西門子全集成驅動系統(tǒng)守護“高爐心臟”

從昆明鋼鐵控股有限公司本部到距昆明西南方向30km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，歷經昆鋼變遷，現在已經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就是為昆鋼新區(qū)的電氣設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)已經進入了迫切需要轉變發(fā)展方式的關鍵時期，為了進一步優(yōu)化產品結構、制造高端產品，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)建設初始之際，經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)運營成本的電氣設備？

石義偉說道，“在這些設備中，高爐鼓風機之于高爐，就如同心臟之于人體。”高爐鼓風機通過壓縮空氣形成具有一定壓力和流量的高爐鼓風，再根據高爐爐況的需要進行風壓、風量調節(jié)后將動能輸送至高爐，從而保證高爐的正常冶煉。傳動設備的穩(wěn)定性對鼓風機的正常運行起著至關重要的作用。

20年來的工作經驗告訴石義偉，高爐風機如果出現意外停機，其后果是相當嚴重的。如果在高爐渣鐵未出盡時，風機出現故障，高爐進風裝置會灌渣，影響正常的高爐運行。這種事故的處理時間需要在 48h以上。即使恢復生產，爐況調整也需要持續(xù)較長時間，需要加入大量焦炭，造成生產成本上升，為企業(yè)帶來嚴重的損失。

驅動產品橫向集成提升高爐“心臟”可靠性

為了讓高爐鼓風機的傳動系統(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機提供傳動設備。昆鋼新區(qū)一號高爐煉鐵鼓風機采用了西門子Simotics大型同步電動機，其額定功率為40000kW，每秒轉速達1500轉。如此高功率的電機如果直接啟動，沒有任何一個電網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造成難以承受的沖擊。

變頻器從2011年12月開始調試到2012年6月期間高爐開始生產，一共啟動十幾次變頻器，每一次都非常成功地實現了并網運行，對電網基本沒有沖擊，有效地保證了電機的平穩(wěn)啟動和運行。在整個驅動系統(tǒng)上，此項目還采用了輸入端1500轉，輸出端5440轉的西門子弗蘭德增速齒輪箱和聯(lián)軸器。這個轉速可以保證鼓風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機驅動設備運行得非常好！”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在，西門子的驅動系統(tǒng)橫向完美契合，使得系統(tǒng)設備使用率大于99%，從未出現過任何問題，最大限度保證風機可靠運行，為高爐的生產給了有力的保證。

石義偉選擇西門子的整套驅動設備絕非偶然，這其中也有一段他與西門子驅動設備不解的緣分。

1996年，為了跟上熱火朝天的鋼鐵產業(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鼓風機，并對其進行整體搬遷，建設昆鋼歷史上的6號高爐。當時德國GHH風機配置了西門子的變頻軟啟動器和2套30000kW的同步電機。同步電機和變頻器均建造于1977年，到1996年時已經應用了近20年，但是其精湛的制造工藝以及品質，令其仍然保持著完好的運行狀態(tài)。

2009年，由于產品累計使用年限已經達到30年，昆鋼決定對GHH風機配套變頻器以及自動化控制系統(tǒng)進行全面改造。此時的石義偉已經歷經十幾年的歷練，由一名普通的學徒成長為昆鋼一名優(yōu)秀的電氣自動化工程師。他被委以重任負責此次6號高爐的全面升級改造。

鋼廠設備的改造非同一般工廠設備的改造，設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的前提下進行。這對于西門子的專業(yè)技術以及產品是個硬考驗。經過西門子專家與昆鋼管理層和專家的密切配合、精心組織和詳細規(guī)劃，僅僅用了一周的時間，設備安裝一步到位、設備調試一步到位，在保證生產的同時，完成了GHH風機變頻器以及自動化系統(tǒng)的升級改造。改造成功后，GHH風機啟動成功率達到100%。如今，在GHH風機以及6高爐的各項設備中，西門子的傳動系統(tǒng)已經走過了30多個春秋，依然穩(wěn)健運行。現在乃至未來很長一段時間，這些設備依然是昆鋼生產的中堅力量。

縱向集成讓數據無縫流動

走進昆鋼草鋪新區(qū)的鼓風機控制室，抬眼望去左右兩側分別放著西門子可編程邏輯控制器PLC的控制柜，中間對著高爐鼓風機的位置排列著8臺液晶顯示儀，高爐鼓風機的所有設備運行數據都在顯示屏上一覽無余。

據石義偉介紹，為了最大限度地保證鼓風機的可靠運行，新區(qū)1號高爐鼓風機在控制系統(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)，數據通訊冗余系統(tǒng)等。

風機控制主要實現對主電機勵磁控制，風機靜葉及防喘控制，送風壓力，送風流量等主要指標的控制。新高爐完全解決了控制系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)之間的通訊和數據互聯(lián)，大大節(jié)省了設備調試和安裝時間，新項目的安裝調試過程只花了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減少了很多，大大節(jié)約了庫存成本。由于驅動控制系統(tǒng)統(tǒng)一選用了西門子的產品，員工對操作系統(tǒng)的熟悉時間減少，熟悉程度增加，在自動化部的技術員工僅用一周時間就熟悉了所有設備的維護和操作，可以完全保證風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商，但凡有些技術問題需要解決，他會隨時撥打西門子服務熱線電話，24小時任何時間撥打都有專業(yè)的人士服務，對于現場中遇到的任何問題他都能夠得到有效幫助。

全集成驅動系統(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，使得西門子在多年前就已經意識到，將驅動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)全部整合，形成“全集成驅動系統(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濟效益。如今，西門子已經完全實現這樣的全集成。

1.驅動產品線的橫向集成。不同驅動產品線的橫向集成，這包括電氣設備和機械設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出質量更高的產品，也將會幫助用戶極大的提高生產效率。同時，這也會極大的降低用戶在售后服務，以及備品備件方面的投入。

2.生產和管理的縱向集成。生產和管理的縱向集成，在生產企業(yè)內，所有生產線的現場設備，從驅動系統(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，在生產企業(yè)中沒有信息孤島。此點是實現節(jié)能增效、高效生產的重要前提，也是所有現代化生產企業(yè)的必由之路。

3.產品生命周期的集成。西門子可以為客戶提供涵蓋整個產品生命周期的豐富軟件工具和專家服務：從產品設計、生產規(guī)劃、生產工程，到生產實施，直到服務。從而可確保優(yōu)秀的性能和更佳投資保護，實現最高生產力、可靠性和效率。

通常一個鋼鐵生產線新建項目需要較長時間，如果用戶選擇不同品牌的驅動產品和技術平臺，其時間會更長，具體體現在：第一，項目啟動時間差。選擇不同品牌的驅動系統(tǒng)需要不同的招標會議，這會增加項目啟動的時間；第二，項目調試時間差。選擇不同品牌或技術平臺的驅動系統(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)的調試以及系統(tǒng)間兼容性的調試；第三，人員培訓時間差。為了維護不同的驅動系統(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上，以確保對每個驅動系統(tǒng)和技術平臺有所掌握。而所有的鋼鐵生產企業(yè)，無不希望在項目立項投資后，能夠馬上進行產品生產，因為晚一天生產，就意味著總投資額0.5%的損失！而西門子的全集成驅動控制系統(tǒng)，將會幫助用戶極大的縮短產品開發(fā)周期。

全集成驅動系統(tǒng)使石義偉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”。