Опыт внедрения современных электроприводов в ОАО «ММК» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 62-83:621/.69

В.В. Головин, канд. техн. наук, нач. ЦЭТЛ, (3519) 24-40-09, cetl golovin@mmk.ru,

A.В. Косенков, нач. отделения электропривода ЦЭТЛ, (3519) 24-40-09, cetl kosenkov@mmk.ru,

B.П. Разворотнев, ведущий инженер УЭП-1 ЦЭТЛ, (3519) 24-40-09, razvp@mmk.ru (Россия, Магнитогорск, ЦЭТЛ, ОАО «ММК»)

ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ В ОАО «ММК»

Представлены основные моменты происходящих изменений в структуре электрооборудования Магнитогорского металлургического комбината.

Ключевые слова: металлургия, современные технологии.

Прошедший 2009 год был очень непростым, мировой финансово-экономический кризис существенным образом отразился на металлургии. Не всё, что было запланировано, удалось реализовать в ОАО "ММК", пришлось снизить объемы производства. Но, несмотря на кризис, были введены в эксплуатацию по контракту с фирмой «SMS SIEMAG» толстолистовой стан горячей прокатки 5000 и машина непрерывного литья заготовки - составная часть технологической линии стана 5000, а также агрегат полимерных покрытий № 2 в цехе покрытий. В начале 2010 года в кислородно-конвертерном цехе введён комплекс внепечной обработки стали, состоящий из агрегата "печь-ковш" и двухпозиционного вакууматора.

Производительность новой машины непрерывного литья заготовки № 6 составляет 1650 тысяч тонн в год слябовой заготовки толщиной до 300 мм для толстолистового стана 5000, проектная производительность стана 5000 равна 1,5 млн тонн в год. "Сердце" стана - прокатная клеть с максимальным усилием прокатки 12 тыс. тонн.

В результате реализации этого проекта ОАО "ММК" получил широкие возможности в производстве горячекатаного и толстолистового проката с высокими качественными характеристиками, полученными по самым современным технологиям обработки металла давлением. Комплекс МНЛЗ-6 и толстолистовой стан 5000 предполагают возможность выпуска практически любого вида толстолистовой стали, исходя из максимальных требований к трубам большого диаметра, которые выдвигают нефтегазовые компании: толщина стенки до 50 мм с прочностными характеристиками до Х120. Технологические возможности стана позволяют выпускать продукцию для нефтяных платформ, работающих в условиях Арктики, для строительства мостов, изготовления котлов, судостали, в том числе для танкеров, российских ВМС, современных судов ледового класса, что по-

зволит компании занять лидирующие позиции среди производителен подобного проката на территории РФ.

В 2009 году в ОАО "ММК" был реализован контракт с итальянской компанией "FATA HUNTER" по строительству агрегата полимерных покрытий № 2. Производительность агрегата 200 тысяч тонн в год. Новый агрегат имеет ряд преимуществ перед агрегатом полимерных покрытий № 1, введенным в строй в 2004 году. В частности, в его технологической линии установлена правильно-растяжная машина, обеспечивающая плоскостность металла в соответствии с условиями потребителей. Серьезное внимание уделено экологической составляющей проекта: агрегат полимерных покрытий № 2 оснащен установкой регенерации сольвента, что позволяет утилизировать отходы после чистки растворителями ванн и роликов при переходе с одного цвета на другой. В составе оборудования агрегата впервые на комбинате установлены новые узлы: горячий и холодный ламинаторы. Горячий ламинатор позволяет наносить на металл декоративный рисунок, холодный - защитную пленку уже на готовую продукцию для того чтобы предотвратить ее повреждение при перевозках или дальнейшей переработке. Металлопрокат с нанесенным полимерным покрытием востребован в строительной отрасли, производстве бытовой техники и мебели, машиностроении. Самым емким рынком листа с покрытием является строительная индустрия, потребляющая примерно 60 % данного вида продукции.

В 2009 году Магнитогорский металлургический комбинат произвел 8,7 млн тонн стали, что на 35 % меньше, чем в 2007 году (рис.1).

1Ф

а

5

о §

о $

а

5 £

12'

10-

11,4

12,5

13,3

11,9

3,7

2005

2006

2007

2008

2009

Рис. 1. Производство стали в ОАО «ММК»

Ключевыми потребителями продукции ОАО "ММК" на внутреннем рынке традиционно являются предприятия, перерабатывающие металлопродукцию, в том числе трубные и машиностроительные заводы, автомобильные и строительные компании.

Структура современного электрооборудования, установленного в ОАО "ММК", ориентирована на расширенное применение электроприводов и преобразовательной техники ведущих электротехнических компаний мира, в их числе фирмы '^ешепБ", "General Electric", "Danfoss", "ABB", "ASI Robicon" и др. В 2009 году к ним добавилась немецкая фирма «СопуеЛеаш».

Стратегическим партнером ОАО "ММК" является фирма "Siemens". Такой выбор обусловлен опытом наладки и успешной эксплуатации электрооборудования данной фирмы - это преобразователи постоянного тока "Simoreg DC" и "Simoreg СМ", преобразователи частоты "Simovert", "Micromaster", "Sinamics", устройства плавного пуска типа "Sicostart", программируемые контроллеры "Simatic"

Как и в предшествующие годы, реконструкция и техническое перевооружение производства идут по следующим направлениям:

- полная замена морально и физически устаревших производств;

- ввод в эксплуатацию принципиально новых технологических комплексов;

- модернизация отдельных агрегатов и узлов.

Изменения в структуре электрооборудования (по двигателям, преобразователям и контроллерам) за последние пять лет приведены в табл. 1.

Динамика изменений с структуре элект1 Таблица 1 рооборудования

Наименование 2004 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г.

Общее количество двигателей: 63308 62279 59809 * 82063 82985

из них постоянного тока 12799 12139 10913 * 13802 13804

из них переменного тока 50509 50140 48896 * 68261 69180

Общее количество преобразователей: 2617 3052 3543 3574 3750

из них отечественных 2161 2147 2095 2095 2044

из них импортных 456 905 1448 1479 1706

из них постоянного тока 2238 2256 2272 2288 2296

из них переменного тока 379 796 1271 1286 1454

Общее кол-во контроллеров: 454 484 563 604 633

* - начиная с 2007 года учтены двигатели КХП (коксохимического производства), до этого входившего в состав ЗАО "Русская металлургическая компания".

Доля преобразователей переменного тока неуклонно возрастает (рис. 2). Их отличает высокая надежность, хорошие статические и динамические характеристики, простота наладки, удобство обслуживания, легкая встраиваемость в современные системы АСУ ТП. Почти все новые электроприводы - импортного производства (рис. 3). Как уже было сказано выше, в ОАО "ММК" предпочтение отдано преобразователям фирмы Siemens - лидеру на мировом рынке в сфере производства, применения и использования IGBT модулей (рис. 4). Так, наработка на отказ импортных преобразователей частоты типа Simovert более 100 тысяч часов, а отечественных преобразователей - около 3000 часов.

Не хуже показатель наработки на отказ и у нового поставщика преобразователей частоты - фирмы «Converteam». За первые полгода эксплуатации средневольтные преобразователи частоты типа MV7308, от которых запитаны двигатели горизонтальных и вертикальных валков прокатной клети, отказов не имели.

чЗ

0

1

О

5000 4500-4000-3500-3000' 2500' 2000-1500' 1000• 500• 0•

496:

3543

3574

*3750'

3052

2095

2005 е.

Ш

Л

Ш %

Я

448

•

:

; 2095

■ •; — ¡479

• ♦« • •

»♦ % » ♦

2006 г.

2007 г.

3051

1911

ш

m

2009 <

□ отечеап.

2147

2095

2095

1911

импорт.

905

1448

1479

3051

И всего

3052

3543

3574

4962

Рис. 2. Распределение преобразовательной техники по роду тока

Наработка более 300 штук установленных на стане низковольтных ПЧ типа LV7000 составила более 100 тысяч часов. Но, к сожалению, ОАО «ММК» до сих пор не имеет принципиальных схем ПЧ, спецификаций установленного оборудования с указанием типа, номинальных данных; описание блоков в библиотеках либо неполное, либо отсутствует; список аварий и предупреждений не соответствует реальному и т.д. До сих пор эта проблема не решена. Заказчикам при заключении контрактов с фирмой «Converteam» обращать особое внимание на большую открытость их продукции, а самой фирме «Converteam» брать пример с фирмы «Siemens».

Применение современных преобразователей невозможно без применения современных систем управления. В ОАО "ММК" большое распространение получили цифровые системы управления электроприводами, которые реализуются на базе контроллерных устройств, предпочтение отдается контроллерам фирмы "Siemens" (рис. 5).

6000Л

$ 5000

Рис. 3. Распределение преобразовательной техники на отечественную и импортную

2500

>5 2000 ъ

Гт-<Ö

§ 1S00\ &

§

§ lOOOi

a

о

£

500

1939

405

105

I-1

780

400

: 277

Siemens Converteam

GE

ЗПО

ХЭМЗ

УЭТМ

Рис. 4. Распределение преобразовательной техники по фирмам-производителям в 2009 г.

Использование контроллеров существенно упрощает решение широкого ряда задач. Так, при использовании контроллеров легко реализуются регуляторы, удобна настройка системы регулирования, визуализированы процессы, происходящие внутри системы регулирования, возможны наблюдение и корректировка внутренних переменных, кроме того, появляется масса других возможностей на усмотрение проектировщиков и пользователей современной техники. Применение в приводной технике цифровых систем управления электроприводами и технологическими процессами является оправданным средством и с технико-экономической точки зрения. Так по отношению к аналоговым системам, цифровые позволяют получить высокую степень интеграции элементов и более низкие массогабаритные показатели.

о

3

1000• 900• 800• 700' 600 500 400 300 200 100 О

484

308

176

563

321

'142

2005

604

281

323

2006

2007

•бЗУ

300

2008

860

•452•

408

2009

□ Siemens

176

242

281

333

452

П Остальные I Всего

308 484

321 563

323 604

300 633

408 860

Рис. 5. Контроллеры, установленные в ОАО "ММК"

Идя в ногу со временем, ОАО "ММК" активно внедряет в эксплуатацию большое количества грузоподъемных кранов с применением преобразователей частоты и короткозамкнутых асинхронных электродвигателей. Динамику внедрения частотно-регулируемых электроприводов на грузоподъемных механизмах можно увидеть в табл. 2. На рис. 6 приведена гистограмма, в которой отражено общее количество кранов с релейно-контакторным управлением и кранов на базе ПЧ, эксплуатируемых в ОАО "ММК". Из приведенной гистограммы видно, что количество кранов на базе системы ПЧ-АД составляет на 2009 год 12 % от общего количества подъемно-транспортных механизмов.

В табл. 3 приведены типы преобразователей частоты, применяемых на кранах ОАО "ММК".

Таблица 2

Год ввода в эксплуатацию Общее количество кранов Количество кранов с релейно-контакторным Количество кранов с частотно-регулируемым элек-

электроприводом троприводом

до 1960 г. 125 125 -

1961-70 гг. 146 146 -

1971-80 гг. 130 130 -

1981-90 гг. 192 192 -

1991-2000 гг. 20 20 -

2001-2009 гг. 106 7 101

Всего в ОАО «ММК» 721 620 101

Планируется в 2010 г. 45 4 41

Таблица 3

Типы преобразователей частоты, применяемых на кранах ОАО «ММК»

Цех Тип преобразователя частоты Фирма производитель Общее количество ПЧ Количество промышленных контроллеров

Аглоцех Unidrive SP Control Techniques 4 -

Атлант ОбнинскЭнергоТех 25 -

Цех покрытий Sinamics S120 Siemens 24 5

Simovert VC Siemens 7 -

Micromaster 440 Siemens 8 -

ЛПЦ-5 Simovert VC Siemens 16 4

ЛПЦ-9 Simovert VC Siemens 37 23

Micromaster 440 Siemens 63

ЭСПЦ Sinamics S120 Siemens 27 13

Dynahoist Vacon 48

Атлант ОбнинскЭнергоТех 10 -

КХП Dynahoist Vacon 44 4

Сортовой цех Dynahoist Vacon 54 9

МНЛЗ-6 Sinamics S120 Siemens 78 12

Всего в ОАО "ММК" - - 357 58

800700600-

| 500-

&

I 4001 300$

2001 ооо-

Рис. 6. Количество подъемных кранов в ОАО "ММК" на 2009 г.

Модернизация производства в ОАО «ММК» продолжается. На очереди строительство и пуск в 2011 году нового листопрокатного цеха № 11, включающего в себя пятиклетьевой стан-тандем 2000 холодной прокатки, совмещённый с непрерывно-травильным агрегатом, агрегат непрерывного горячего цинкования и ещё один агрегат непрерывного горячего цинкования, совмещённый с агрегатом непрерывного отжига. Пуск ЛПЦ-11 позволит наладить на Магнитке производство высококачественного автомобильного листа, удовлетворяющего самым высоким требованиям.

V. Golovin, A. Kosenkov, V. Razvorotnev

Experience of introduction of modern electric drives in Open Society "ММК"

The basic moments of occurring changes in structure of an electric equipment of the basic moments of Magnitogorsk Iron and Steel Works are submitted.

Keywords: metallurgy, modern technologies.

Получено 06.07.10

721

620

101

--1---1--

Всего Рел.-контакт. ПЧ