生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)在煉鋼轉(zhuǎn)爐上的實施與應用

任華金,謝 超,張明星

(四川德勝集團釩鈦有限公司,四川樂山614900)

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生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)在煉鋼轉(zhuǎn)爐上的實施與應用

任華金,謝 超,張明星

(四川德勝集團釩鈦有限公司,四川樂山614900)

摘 要:針對四川德勝集團釩鈦有限公司煉鋼廠在轉(zhuǎn)爐上實施與應用生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng),解決了物流、生產(chǎn)、設備之間的矛盾,提高了生產(chǎn)過程中諸多要素的適宜性,加快了生產(chǎn)節(jié)奏,保存了物流的暢通,提高了設備的可靠性。

關鍵詞:數(shù)據(jù)系統(tǒng);煉鋼轉(zhuǎn)爐;實施;應用

1 引言

四川德勝集團釩鈦有限公司煉鋼廠通過三期技改在2012年1月完成了2套脫硫站、3座80t轉(zhuǎn)爐、2套六機六流連鑄機的建設。在煉鋼生產(chǎn)組織和工藝過程上存在如下問題:一是物流上產(chǎn)品生產(chǎn)批量大,有大量的不同種類的原料和半成品及燃料同時進入生產(chǎn)過程(鐵水、廢鋼、散狀料、脫氧材料等);從鐵水到鋼水、再到連鑄坯,在整個生產(chǎn)過程中,原材料的化學特性、物理特性和機械特性都在不斷變化;在物流轉(zhuǎn)換過程中,不但有熱金屬流的產(chǎn)生,而且伴有能量和水的大量消耗;是一個多維、非線性、動態(tài)和開放的復雜系統(tǒng)。二是生產(chǎn)工藝過程上,生產(chǎn)過程主要是連續(xù)的,帶有間隙性,工藝路線相對固定,但存在多途徑性,前后工序的物流協(xié)調(diào)、時間節(jié)奏匹配較困難,工序銜接不緊湊。三是崗位操作和設備管理上,存在諸多不規(guī)范和對生產(chǎn)過程無法進行跟蹤、還原分析,特別是不能對轉(zhuǎn)爐的工藝參數(shù)、操作過程以及設備運行狀況進行系統(tǒng)分析、保存,對事故、故障無法進行統(tǒng)計分析。

結(jié)合我公司現(xiàn)有狀況,完善轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程跟蹤系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉捷,以進一步規(guī)范轉(zhuǎn)爐冶煉操作技術(shù),加強物流流通管理和生產(chǎn)過程管理,提高設備管理裝備水平,實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程全程跟蹤控制,提升轉(zhuǎn)爐冶煉水平。

2 生產(chǎn)工藝流程及現(xiàn)狀分析

全廠工藝流程如圖1所示:

煉鋼生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)現(xiàn)狀:

圖1　煉鋼工藝流程圖

改造之前四川德勝釩鈦公司煉鋼L1級系統(tǒng)覆蓋了煉鋼廠主要工藝環(huán)節(jié),包括脫硫、轉(zhuǎn)爐提釩、轉(zhuǎn)爐煉鋼、連鑄等工序,具備了較好的技術(shù)及裝備條件,為全廠生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)的建立奠定了基礎。在人力資源管理方面,經(jīng)過多年的信息技術(shù)應用,已經(jīng)具備實施全廠生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)的人力資源條件。但是,四川德勝釩鈦公司煉鋼廠生產(chǎn)自動化系統(tǒng)應用現(xiàn)狀存以下的問題:

(1)運行的各系統(tǒng),都以滿足現(xiàn)場的設備控制為主,缺少上位系統(tǒng)進行生產(chǎn)過程的管理,生產(chǎn)作業(yè)信息不能實時收集、及時有效的共享。

(2)各個工序崗位操作人員在進行正常生產(chǎn)的同時,還要在計算機終端上進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的電子記錄,另外也要按要求在操作記錄上進行生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)的重復記錄。這些工作不但給崗位帶來了巨大的工作量,數(shù)據(jù)的實時性和準確性無法保證,還使得前后生產(chǎn)工序基本不能有效的共享,仍需要通過電話進行聯(lián)系通報必要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

(3)由于缺少計算機系統(tǒng)軟件支持,各個崗位的原始電子記錄數(shù)據(jù)無法在其他管理崗位(如生產(chǎn)技術(shù)科等)直接計算處理,造成管理崗位人員需要手工按照原始記錄,進行報表分析統(tǒng)計,不但工作量巨大,而且報表一旦調(diào)整,需要投入大量人工進行重新計算。關鍵工序基礎信息狀況見表1。

表1　

因此四川德勝釩鈦公司煉鋼廠需要通過生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)來實現(xiàn)工序生產(chǎn)數(shù)據(jù)的自動收集及管理,自動的報表分析及統(tǒng)計,降低崗位的勞動強度;實現(xiàn)各生產(chǎn)工序之間的橫向及縱向的信息集成,進而實現(xiàn)鋼廠的功能集成,提升鋼廠的整體經(jīng)濟效益,滿足公司發(fā)展變革的需要。

為了達到生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)全程跟蹤實現(xiàn)自動化,經(jīng)過認真分析研究,公司同意在轉(zhuǎn)爐工序優(yōu)先實施生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)。

3 生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤目標

(1)通過計算機系統(tǒng)手段實現(xiàn)相關過程數(shù)據(jù)的有效自動收集、管理、歷史存儲。

(2)通過自動工序生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集,重點解決崗位操作人員手工數(shù)據(jù)多次(計算機終端、崗位記錄)重復錄入的問題。

(3)對自動收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照爐次、工藝路線組織后進行工序間的共享,實現(xiàn)煉鋼廠的物流跟蹤。

(4)對自動收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照生產(chǎn)統(tǒng)計要求,自動完成報表統(tǒng)計分析、歷史數(shù)據(jù)查詢。

(5)接收檢化驗系統(tǒng)鐵水、過程樣檢化驗數(shù)據(jù)。

4 生產(chǎn)過程跟蹤系統(tǒng)主要功能

4.1 轉(zhuǎn)爐調(diào)度監(jiān)視功能

圖2中:a.3座轉(zhuǎn)爐實時狀況;b.轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量;c.3座轉(zhuǎn)爐的最近3爐的生產(chǎn)節(jié)奏;d.3座轉(zhuǎn)爐傾動、氧槍變頻器實時報警狀況;e.技術(shù)指標及生產(chǎn)記錄;f.轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量上班、當班、當日實時統(tǒng)計數(shù)據(jù);g.3座轉(zhuǎn)爐最近4爐生產(chǎn)節(jié)奏表,包含爐號、兌鐵始、吹煉始、吹煉終、出鋼始、出鋼終、作業(yè)周期。

圖2　(a) 生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)視主界面

圖2　(b) 轉(zhuǎn)爐傾動、氧槍變頻器界面

圖2　(c) 班生產(chǎn)技術(shù)指標界面

4.2 生產(chǎn)記錄登記功能

圖3中:a.轉(zhuǎn)爐夜、白、中三班的生產(chǎn)指標錄入、修改;b.轉(zhuǎn)爐夜、白、中三班生產(chǎn)調(diào)度記事錄入、修改;c.當日生產(chǎn)指標的錄入、修改;d.單日工作安排內(nèi)容錄入、修改。

圖3　生產(chǎn)記錄登記主界面

4.3 設備監(jiān)視功能

4.3.1 主監(jiān)視功能(見圖4)

a.轉(zhuǎn)爐實時狀態(tài);b.轉(zhuǎn)爐最近的操作事件;c.轉(zhuǎn)爐最近變頻器報警信息;d.轉(zhuǎn)爐變頻器實時監(jiān)控;e.轉(zhuǎn)爐氧槍變頻器實時監(jiān)控;f.其它設備實時監(jiān)控。

圖4　設備監(jiān)視主界面

4.3.2 傾動設備監(jiān)視功能(見圖5)

a.轉(zhuǎn)爐4個傾動變頻裝置準備好、故障、故障代碼、電機電流實時值;b.曲線方式實時顯示轉(zhuǎn)爐4個傾動變頻裝置電機電流值;c.曲線方式實時顯示轉(zhuǎn)爐傾動控制參數(shù),包含傾動角度、爐前速度、爐后速度、中控速度。

圖5　傾動設備監(jiān)視主界面

4.3.3 氧槍設備監(jiān)視功能(見圖6)

a.轉(zhuǎn)爐A、B兩個氧槍變頻裝置準備好、故障、故障代碼、電機電流實時值;b.轉(zhuǎn)爐A、B兩個氧槍張力實時值;c.工作氧槍冷卻水實時值,包括進水壓力、進水流量、進水溫度、出水流量、出水溫度;d.曲線方式實時顯示轉(zhuǎn)爐A、B兩個氧槍變頻裝置電機電流值。

圖6　氧槍設備監(jiān)視界面

4.3.4 其它設備監(jiān)視功能(見圖7)

a.轉(zhuǎn)爐汽包設備實時值,包括汽包壓力、汽包液位、補充水流量、補充水壓力、出口蒸汽流量;b.轉(zhuǎn)爐除塵設備實時值,包括風機轉(zhuǎn)速、煙罩升降、煤氣回收;c.轉(zhuǎn)爐本體冷卻水實時值,包含括爐體出水溫度、爐體出水流量、爐體冷卻水壓力;d.曲線方式實時顯示1#轉(zhuǎn)爐汽包液位、汽包壓力。

圖7　其他設備監(jiān)視界面

4.4 歷史數(shù)據(jù)追溯功能(見圖8)

完成設備歷史操作事件、歷史故障發(fā)生時傾動變頻器電流趨勢及傾動控制趨勢。

圖8　歷史數(shù)據(jù)迫溯界面

4.5 設備運行原始記錄功能

完成轉(zhuǎn)爐設備原始運行記錄分類查詢及導出功能,包括操作動作、傾動系統(tǒng)、氧槍系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐本體、頂吹系統(tǒng)、底吹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、汽包系統(tǒng)(見圖9)。

4.6 生產(chǎn)過程跟蹤功能

圖10中:a.轉(zhuǎn)爐狀態(tài);b.轉(zhuǎn)爐基本信息; c.轉(zhuǎn)爐輔料信息;d.轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)時序;e.轉(zhuǎn)爐測溫;f.轉(zhuǎn)爐合金加料;g.轉(zhuǎn)爐過程樣、成品樣,提釩爐最近半鋼樣、鋼渣樣;h.槍位曲線;i.吹煉介質(zhì)流量曲線。

5 效果評價

實施生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)后解決了以下問題:

(1)采用實時數(shù)據(jù)對重要工藝控制參數(shù)進行數(shù)據(jù)收集并保存,其數(shù)據(jù)收集頻率可縮短在毫秒級,以便工藝人員進行工藝分析及工藝事件事后追溯分析。

(2)通過對重要操作事件的記錄,實現(xiàn)重要操作行為監(jiān)控以杜絕操作違章,同時作為作業(yè)操作過程分析的依據(jù)以改進優(yōu)化煉鋼作業(yè)操作。

(3)通過計算機系統(tǒng)手段實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐相關過程數(shù)據(jù)(吹氧量、原輔料合金加料數(shù)據(jù)等)、重要工藝參數(shù)(槍位、轉(zhuǎn)爐爐體位置、電機電流等)的有效自動收集、管理、歷史存儲(5到10年)。

(4)對自動收集的生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照生產(chǎn)統(tǒng)計要求,自動完成轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)報表統(tǒng)計,提供量化考核依據(jù)。

(5)為工藝人員、統(tǒng)計人員提供轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)查詢、重要工藝控制參數(shù)歷史趨勢查詢。

圖9　設備運行原始記錄界面

圖10　生產(chǎn)過程跟蹤界面

(6)通過實現(xiàn)煉鋼轉(zhuǎn)爐工序從兌鐵開始到出鋼結(jié)束的時序跟蹤,完整記錄轉(zhuǎn)爐冶煉周期的兌鐵開始時間、主吹時間、補吹時間、出鋼開始時間、出鋼結(jié)束時間、濺渣時間,為煉鋼優(yōu)化工藝作業(yè)時間,加強物流銜接通過做數(shù)據(jù)基礎。

運行兩年多來,四川德勝釩鈦公司煉鋼廠的各項指標,特別是鋼鐵料消耗、輔料消耗、冶煉時間等等都有了大幅度降低,達到了歷史最好水平,取得最佳效益。同時在生產(chǎn)組織上找到了最優(yōu)的冶煉模式、最暢通的物流方式、最好的原料搭配。

通過對轉(zhuǎn)爐工序生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)的實施,不但為解決生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲查詢、工藝紀律執(zhí)行情況和設備運行優(yōu)化控制等需求提供了最原始的依據(jù),又改變了采用傳統(tǒng)的管理方式和數(shù)據(jù)手工記錄模式的低效率工作方式,也為我公司在脫硫工序和連鑄工序采用生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)提供了引領作用。

6 結(jié)束語

生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)中的實施與應用,實現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)連接高層MES與底層基礎自動化的溝通橋梁,以點到面,為建立完善的生產(chǎn)信息化平臺打下良好基礎,逐步從根本上實現(xiàn)了管控、經(jīng)營、生產(chǎn)各個層面的優(yōu)化控制與優(yōu)化管理,全面提升了企業(yè)現(xiàn)代管理水平和綜合競爭力。

Production Process Data Tracking System in the Implementation and Application of Steel-making Converter

REN Hua-jin,XIE Chao,ZHANG Ming-xing
(Productive Department of Sichuan Desheng Group Vanadium And Titanium Co.,LTD,Leshan 614900,Sichuan,China)

Abstract:Based on sichuan DE sheng group steel vanadium and titanium co.,LTD In the implementation and application of the production process of converter data tracking system,Solve the contradiction between logistics equipment,To improve the suitability of many elements in the process of production,To speed up the production rhythm,logistics flow,the reliability of the equipment.

Key words:data system;steelmaking converter;implementation;application

作者簡介:任華金,主任工程師,主要從事煉鋼設備技術(shù)和設備管理等工作。

文章編號:1001-5108(2016)01-0053-10

中圖分類號:TF345

文獻標識碼:B