“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鋼鐵行業技術創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展戰略研究項目“冶金流程工業機械裝備智能化與在役再制造工程戰略研究”中的一個重要課題。

    再制造有助提升競爭力

    經過一段時期的發展，目前我國大中型鋼鐵企業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，我國鋼鐵工業產能嚴重過剩，產能利用率在70%左右。節能減排任務艱巨，一些地區鋼鐵污染排放已經超出環境承載能力，與國家節能環保要求比，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；引進裝備和少量國產裝備具備遠程監控系統，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；產品質量不穩定，主要是高端產品的性能和質量不穩定；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，實現系統的高效運行；三是促進冶金生產節能減排；四是適應鋼鐵產業的轉型，即由規模化向定制化轉型。

    五大案例見證再制造成績

    據李崇堅介紹，近年來，我國鋼鐵企業和相關裝備制造企業合作，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測及故障分析診斷。目前可監測的用戶及機組數量規模達到100多家用戶、300余臺套的機組，其中冶金行業的用戶數、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進行監測、分析和管理，掌握設備運行狀態和劣化趨勢，實現預知維修、設備狀態受控。主要生產設備作業率平均水平達到了87.03%，作業率提高了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控管理系統。中鋼集團完成的冶金起重機運行安全臨近管理系統，集成傳感器、網絡、信息處理、數據存儲、智能監測和預報等技術，對起重機運行參數和狀態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：電機系統節能。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能20%~50%。冶金行業能動機械（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，平均節能率按10%計算，年節能達到2億千瓦時；寶鋼約有300套水系統，裝機容量達到60萬千瓦，根據經驗節能率按20%計算，年節電9億千瓦時，節能效益逾5億元。

    案例五：寶鋼建立客戶驅動的現代冶金企業集成制造。我國鋼鐵產業模式面臨重大轉變，由大規模生產轉為面向用戶的規模化定制。這種轉變要求采用數字化、網絡化、智能化技術，使規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集成制造（類似德國的工業4.0），前端與企業經營管理系統，后端與各產線區域控制系統、加工中心等共計49套系統無縫集成，實現了從客戶需求、企業經營管理到現場制造執行的一體化管控模式，對大型冶金企業降低生產成本、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控智能化改造，這是企業錢再緊也要進行的，投入產出效益也比較好。
可優先選擇的技術有：設備狀態檢測、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、健康狀態評估，專家系統，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，這是在節能壓力日趨增大的形勢下，相當一部分企業的重要選擇。

    這方面可選擇的技術有：系統能效監測技術，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，改變設備運行狀態的技術措施，設備運行狀態與生產實際匹配的評估與改進，設備工藝系統的能效優化。

    再其次是為提高整體系統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能高效的能動機械，如推廣電機變頻節能技術等；適應鋼鐵生產節能減排、產業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，企業還須研發一些技術，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；二是從系統工藝能效出發，修改設備設計規范、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控、用戶設備監控、第三方監控等；五是加強設備健康管理、能效管理等。

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