“装备在役再制造”助力钢铁转型

我国钢铁工业正在运行的成千上万台设备如何才能更加安全、高效运行？如何才能适应企业转型需要？

11月18日，被专家们称为“装备在役再制造”的一项研究课题，在2014钢铁行业技术创新大会上引起了与会代表的浓厚兴趣。由冶金自动化研究设计院总工程师李崇坚披露的这项研究成果，由中国工程院、国家自然科学基金委员会共同立项，是中国工程科技中长期发展战略研究项目“冶金流程工业机械装备智能化与在役再制造工程战略研究”中的一个重要课题。

再制造有助提升竞争力

经过一段时期的发展，目前我国大中型钢铁企业主体设备已经达到国际先进水平，部分装备达到世界领先水平。目前世界最现代化的冶金装备几乎都在中国，如5500m3的高炉、5500mm大型宽厚板轧机、2250mm宽带钢热连轧机、2180mm宽带钢冷连轧机等。

但同时不容忽视的是，我国钢铁工业产能严重过剩，产能利用率在70%左右。节能减排任务艰巨，一些地区钢铁污染排放已经超出环境承载能力，与国家节能环保要求比，有明显差距。与国外先进的冶金装备相比，国内在役冶金装备大多数没有信息检测和故障诊断系统；引进装备和少量国产装备具备远程监控系统，但多数没有使用；引进装备的信息与工艺结合应用不充分等。

当前尤其突出的问题是：由于产能过剩，企业利润下降，设备维护和备件更新面临困难，大量冶金机械设备“带病工作”，一些企业主管装备的领导和部门形容自己是坐在“火山”上；生产消耗大，包括金属损失多，轧辊等操作更换件消耗大，轴承等机电设备备件消耗大，油、水、电、燃气等能源介质消耗大；产品质量不稳定，主要是高端产品的性能和质量不稳定；产品特色不够，同质化严重，在国际市场的竞争力不够。

如何解决上述问题？“装备在役再制造”是重要路径之一。

所谓“装备在役再制造”，就是运用信息化、智能化技术对在线运行的装备进行技术改造。“装备在役再制造”一般要达到4个目的：一是实现冶金机械装备的安全、健康运行；二是促进装备与生产工艺匹配，实现系统的高效运行；三是促进冶金生产节能减排；四是适应钢铁产业的转型，即由规模化向定制化转型。

五大案例见证再制造成绩

据李崇坚介绍，近年来，我国钢铁企业和相关装备制造企业合作，在“装备在役再制造”方面取得了不俗的成绩。

案例一：陕鼓能动机械远程监测诊断中心。陕鼓在冶金、石化、石油、化工等多个领域的数百套机组已经实现了远程在线监测及故障分析诊断。目前可监测的用户及机组数量规模达到100多家用户、300余台套的机组，其中冶金行业的用户数、机组总数均占到总量的50%以上；已累计完成各类诊断、监测建议报告5000余份，预测解决故障1500余起，解决重大疑难振动故障30余起。

案例二：武钢冶金装备“万点受控”工程。武钢对生产过程的设备状态进行监测、分析和管理，掌握设备运行状态和劣化趋势，实现预知维修、设备状态受控。主要生产设备作业率平均水平达到了87.03%，作业率提高了8.8%，事故及故障率降低了13.92%。

案例三：冶金起重机运行安全监控管理系统。中钢集团完成的冶金起重机运行安全临近管理系统，集成传感器、网络、信息处理、数据存储、智能监测和预报等技术，对起重机运行参数和状态信息进行实时处理和控制，对钢丝绳进行使用强度分析和疲劳预测，延长了使用寿命。该系统已在武钢、首钢应用，提升了冶金起重机的安全，社会经济效益显著。

案例四：电机系统节能。鼓风机、除尘风机、冷却水泵、加热炉风机、除鳞水泵等采用变频调速可以节能20%~50%。冶金行业能动机械（风机、水泵、压缩机）已普遍推广变频技术。宝钢全厂共有2000余台各类风机，装机容量约32万千瓦，平均节能率按10%计算，年节能达到2亿千瓦时；宝钢约有300套水系统，装机容量达到60万千瓦，根据经验节能率按20%计算，年节电9亿千瓦时，节能效益逾5亿元。

案例五：宝钢建立客户驱动的现代冶金企业集成制造。我国钢铁产业模式面临重大转变，由大规模生产转为面向用户的规模化定制。这种转变要求采用数字化、网络化、智能化技术，使规模制造与定制化有机地融为一体。宝钢建立客户驱动的现代冶金企业集成制造（类似德国的工业4.0），前端与企业经营管理系统，后端与各产线区域控制系统、加工中心等共计49套系统无缝集成，实现了从客户需求、企业经营管理到现场制造执行的一体化管控模式，对大型冶金企业降低生产成本、提高成材率、降低能耗等起到了积极作用。

“钱紧”局面如何开展再制造

“装备在役再制造”是要花钱的，在“钱紧”的困难局面下，如何开展“装备在役再制造”？会上，李崇坚代表课题组对此发表了看法。

首先是为保证设备安全、健康、长寿的在役冶金机械装备监控智能化改造，这是企业钱再紧也要进行的，投入产出效益也比较好。

可优先选择的技术有：设备状态检测、传感器技术，能效信息检测技术，信息传输、网络通信技术，信息处理、数据挖掘技术，故障诊断、健康状态评估，专家系统，远程在线检测技术。

其次是为提高能效的在役冶金机械装备与工艺匹配改造，这是在节能压力日趋增大的形势下，相当一部分企业的重要选择。

这方面可选择的技术有：系统能效监测技术，冶金生产工艺能效数据评估技术，设备设计与生产实际匹配的评估与改进，改变设备运行状态的技术措施，设备运行状态与生产实际匹配的评估与改进，设备工艺系统的能效优化。

再其次是为提高整体系统能效的在役冶金机械装备改造。这方面主要的技术包括推广节能高效的能动机械，如推广电机变频节能技术等；适应钢铁生产节能减排、产业模式转变的装备改造等。

此外，为适应装备智能化、工艺智能化，企业还须研发一些技术，并同时注意以下几个方面：一是应从技术层面弄清需要哪些技术；二是从系统工艺能效出发，修改设备设计规范、标准；三是安排技术样板示范、应用工程示范、工厂示范等样板工程；四是应建立设备制造厂监控、用户设备监控、第三方监控等；五是加强设备健康管理、能效管理等。