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钢铁产业的“自动化”突围之路

作者:电子信息产业网来源:科技日报发布时间:2015-04-08 08:57我要评论

日前,工信部人士透露,预计6月前出台的《钢铁工业转型发展行动计划(2015—2017)》提出,未来3年将压缩8000万吨钢铁产能,淘汰200多家钢铁企业。这让本来就不景气的钢铁行业更有了一丝春寒料峭的意味。

产能过剩、技术陈旧、污染过重等等都是困扰钢铁行业的问题。在这样的背景下,自动化系统及设备装置的技术创新变得格外重要,节能、减排、产品革新、成本控制无一不与之息息相关。混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室正承担着这样的使命。

在首批企业国家重点实验室名单里,这个实验室的名字是最引人注意的,原因倒是有点让人啼笑皆非,因为它的名字特别长。

“恐怕是所有企业国家重点实验室里名字最长的一个,‘混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室’足有23个字”,实验室主任孙彦广笑着说,“我们之前有过犹豫,但为了严谨起见还是采用了现在这个。”从2007年底申报企业重点实验室到现在已经有8年了,这份严谨一直伴随着实验室的成长,也伴随着整个钢铁行业自动化设备的不断发展和进步。

组建“国家队”,没有悬念

我国已经成为钢铁大国,但是在高品质钢铁产品、吨钢能耗、排放控制水平上,与国际先进水平有很大的差距。核心的控制装置、控制工艺主要还是依赖进口,因此提高钢铁产品的质量、节能减排是“十二五”期间自动化控制技术要解决的核心问题。

混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室第一批企业国家重点实验室,根据孙彦广的回忆,2007年申报的时候,新工艺、新流程和新技术不断涌现,使混合流程工业向连续、紧凑和高效化发展。一方面,设备大型化、自动化和信息化技术的应用,提升了流程工业的整体水平;资源、能源利用和环境保护、清洁生产已在国际上得到相当的重视,向可持续的循环经济方向发展。另一方面,大型混合流程工业与装备的生产和正常运转需要自动化控制技术、检测技术、电气传动技术和计算机技术等的有机结合。自动化控制技术、检测技术、电气传动技术和计算机技术是构成大型混合流程工业装备自动化的共性技术平台。

“产业的发展给我们提出了新的要求,但显然我们当时离国外最先进的技术还有不小的距离”,孙彦广说。当时,国外大型混合流程自动化系统与成套装备技术研究和工程应用主要集中在西门子、ABB、美国GE等几个大电气公司中。这些公司都具有较为完善的研发、实验环境和手段,每年投入相当比例的研发经费用于新产品、新技术的开发,他们的技术和产品占据我国自动化高端产品市场的90%%以上,处于相对垄断的地位。

国内自动化系统与装备技术的研究多分散在各行业。国网南京自动化研究院在电力系统及其自动化方面有较强实力。株洲电力机车研究所(变流技术国家工程研究中心)在电力机车及其自动化方面有较强实力。浙大中控、和利时等公司在核电、电力、化工、炼油和石化等行业有应用。而冶金自动化研究设计院是国内唯一从事大型混合流程自动化系统与成套装备技术研究和工程应用的科研院所,具备大型混合流程工业的自动化系统及装备技术和工程应用的共性技术平台。集科研开发、产品设计、工程应用为一体,在复杂自动化系统工程技术、大功率电力电子与电气传动技术、智能仪表及检测技术和企业信息化与优化技术方面为国内领先,没有悬念的,建设混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室的重任落到了冶金自动化研究设计院的身上。

研究从三个方向展开

“混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室”以工业自动化装备及复杂系统控制应用技术、新一代交流调速技术和高性能控制技术、新一代工业仪表和智能测控技术为研究方向,分设自动化系统技术实验室、电力电子与电气传动技术实验室和智能仪表及检测技术实验室。

研究方向的划分是孙彦广和同事们反复商议的结果。“我们在分析实验室的优势和特色的基础上,根据我国混合流程工业发展的长期目标,瞄准过程控制、电气传动、检测仪表、企业信息化所面对的技术挑战,最后确定实验室的研究内容从三个方向展开:工业自动化装备及复杂系统控制应用技术、新一代交流调速技术和高性能控制技术以及新一代工业仪表和智能测控技术。”

多年过去,研究的三个方向并没有太多的变化,孙彦广说,当初的这个划分基本是合理的,到现在实验室仍然秉承这三个方向进行相关的研究,并在三个方面都取得了不小的进展。他向记者介绍了一些新成果。他介绍说,比如固定污染源烟气排放连续在线监测、钢厂环境连续监测系统等。在此之前,钢铁厂的污染问题一直是环保部门的心头大患,因为环保装置有成本,靠人工抽查的方式不能反映钢铁企业排放的真实情况。而现在,我们在厂里布点,跟环保局联网,所有数据都是实时更新,从根本上解决了污染监测问题。

更让孙彦广骄傲的是,实验室的很多成果打破了国外的技术垄断,比如大功率高性能交流变频调速装置、冶炼智能控制系统、轧钢过程控制模型等等,各项技术指标达到了国际先进水平,且价格仅为国外进口的一半或更低。

搭建工业互联网云平台

在研究成果的支撑下,实验室成果不断向钢铁行业输出。首钢曹妃甸项目中,轧钢的过程自动化就采用了混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室的研究成果,各种技术水都达到国际先进水平。

孙彦广说,实验室将在现有基础上,加大投入力度,建设国际一流的计算机流程仿真环境,为流程完善和优化提供开放的支撑条件。整合原有多个开发平台和模拟环境,初步形成自动化系统技术、电力电子与电气传动技术、智能仪表及检测技术三个自成体系的开发平台,并形成研究开发、模拟测试环境。构建一个集基础自动化、过程自动化、企业信息系统三级自动化网络环境,为流程工业自动化系统及装备提供验证环境。

在此基础上,实验室正在搭建一个基于工业互联网的大数据云平台,在实验室搭建云计算环境,可以对各种操作系统进行虚拟化后形成资源池。项目的成功实施将有助于解决钢铁企业智能制造信息系统的数据膨胀、数据孤岛等问题,为企业核心业务提供统一的数据存储和访问,降低企业级业务管控的复杂性。

让更多的技术、人才走出去

实验室以应用基础研究为主。多年来与国内外高校、研究单位和知名企业有着紧密的联系和合作,产学研相结合,共同承担国家科研攻关项目,研究开发产业共性技术、关键技术。与清华大学、东北大学、美国普度大学等合作进行国家攻关项目“天津无缝钢管厂管控一体化”研究开发;与宝钢合作开发大电机诊断专家系统;与武钢合作开发高炉专家系统;与清华大学、中科院电工所合作开发交流变频技术;与东北大学、中科院沈阳自动化所、首钢京唐公司合作开发企业能源管理和能效优化技术等等。

然而,成果的应用并不是实验室的最终目标,如何向行业输出更多的技术和人才更是实验室的追求目标。

人才是促进实验室发展的关键因素,是实验室可持续发展的根本保障,一直以来实验室都把人才培养队伍建设作为实验室重要的建设内容,使实验室始终保持一支国内一流的控制理论与控制工程、检测技术及自动化装置和电力电子及传动三个专业的研究人员队伍,学科队伍整齐、结构合理。

实验室现有固定的科研人员50多人,主要是教授级高工、高工等,形成了一支由学术带头人、专家为主的精干的科研队伍。与此同时,实验室有控制理论与控制工程、检测技术及自动化装置和电力电子及传动三个专业的工学硕士学位授予权,并建立了博士后工作站,并与中国科学院、清华大学、中国科技大学、钢铁研究总院等单位合作培养博士学位研究生。这样的人才环境和培养机制双管齐下,让实验室成为了行业人才的输出地,从这里走出去的许多人才后来成为了实验室、研究院科研、工程项目的骨干力量,他们中的一部分更成为学术带头人。

企业国家重点实验室建设总体布局基本体现了创新与技术辐射能力强的企业优先,其建设和发展已经取得了良好的社会效益,在推动行业发展上起到了重要的作用。混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室正是他们中的代表。


责任编辑:闵杰
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