炼钢系统站室合并集控改造研究与实践

唐山不锈钢有限责任公司设备科 张士慧 姚旭亮

不锈钢公司炼钢3座转炉一次风机系统、烟气及汽化系统由两个站室分别进行监控。随着人员优化降成本的需要，以及智能化建设在公司的推进，自主实施了“微投入”风机汽化站室合并集控的改造，改造过程中积累了管理和技术方面多项经验，为目前推动的动力设备集控到钢轧产线提供了借鉴。集控后值守岗位人员优化，并由值守职责转向巡检职责，提高劳动效率。

随着科技的迅猛发展，工业互联网、大数据、人工智能、云计算等技术加速在冶金行业应用，对优化企业资源配置降低成本、开发新产品工艺优化方面起到了重大作用。

不锈钢公司具有3座转炉，2003年建设投产。在2014年转炉工序增上了LOMAS烟气分析二级自动炼钢技术，炼钢转炉自动化炼钢目前已达到国内先进行列。2019年自主研发了自动出钢技术，为转炉全流程自动化奠定了技术基础。

今年以来随着公司人员优化降成本和智能化建设推进，转炉汽化、风机、水系统辅助工序还是传统的站室单独人工监控，存在信息传递效率低、人工劳效低问题。因此，借助数字化、自动化、信息化手段，辅助工序向主产线集中监控，实现人员优化降成本、信息监控一体化提效率的目标。

1 设备现状及操作

不锈钢公司具有3座100t转炉，应用烟气分析动态控制技术与自动化炼钢技术；3座100tLF精炼炉；1座110t RH精炼炉；3台直弧形1机1流板坯连铸机，年产能力约为300万t。

1.1 转炉风机系统

炼钢风机配置4台风机，目前生产为开3备1，控制室配置三台一级电脑监控，电视监控3台，一台网络硬盘录像机，共28个画面，每班配置岗位3人，进行转炉补炉、风机高低速手动及风机出现故障应急处理倒风机等操作。每班4次对风机及附属设备进行巡检，对煤气呼吸器等安全工器具进行检查，排水器排污每周1次，排水器巡检每班一次，并录入系统。填写风机运行情况及煤气回收数量每炉记录，煤气报警做处置记录、交接班记录、倒阀倒风机记录。

1.2 转炉汽化及烟气系统

负责3座转炉汽化及烟气净化系统、蓄热器站、脱磷转炉的操作及监控。监控电脑分别为1号、2号、3号转炉汽化及烟气6台，脱硫转炉汽化2台，蓄热器站1台，监控电视5台，每班配置岗位4人。对蓄热器水位控制，收汽、送汽调节，对转炉汽化及烟气净化水泵及阀门启停，排污操作。填写设备运行及汽包上水记录，交接班记录、加油记录、压力容器检查记录、倒泵记录。

2 集控目标

将风机、汽化站室合并至现汽化操作室内，安排每班3人屋内值守（每座转炉汽化除尘1人，风机1人，替班人员2人，共计14人）。其他人抽到检修班组承接岗位点检、应急处置和部分检维修作业。

设备异常自动弹出，生产记录（煤气回收、设备工艺状态）自动生成，减少岗位操作强度。岗位记录由自动记录替代后，盯电脑及记录精力节省后，可以进行设备运行曲线分析，从预防性维护角度每班写出设备运行报告，为设备运行管理提供支撑。

转炉主控室远程具有控制风机高速、低速、停止运行三种模式，实现最大限度节能，风机电耗加入转炉班组绩效。

辅助工序操作岗位由现在的操作、巡检、记录职能，随着自动化、信息化、智能化的实施，逐渐过渡到岗位巡检、设备维护，设备运行分析提出维护及改善建议的职责，最终达到设备运行状态可控、可预测的目标。

3 改造思路及技术举措

3.1 改造思路

在历经两年公司创新改善活动基础上，进一步解放思想，通过对标找差距，以极致思维方式开展集控优化工作。以提升生产及设备稳定性、优化人工成本为目标。以最小的投入，提升生产过程信息流转，用设备和系统替代人工操作。采用FMEA、防错、体系评审等管理方法，保证一次性改造到位，一次试车成功，永久稳定运行。

3.2 技术举措

对电脑各个画面根据功能进行整合优化，提升电脑终端显示效率。采用语音播报技术实现生产状态异常、设备报警直接语音提示。采用自动顺序控制和过程控制技术，消除人员手动操作。对于关键设备、事故应急等采用软防错和硬防错手段，消除误操作、误动作的影响，提高系统可靠性。操作电脑和通讯线路供电分为双路，实现通讯和供电双路冗余，提升系统可靠性，采用数据采集和数据库技术，实现生产过程记录自动生成，节省岗位时间。使用硬盘录像机，采用网络传输方式，减少了投资。

4 改造具体实施方案

4.1 画面合并腾空间

集中控制室选择在汽化操作室，原电脑汽化、烟气两个电脑画面合并，实现3座转炉汽化画面集中在一个系统中，保证了汽化电脑切换实现备用，共整合4221变量，167条趋势，2004条报警。节省出来的3个电脑位置，就可以纳风机电脑。

4.2 电视监控网络化节约成本

原模拟画面在风机房装硬盘录像机，在新风机汽化操作室增加电脑，使用现有风机32寸电视显示。风机房16路网络监控画面硬盘录像机放到新风机汽化操作室，使用现有风机32寸电视显示，使用现有光纤传输数据。在硬件投入1000元硬盘录像机的情况下，实现了25个监控画面的搬迁。

4.3 硬防错消隐患

在每座风机监控画面上增加“紧急提枪”“紧急放散”的弹出式确认框，替代风机房现有的应急操作箱。对于事故应急放散操作按钮，采用PLC继电器常闭点控制来替代，实现硬防错连锁。远程控制采用了软、硬防错手段，比人工操作更加可靠。

4.4 双路备用保安全

从风机房到新集控站室，利用备用光纤，实现双路通信线路。电脑及网络设备使用2路UPS供电。实现了电脑、供电、通信线路的双路备用，提高了监控系统抗风险的能力。

4.5 生产及设备异常语音播报

风机汽化操作室集控后，监控设备达到了15台套，生成异常画面报警时，又被岗位忽略问题。编制语音报表软件，在PLC捏编制程序，根据触发条件触发变量，将语音代码写入到WINCC的接口DB块，编制的语音播报VB程序安装到一级电脑上，检查到有语音播报条件后，对应播报语音。风机系统62条报警，汽化34条报警，提高了报警的准确性，减少岗位时刻观察电脑屏幕的劳动强度，消除蜂鸣器报警需要画面确认报警内容的滞后时间，第一时间得到报警信息。

4.6 自动记录提效率

采用数据采集技术，python编程写入到数据库，同时写入到公司服务器excel文件，每天生成一个文件。风机及汽化记录替代了人工填写的记录，减轻岗位劳动强度。通过智能点检网络将数据存储到服务器10.60.2.11的MYSQL数据库，在办公电脑上查询，信号采集周期为1min到1h（根据需求，与自动记录相一致），永久存储，采集代表设备长期变化的趋势（周或月），用于设备的预防性维护。

4.7 PDA数据曲线采集

使用PDA软件实现L1毫秒级数据采集，每10min生成数据文件，通过网络发送到了公司服务器10.60.2.11，数据长期保存，采集PLC所有输入、输出和画面操作数据，部分重要中间数据，用于故障分析各种信号及动作的逻辑关系。便于生产、工艺、设备人员在办公电脑采用PDA分析软件查看生产数据趋势。

4.8 建立智能点检模型

设备运行过程中的异常信息，通过自动采集程序，进行模型计算，对于超出标准值的异常，通过网络自动发送到智能点检数据库，同时发送到企业微信智能点检群，微信智能点检群，实现设备异常在1min内发送到设备操作管理者、设备点检、设备技术人员、设备管理人员及设备维修人员，实现设备异常五级管控。如对回收煤气管道漏采用CO从2%降低到1%的时间进行判断，对机后水封、三通、旁通大型阀门劣化采用打开和关闭时间进行判断。智能点检实施后，风机汽化运行参数及异常实时发送到微信群，共设计了230条规则，设备管理人员及时跟踪采取措施，保设备及时消除隐患。

4.9 转炉远程操作

在转炉一次风机具有自动控制模式（转炉装铁或冶炼高速，出钢低速，溅渣低速）基础上，为了节省电能提高效率，在转炉主控室远程控制一次风机转速的功能。转炉画面设计高速、低速、中速三个按钮，实现远程控制风机高速、低速、停止运行三种模式，实现最大限度节能，风机电耗加入转炉班组绩效。

5 改造效果

风机控制合并到了汽化操作室改造完成以来设备运行稳定，取得了很好的经济效益。近一两年来策划的站室合并费用都在10万元以上（考虑站室新建等土建费用），本次经过方案优化后，仅仅投入了2500元实现了合并的目标。监控手段升级，通过增加了智能点检、自动记录及趋势、语音播报功能，提升了设备状态监控水平。人员优化，风机及汽化值守人员由每班8人降低到6人，共优化8人，节省了人工成本。

在站室合并过程中，采用了很多新思维、新方法，主要自主实施方式，多次优化方案，实现了少投入、零外委、见效快、高可靠的优良效果。