一、研究的背景与问题
目前宝钢股份600019,得益于检测、信息化和数字化技术的飞速发展,高炉生产正快速向智慧化、智能化方向发展。而宝钢在不断兼并、重组过程中,顺应时代潮流,大力推进“三跨融合”公司战略,即通过智慧制造2.0版本升级,实现“跨产业、跨基地、跨空间”互通融合,推进“一总部、多基地”一体化运作模式转变。2020年10月,宝钢股份成立了涵盖宝山、湛江、梅钢、武钢四个基地炼铁厂的炼铁部,以“军种+战区”模式搭建了初步的管理体系平台。但由于历史原因,多基地协同、一体化管理存在的一些难题宝钢股份600019:一是缺少同一智能化管理平台,炉况、生产信息零散不集中宝钢股份600019;各基地模型分散独立,数据孤岛,数据运用、挖掘不够。二是协同响应滞后,由于时空阻隔,协同信息、需求信息滞后;部分信息经层层过滤,准确性、及时性受限。三是缺少统一的评价体系,由于工艺装备、原燃料、操作模式的差异,指标先进性、运行状态评价体系不一致。四是语言、标准尚未完全统一,一些工艺参数名称、计算方法;异常炉况的判别、操作应对标准、个体操作手法与偏好不一致。为适应大部制生产管理变革和智慧制造发展的需要,需要迫切建设资源共享、优势互补、高效协同的统一管理、技术平台,提升整体协同效率。
基于以上背景与需要,宝钢炼铁部汇集四基地技术力量,通过历史模型的再造升级、系统完善、大数据挖掘技术运用,自主集成、开发了“智慧高炉运行平台”,并推广到四基地应用,形成了一个各基地高炉系统互联、所有高炉炉况远程诊断、单高炉智能控制(闭环控制、模型互通)以及生产一体化管控的信息化、智能化运营的基于“一总部、多基地”的“智慧高炉运行平台”解决方案,并取得了良好地运行实效。
二、解决问题的思路与技术方案
1、系统设计技术思路及架构
平台分两个层次宝钢股份600019:以“远程诊断及操业支持、对标”功能为主的“中心决策层”和以“闭环控制”功能为主的“边缘执行层”;平台具有实时监控、炉况智能诊断、闭环控制、数字化高炉及长寿管控、综合对标、设备智能运维等六大功能;网络以宝山基地(总部)的软硬件为基础,构建以宝山为中心的远程监控网络。采集四大基地15座高炉的L1、L2边缘节点系统、L3动态管控系统、L4经营决策系统等实时运行等数据,将数据植入模型,构建集互联网、大数据、工艺技术规则、模型库于一体的平台系统。
2、平台架构与组成
三、主要创新性成果
高炉闭环控制代表了业内的最高水平,是炼铁技术“皇冠上的明珠”。宝钢股份自主研发与集成的“智慧高炉运行平台”,系全球首套,为宝钢股份600019我国高炉技术进步树立了一个标杆。平台系统拥有完全自主知识产权,已取得多项专利、技术秘密,整个系统可移植、可复制。
1、通过“智慧高炉运行平台”的研发与成功应用,宝钢股份炼铁部开发了四项核心关键技术:
(1)高炉生产闭环控制技术,包括炉温自动闭环控制、高炉煤气流自动闭环控制、高炉炉渣碱度自动闭环控制等;
(2)高炉炉况远程诊断技术,包括高频大数据实时远程传输技术、多维度炉况远程实时诊断与预警。
(3)数字化高炉技术,包括高炉操作指标指数化、高炉冶炼进程数字化解析、高炉炉缸侵蚀状况三维显示。
多基地一体化生产管控技术,包括模型关键参数阈值、权重的大数据挖掘与自学习、异常炉况数字化标签与自动比对、运营数据自动对标与分析和高炉稳定性评价自学习技术、工序部一体化运作智能管控技术等。
2、对炼铁生产的作用
通过宝钢投运后效果来看,平台对炼铁技术管理进步体现在以下四个方面:
(1)有助于实现管理提升。可以实现“跨空间”互通融合,满足、适应多基地生产管控模式;实现专业化协同,打造炼铁One Mill探索实践,提高管理效率;打破固有管理边界条件的藩篱,实现炉况分析、工艺调整等知识共享;实时全面对标找差,及时改进成本指标。
(2)有利于提升多基地整体技术能力,实现技术引领。在高炉炉况远程诊断;炉温、气流、碱度闭环控制;高炉综合竞争力评价指数;数字化高炉和长寿管理等方面实现引领性发展与提升。
(3)助力提升和改善技术经济指标。通过“跨基地”高炉实时监控、远程诊断及预警,提升高炉生产稳定性,减少炉况失常,提升指标;减少技能水平差异而引起的炉况波动;
(4)有助于炼铁智慧制造升级。数据、信息的联通,大数据及模型开发,极大地减轻了操作人员劳动强度,提升了高炉智能化制造水平和劳动效率。
四、应用情况与效果
1、实时监控系统
目前在运行的14座高炉,已经全部接入,主要参数及趋势图已经实时显示。
2、智能诊断系统
已用宝山4座、东山2座、青山1座、梅山1座,共8座高炉已经实现智能诊断,可实时对炉况稳定性程度进行评价,同时对异常情况推送预警信息、应对措施。图5-1是宝钢“智慧高炉运行平台”智能诊断主画面:
3、闭环控制系统
目前宝山基地4高炉投入全部模块功能,1、2、3高炉运行碱度闭环控制、储渣铁控制模块。
各功能模块闭环率及准确率见下表5-1:
4、数字化高炉及长寿监控系统
目前,宝山基地4高炉已投运数字化高炉三维显示;宝山基地1~4高炉投运长寿监控模型。见图5-7:
5、综合对标及设备运维系统
综合对标于2021年7月投运,已对四大基地实时进行对标于成本管理;设备运维目前仅包括宝山基地的设备状态运行中。
信息来源:宝钢股份炼铁厂
「摘自:中国金属学会微信公众号」
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