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Figure 1 Schematic diagram of water system development stage of iron and steelindustry
需要指出的是,对于新建钢铁企业配套水系统,宜以智能水处理、智慧水处理为目标进行顶层规划与设计。对于已有钢铁企业水系统整合与改造,应该采取的不仅仅是传统拉光纤式的物理性操作室整合,而是上层平台数据全线贯通,控制系统的真正融合。软件上通过架构优化、画面整合、画面优化统一风格、工位模块化可配置等措施,支持高效集中操作;硬件上,通过合理配置冗余拓扑、冗余服务器、网络安全等措施提升系统安全性。对关键系统和设备实行智能控制,以知识模型改进经验操作,利用大数据提供决策支持,以时间粒度带动管理深度。
四、水系统智慧应用
(1)水量平衡模型:用于自动控制全厂或局部给排水设施运行平衡。由于取水(制水) = 用水 + 损耗 + 排水 - 回用,构建全流程水量平衡信息。通过实时用水量指导取水、制水;也能根据实时用水量、制水量、排水量、回用量,分析损耗点,节约水耗[1,2]。对于局部平衡,即水处理单元中各水池间的水量平衡。由于浇铸、精炼、轧制等生产过程间断进行,要求水处理系统同步间断运行。送水泵根据用户指令可按若干个预设模式进行自动开停,系统内其他泵组根据水量平衡联动进行调整,保证系统水量平衡。
(2)稳态调控模型:用于清循环、纯水密闭等系统,实现零干预。根据指令或设定目标,自动调节冷却塔风机与板式换热器(蒸发空冷器),使水温满足用户要求;自动控制送水泵启停与备用泵投入,保证供水水压。进一步结合用户生产热负荷反馈与大气环境温湿度等数据,可提前预测与调控,优化电能利用。
(3)能耗优化模型:用于构建基于电价的水泵运行策略,实现能效电厂。由于水库、围厂河、管网具备缓冲作用,泵站的逐时抽水量可以不等于系统逐时的供水量。在这一前提下,利用峰谷电价差,制定各个时段泵站的流量、扬程以及对应的开关机方案用以指导泵站的运行调度,使得能够合理的利用电能资源,降低泵站的运行费用。
(4)水库生态运行:掌握长江枯水期氯离子动力系数分析取水技术、氯离子与电导率相关性分析取水技术,取优质长江原水入库、全天候监控水库水质。实现“避咸取淡、避污取清、避低取高、避峰取谷”的保质量、控污染、降电耗、省电费操作技术。
(5)设备预测性维护:采用先进的预测性维护理念,转变检修、维修方式,提升可靠性[3,4]。通过构建与集成机械健康监测模块化,可提前预知和判断旋转设备的潜在故障。如通过对轴承和齿轮故障进行监测,结合各向震动、电流强度或开机瞬间变化程度,有效通过模型提供更早期的预警与趋势判断。
(6)智慧监盘:将员工经验和机器智能相互交融、不断迭代增强[5]。智慧监盘以多维度的“健康度”(安全性、经济性等)对水系统运行情况进行综合评价,以期望值(多参数关联预测模型)和当前值作对比,并考虑当前工况下关联参数的交互影响作用,得出当前及未来水系统的“健康度”,用于指导员工快速发现风险与隐患,起到监视危险点、提醒设备异常、监督操作工艺等作用。员工不用去盯着诸多参数,而只需关注指导意见,发现提示时层层递进,迅速找到原因,起到精准控制时间、监视危险点、提醒设备异常、降低启停能耗、监督操作工艺等作用,大幅降低操作运行的劳动强度。
(7)APS(一键启停)、ABS(功能组一键启停):水处理系统大多数操作涉及单系统、多设备的联合调控,操作过程虽有一定繁琐性,但步骤基本可固定,具有将其归类、整合、合并成功能组的可能性。因此,开发APS/ABS功能,可大幅简化员工操作难度,对绝大多数操控任务实现一键操作,比如:一键调温、一键变负荷、一键换辊(换规格)、一键水量平衡、一键开/停机等。也为后续进一步实现无人值守打下扎实的基础。
作者:张云龙、李宇涛、邓万里;宝山钢铁股份有限公司能源环保部
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