一、項(xiàng)目背景
湛江氫基豎爐作為國內(nèi)首座百萬噸級(jí)氫冶金示范工程，是國內(nèi)最大一條集成采用多氣源，并最終采用全氫進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)、直接還原鐵的生產(chǎn)線。該系統(tǒng)可同時(shí)使用焦?fàn)t煤氣、天然氣、氫氣作為原料氣，比例可靈活調(diào)整，具備從富氫、高氫至全氫還原的試驗(yàn)條件。
湛江氫基豎爐項(xiàng)目機(jī)電多專業(yè)施工協(xié)同效率低，介質(zhì)管道焊接無損檢測率質(zhì)量要求高，核心設(shè)備安裝精度高風(fēng)險(xiǎn)大，機(jī)電設(shè)備在動(dòng)態(tài)高溫、多相介質(zhì)環(huán)境下維持長期系統(tǒng)運(yùn)行的氫基豎爐化工環(huán)境下安全和穩(wěn)定性的要求高，因其技術(shù)的創(chuàng)新性、生產(chǎn)的復(fù)雜性和沒有可供借鑒的先例，讓氫基豎爐技術(shù)團(tuán)隊(duì)開展氫冶金技術(shù)探索充滿了挑戰(zhàn)。
二、創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)內(nèi)容
錢國針對(duì)項(xiàng)目機(jī)電施工難點(diǎn)，聚焦氫基豎爐機(jī)電施工路由規(guī)劃、核心設(shè)備精密安裝、自動(dòng)化系統(tǒng)高效集成三大領(lǐng)域，研發(fā)形成了一整套氫基豎爐機(jī)電智慧施工技術(shù)。
2.1氫基豎爐機(jī)電管線高效安裝技術(shù)
2.1.1電纜敷設(shè)智能管理技術(shù)
傳統(tǒng)電纜敷設(shè)人工管理的方式，存在信息傳遞滯后、標(biāo)識(shí)不清導(dǎo)致重復(fù)敷設(shè)，手工抄寫電纜卡和標(biāo)簽影響調(diào)試的問題，從而造成施工成本加大，工期延長的后果。
自主開發(fā)了電纜敷設(shè)信息管理系統(tǒng)，集成數(shù)據(jù)管理、標(biāo)簽打印、二維碼掃描功能。現(xiàn)場人員通過標(biāo)簽識(shí)別并與掃碼錄入敷設(shè)信息，徹底避免重復(fù)敷設(shè)，保證了電纜敷設(shè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及時(shí)，提升了調(diào)試校線效率和敷設(shè)準(zhǔn)確率。
2.1.2電纜敷設(shè)填充率智能監(jiān)測技術(shù)
氫基豎爐電纜路由長，走向復(fù)雜，電纜敷設(shè)填充率失控影響電纜散熱安全，人工高空檢查的方式效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高。
研發(fā)了電纜敷設(shè)管理監(jiān)控裝置，通過在電纜路由上布置傳感器與監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測電纜敷設(shè)的填充率與平整度，規(guī)避了高空環(huán)境下長距離電纜敷設(shè)人工檢查的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升了檢測效率，改變了電纜敷設(shè)填充率人工檢測的方式，將電纜橋架內(nèi)電纜填充率控制在合理范圍之內(nèi)，確保了電纜在橋架內(nèi)空位散熱的要求。
2.1.3電纜橋架模塊化快速安裝施工技術(shù)
氫基豎爐工藝氣體管廊橋架路由多層、多分支、空間受限，傳統(tǒng)現(xiàn)場逐根安裝作業(yè)方式存在高空作業(yè)量大、焊接環(huán)境差（風(fēng)、雨、高空）、焊接質(zhì)量難以穩(wěn)定控制以及電氣儀表管線安裝、儀表設(shè)備高空安裝導(dǎo)致的施工周期長。項(xiàng)目組經(jīng)多次討論攻關(guān)，最終采用多專業(yè)模塊化安裝施工方式，橋架的精度控制將直接影響整體安裝的質(zhì)量。
針對(duì)傳統(tǒng)支架人工“地面組裝，卷尺測量”的施工方式，工效低，支架平整度質(zhì)量誤差大的難題，研發(fā)了橋架支架模塊化工裝臺(tái)，通過工裝臺(tái)擋塊定位，實(shí)現(xiàn)了橋架支架高精度批量化拼裝，大幅提升了橋架安裝質(zhì)量和施工效率，電纜橋架一次驗(yàn)收合格率100%。
2.1.4金屬材質(zhì)介質(zhì)管道智能化焊接輔助技術(shù)
氫基豎爐介質(zhì)管道規(guī)格類型多，施工采用化工標(biāo)準(zhǔn)，焊接質(zhì)量要求高，無損檢測比例100%，且人工調(diào)節(jié)焊接參數(shù)精度不足，影響焊縫質(zhì)量。
設(shè)計(jì)了自動(dòng)焊機(jī)電路控制系統(tǒng)，通過雙閉環(huán)PID控制策略，自動(dòng)識(shí)別管道壁厚，實(shí)現(xiàn)熔深與熔寬解耦自動(dòng)調(diào)節(jié)，精準(zhǔn)控制焊接電流、電壓、行走速度、保護(hù)氣體流量等參數(shù)。最終焊縫無損檢測一次合格率100%，保證了管道試壓一次成功。
2.2氫基豎爐核心設(shè)備智慧安裝技術(shù)
2.2.1氫基豎爐爐殼安裝在線監(jiān)測調(diào)整技術(shù)
豎爐設(shè)備高，重量大，安裝精度直接決定了氣體還原反應(yīng)效率及安全性，常規(guī)安裝方式難以滿足精準(zhǔn)定位的問題。
研制了一套傳感器定位設(shè)備及系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備安裝過程中的重心、位移、角度、風(fēng)速等關(guān)鍵參數(shù)，動(dòng)態(tài)指導(dǎo)安裝，確保了豎爐設(shè)備安全精準(zhǔn)落位。
2.2.2電氣盤柜安全快速高效精準(zhǔn)安裝技術(shù)
傳統(tǒng)電氣盤柜采用液壓小車和滾杠進(jìn)行人工搬運(yùn)，用撬棍和水平儀進(jìn)行調(diào)平，施工效率低、質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，搬運(yùn)過程中由于重量大，極易發(fā)生傾倒造成人員傷亡。
發(fā)明了門吊型盤柜搬運(yùn)裝置，具有重心穩(wěn)，抬升、移動(dòng)、調(diào)平的功能，實(shí)現(xiàn)了盤柜的快速安裝落位，降低了人工成本，提升了工效和電氣盤柜的安裝質(zhì)量。
2.3氫基豎爐機(jī)電設(shè)備智能運(yùn)維技術(shù)
湛江市位于中國廣東省西南部，北回歸線以南，三面環(huán)海，受大陸性和海洋性氣候共同調(diào)節(jié)，形成獨(dú)特的熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候，具有高溫、高溫、高鹽霧“三高”的特點(diǎn)，嚴(yán)重威脅機(jī)電設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行。
2.3.1電氣柜智能通風(fēng)散熱設(shè)備和智能溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)
發(fā)明了一種電氣柜智能通風(fēng)散熱裝置和智能溫濕度控制系統(tǒng)，基于環(huán)境微變化感知，自適應(yīng)調(diào)控電氣室和柜內(nèi)溫濕度及空氣質(zhì)量，智能聯(lián)動(dòng)空調(diào)、除濕設(shè)備的啟停，實(shí)現(xiàn)了“除塵、除濕、散熱”一體化智能管控，保證了機(jī)電設(shè)備最佳運(yùn)行環(huán)境。
2.3.2測試臟濕氣體儀表導(dǎo)管的反吹裝置
氫基豎爐高精度儀表導(dǎo)管易堵塞、影響精度，針對(duì)此問題發(fā)明了測試臟濕氣體儀表導(dǎo)管的反吹裝置，支持遠(yuǎn)程控制，定時(shí)或按需對(duì)臟濕氣體流經(jīng)的高精度儀表導(dǎo)管進(jìn)行高效清理，確保導(dǎo)管長期清潔干燥，保障測量準(zhǔn)確性與系統(tǒng)安全。
三、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及第三方評(píng)價(jià)
項(xiàng)目完成人共申請專利13件，發(fā)明專利7件、實(shí)用新型專利6件，主編團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，參編團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，參編團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)各1項(xiàng)，形成企業(yè)作業(yè)指導(dǎo)書2項(xiàng)，企業(yè)工法3項(xiàng)。成果經(jīng)行業(yè)專家評(píng)價(jià)，技術(shù)水平達(dá)國際先進(jìn)水平。
四、推廣應(yīng)用情況
本創(chuàng)新成果在馬鋼新建6#鍍鋅線項(xiàng)目、無取向硅鋼產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化項(xiàng)目、新疆和田縣火燒云鉛鋅冶煉項(xiàng)目及衢州元立新建1*1280m3高爐及其配套的公輔設(shè)施總承包工程等項(xiàng)目上推廣應(yīng)用，該技術(shù)為項(xiàng)目減少了施工工期，同時(shí)降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，提升了企業(yè)競爭力。
技術(shù)的成功應(yīng)用為氫基豎爐順利投產(chǎn)提供了技術(shù)支撐，確保了機(jī)電工程安裝質(zhì)量及工期，形成的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、工法，填補(bǔ)了百萬噸級(jí)氫冶金機(jī)電施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)空白，為行業(yè)類似項(xiàng)目的高質(zhì)量建設(shè)提供了權(quán)威依據(jù)。有力支撐了項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)“零碳”冶煉目標(biāo)，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。項(xiàng)目成功投產(chǎn)獲央視專題報(bào)道，樹立了氫冶金領(lǐng)域機(jī)電智慧化施工運(yùn)維的新標(biāo)桿，引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。
