在能源消耗、維護(hù)停工時(shí)間和產(chǎn)品質(zhì)量方面，羅克韋爾自動化新的同步電機(jī)變頻系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)可喜的進(jìn)步，每年節(jié)約資金400,000，因而兩年內(nèi)收回了投資。 背景 　　廣西柳州鋼廠位于中國廣西省，是中國船舶制造行業(yè)厚鋼板主要的生產(chǎn)商之一。2000年11月，工廠開始升級其燒結(jié)車間的主抽風(fēng)機(jī)的變頻系統(tǒng)，目標(biāo)是節(jié)能并提高產(chǎn)品質(zhì)量。 　　燒結(jié)車間是為煉鐵高爐準(zhǔn)備鐵礦石的前道工序，是煉鋼過程中的一個(gè)重要組成部分。壓碎的鐵礦石經(jīng)過一個(gè)高溫焙燒爐（1,300到1,500攝氏度），在那里鐵礦石形成塊狀，稱為“燒結(jié)礦”。對于高質(zhì)量燒結(jié)礦的生產(chǎn)過程來說，關(guān)鍵是要控制好焙燒爐內(nèi)的氣流和氣壓——這是主抽風(fēng)機(jī)的任務(wù)。 　　以前，焙燒爐的風(fēng)量通過控制主抽風(fēng)機(jī)的輸出來調(diào)節(jié)。應(yīng)用這種方法，不管需要多大的風(fēng)量，風(fēng)機(jī)電機(jī)始終以最高速度連續(xù)地運(yùn)行。這樣，除了效率不高外，氣流和氣壓也很難得到精確控制，導(dǎo)致燒結(jié)礦的質(zhì)量不穩(wěn)定。車間產(chǎn)量的5%常常是廢料，而12%的產(chǎn)品則需要回爐。最近，柳州鋼廠申請了一個(gè)名為“優(yōu)化燒結(jié)礦質(zhì)量技術(shù)”的專利，該技術(shù)可以實(shí)時(shí)優(yōu)化過程參數(shù)，例如燒結(jié)過程中的濕度、氣流和負(fù)壓。為了實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)，需要的良好的過程控制，柳州鋼廠管理者決定采用羅克韋爾自動化變頻技術(shù)更新主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)。 挑戰(zhàn) 　　更新過程中一個(gè)重要的要求就是新的變頻技術(shù)和原來設(shè)備的集成。這其中包括主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)—一個(gè)6KV 、2,000KW的同步電機(jī)，超過10年—和一個(gè)備用的同步電機(jī)。因?yàn)槊總€(gè)電機(jī)有不同的勵(lì)磁電壓和電流，所以解決方案必須是可調(diào)的，以滿足每個(gè)電機(jī)的同步勵(lì)磁。 　　在變頻器離線過程中，新的系統(tǒng)要求具有旁路接到50Hz干線電網(wǎng)的能力，這期間，使用同步電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 解決方案 　　柳州鋼廠與羅克韋爾自動化中國中壓解決方案小組一起開發(fā)出了電機(jī)變頻器解決方案?！拔覀冞x擇羅克韋爾自動化是因?yàn)樗哂锌煽康漠a(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和良好的技術(shù)服務(wù)，”柳州鋼廠電氣設(shè)備處的吳韋君（音譯）這樣說道，“我們信任羅克韋爾自動化?！? 　　羅克韋爾自動化提供的超乎尋常的解決方案包括一臺同步電刷型電機(jī)起動器并帶有勵(lì)磁可調(diào)節(jié)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。電機(jī)起動器采用十八脈沖逆變器、十八脈沖干式變壓器和十八脈沖整流器。 　　采用勵(lì)磁可調(diào)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以滿足主同步電機(jī)和備用電機(jī)不同的勵(lì)磁需求。使用輸入/輸出/旁路接觸器柜可以使系統(tǒng)具有旁路導(dǎo)通的能力，允許使用相同的勵(lì)磁系統(tǒng)，可以直接把電機(jī)接到6KV干線電網(wǎng)中。 　　新系統(tǒng)和原來電機(jī)的集成采用調(diào)節(jié)主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)的速度來控制焙燒爐的風(fēng)量，而不采用擋板裝置控制主抽風(fēng)機(jī)的輸出。另外，電機(jī)可以平滑的起動和停止。 　　根據(jù)需要的設(shè)定，這個(gè)基于變頻器的電機(jī)控制系統(tǒng)被集成到變頻器的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)體系中。使用PID控制可以實(shí)時(shí)的調(diào)整燒結(jié)過程中的參數(shù)。 結(jié)論 　　新的電機(jī)變頻系統(tǒng)自從2001年4月投入運(yùn)行以來，僅有兩天的停工時(shí)間，至今已為柳州鋼廠帶來各方面的節(jié)約。“它帶來的不僅僅是顯著的節(jié)能效果，”羅先生說，“Allen-Bradley公司產(chǎn)品的可靠性減少了由于維護(hù)和設(shè)備故障引起的停工時(shí)間。它也使得我們優(yōu)化了燒結(jié)過程?！笨偟膩碚f，燒結(jié)廠每年的經(jīng)濟(jì)效益增加了大約四十萬美元。 　　顯著的節(jié)能效應(yīng)是通過減小主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)的平均速度來完成的，目前運(yùn)行在全速的85%，就可節(jié)約電能63%——即每年二十萬美元的收益。盡管現(xiàn)在柳州鋼廠也在晝夜不停的生產(chǎn)，系統(tǒng)具有的斜坡加速能力—所謂的軟起動—估計(jì)每年也能節(jié)約兩萬美元的維護(hù)費(fèi)用。綜上所述，柳州鋼廠主主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)的升級項(xiàng)目兩年半內(nèi)收回了投資。 　　令柳州鋼廠特別高興的事是這次升級帶來的產(chǎn)品質(zhì)量的提高，相當(dāng)于節(jié)約開支十八萬八千美元。羅說，“回爐率下降了幾個(gè)百分點(diǎn)，然而更重要的是，廢品率幾乎下降為零?！边@應(yīng)該歸功于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大的通訊能力和良好的控制精確度——系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)過程參數(shù)的能力使得可以生產(chǎn)更加穩(wěn)定均勻的產(chǎn)品。 　　下面的結(jié)構(gòu)圖描述了羅克韋爾自動化對信息化企業(yè)的概念。褐色虛線內(nèi)的區(qū)域表示本文中討論的目前的自動化水平。其余部分說明了目前羅克韋爾自動化所能夠提供的從車間到企業(yè)以及更高層次集成的諸多的解決方案。 　　INTEGRATING PLANT FLOOR THROUGH THE ENTERPRISE AND BEYOND 　　整個(gè)企業(yè)以及更高層次綜合的車間層 　　MAXIMIZE ROI THROUGH IMPROVED YIELD & SPEED 　　通過改進(jìn)生產(chǎn)和運(yùn)行速度提高產(chǎn)品投資回報(bào)（ROI） 　　MAXIMIZE ROA THROUGH NON-INTERRUPTED OPERATION 　　通過不間斷的運(yùn)行獲得最大的資產(chǎn)回報(bào)（ROA） 　　Remote Diagnostics Management 遠(yuǎn)程診斷管理 　　MRO Suppliers MRO供貨商 　　Supply Chain Partners 供應(yīng)鏈合作伙伴 　　Computerized Maintenance Management System 計(jì)算機(jī)化的維護(hù)管理系統(tǒng) 　　Plant Supervisory /Advanced Diagnostics 車間管理/高級診斷 　　Modeling /Data Analysis /OEE Analysis /Scheduling /Tracking /Transacting 　　模型/數(shù)據(jù)分析/OEE分析/進(jìn)度/跟蹤/交易 　　Conditions Based Monitoring 基于監(jiān)視的情況 　　Control System Processor 控制系統(tǒng)處理器 　　Legacy Devices 遺留的設(shè)備 　　Drives 變頻器 　　Motors 電機(jī) 　　Field Devices 現(xiàn)場設(shè)備 MV SMC 中壓SMC 　　The Web 網(wǎng)絡(luò) 　　Metals 金屬 　　e-Marketplace 電子交易市場 　　Enterprise Systems 企業(yè)系統(tǒng) 　　Sales & Operations Planning, 銷售和實(shí)施計(jì)劃 　　Material Requirement Planning, 原料需求計(jì)劃 　　Capacity Requirement Planning, 生產(chǎn)量需求計(jì)劃 　　Supply Chain Management, 供應(yīng)鏈管理 　　Level 2 Host Computer 第二層主機(jī) 　　Manufacturing BusinessWare 工業(yè)商務(wù)軟件 　　Recipe Management, 配方管理 　　Production Scheduling, 生產(chǎn)進(jìn)度 　　Material Tracking, 原料跟蹤 　　Product Change Over on the Fly, 非工作期間產(chǎn)品改變 　　Data & OEE Analysis 數(shù)據(jù)和OEE分析 　　Automation Platforms 自動控制平臺 　　Master Drive Controller, 主變頻器控制器 　　Line Coordinator, 線性調(diào)節(jié)器 　　Process Monitor, 過程監(jiān)視 　　Gauge Control 測量控制 　　Automation Components 自動控制部件 　　Smart Maintenance, 智能維護(hù) 　　Modernization 現(xiàn)代化