣等能源介質消耗大；產品質量不穩(wěn)定，主要是高端產品的性能和質量不穩(wěn)定；產品特色不夠，同質化嚴重，在國際市場的競爭力不夠。

    如何解決上述問題？“裝備在役再制造”是重要路徑之一。

    所謂“裝備在役再制造”，就是運用信息化、智能化技術對在線運行的裝備進行技術改造。“裝備在役再制造”一般要達到4個目的：一是實現冶金機械裝備的安全、健康運行；二是促進裝備與生產工藝匹配，實現系統(tǒng)的高效運行；三是促進冶金生產節(jié)能減排；四是適應鋼鐵產業(yè)的轉型，即由規(guī)模化向定制化轉型。

    五大案例見證再制造成績

    據李崇堅介紹，近年來，我國鋼鐵企業(yè)和相關裝備制造企業(yè)合作，在“裝備在役再制造”方面取得了不俗的成績。

    案例一：陜鼓能動機械遠程監(jiān)測診斷中心。陜鼓在冶金、石化、石油、化工等多個領域的數百套機組已經實現了遠程在線監(jiān)測及故障分析診斷。目前可監(jiān)測的用戶及機組數量規(guī)模達到100多家用戶、300余臺套的機組，其中冶金行業(yè)的用戶數、機組總數均占到總量的50%以上；已累計完成各類診斷、監(jiān)測建議報告5000余份，預測解決故障1500余起，解決重大疑難振動故障30余起。

    案例二：武鋼冶金裝備“萬點受控”工程。武鋼對生產過程的設備狀態(tài)進行監(jiān)測、分析和管理，掌握設備運行狀態(tài)和劣化趨勢，實現預知維修、設備狀態(tài)受控。主要生產設備作業(yè)率平均水平達到了87.03%，作業(yè)率提高了8.8%，事故及故障率降低了13.92%。

    案例三：冶金起重機運行安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。中鋼集團完成的冶金起重機運行安全臨近管理系統(tǒng)，集成傳感器、網絡、信息處理、數據存儲、智能監(jiān)測和預報等技術，對起重機運行參數和狀態(tài)信息進行實時處理和控制，對鋼絲繩進行使用強度分析和疲勞預測，延長了使用壽命。該系統(tǒng)已在武鋼、首鋼應用，提升了冶金起重機的安全，社會經濟效益顯著。

    案例四：電機系統(tǒng)節(jié)能。鼓風機、除塵風機、冷卻水泵、加熱爐風機、除鱗水泵等采用變頻調速可以節(jié)能20%~50%。冶金行業(yè)能動機械（風機、水泵、壓縮機）已普遍推廣變頻技術。寶鋼全廠共有2000余臺各類風機，裝機容量約32萬千瓦，平均節(jié)能率按10%計算，年節(jié)能達到2億千瓦時；寶鋼約有300套水系統(tǒng)，裝機容量達到60萬千瓦，根據經驗節(jié)能率按20%計算，年節(jié)電9億千瓦時，節(jié)能效益逾5億元。

    案例五：寶鋼建立客戶驅動的現代冶金企業(yè)集成制造。我國鋼鐵產業(yè)模式面臨重大轉變，由大規(guī)模生產轉為面向用戶的規(guī)?；ㄖ?。這種轉變要求采用數字化、網絡化、智能化技術，使規(guī)模制造與定制化有機地融為一體。寶鋼建立客戶驅動的現代冶金企業(yè)集成制造（類似德國的工業(yè)4.0），前端與企業(yè)經營管理系統(tǒng)，后端與各產線區(qū)域控制系統(tǒng)、加工中心等共計49套系統(tǒng)無縫集成，實現了從客戶需求、企業(yè)經營管理到現場制造執(zhí)行的一體化管控模式，對大型冶金企業(yè)降低生產成本、提高成材率、降低能耗等起到了積極作用。

    “錢緊”局面如何開展再制造

    “裝備在役再制造”是要花錢的，在“錢緊”的困難局面下，如何開展“裝備在役再制造”？會上，李崇堅代表課題組對此發(fā)表了看法。

    首先是為保證設備安全、健康、長壽的在役冶金機械裝備監(jiān)控智能化改造，這是企業(yè)錢再緊也要進行的，投入產出效益也比較好。
可優(yōu)先選擇的技術有：設備狀態(tài)檢測、傳感器技術，能效信息檢測技術，信息傳輸、網絡通信技術，信息處理、數據挖掘技術，故障診斷、健康狀態(tài)評估，專家系統(tǒng)，遠程在線檢測技術。

    其次是為提高能效的在役冶金機械裝備與工藝匹配改造，這是在節(jié)能壓力日趨增大的形勢下，相當一部分企業(yè)的重要選擇。

    這方面可選擇的技術有：系統(tǒng)能效監(jiān)測技術，冶金生產工藝能效數據評估技術，設備設計與生產實際匹配的評估與改進，改變設備運行狀態(tài)的技術措施，設備運行狀態(tài)與生產實際匹配的評估與改進，設備工藝系統(tǒng)的能效優(yōu)化。

    再其次是為提高整體系統(tǒng)能效的在役冶金機械裝備改造。這方面主要的技術包括推廣節(jié)能高效的能動機械，如推廣電機變頻節(jié)能技術等；適應鋼鐵生產節(jié)能減排、產業(yè)模式轉變的裝備改造等。

    此外，為適應裝備智能化、工藝智能化，企業(yè)還須研發(fā)一些技術，并同時注意以下幾個方面：一是應從技術層面弄清需要哪些技術；二是從系統(tǒng)工藝能效出發(fā)，修改設備設計規(guī)范、標準；三是安排技術樣板示范、應用工程示范、工廠示范等樣板工程；四是應建立設備制造廠監(jiān)控、用戶設備監(jiān)控、第三方監(jiān)控等；五是加強設備健康管理、能效管理等。

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