Eramet Group의 일부인 Société Le Nickel(SLN)은 세계 최대의 페로니켈 생산업체입니다.
- 기존 시스템은 너무 느려서 제품 온도가 너무 높아 전기 트립이 자주 발생하여 제품 품질이 저하되었습니다.
- 기존 시스템은 사용자 친화적이지 않고 유지 관리가 어려워 가동시간 문제가 발생했습니다.
- Rockwell Automation의 FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® 플랫폼은 공장을 실시간으로 제어하는 모델 예측 제어 솔루션입니다. 이 플랫폼은 자동화 시스템 위에 인공 지능 계층을 제공하여 현재 및 예측된 운영 데이터를 지속적으로 평가합니다.
- 자율적이고 실시간 데이터를 사용하여 성능을 개선하고 이를 원하는 결과와 비교합니다. 모델 예측 제어는 제어 시스템에서 새로운 제어 목표를 설정하여 프로세스 변동성을 줄이고 성능을 개선하며 효율성을 높입니다.
- 제품 온도 오류를 6% 줄이고 온도 프로파일 변동성을 16.1% 줄이는 등 오류를 줄였습니다.새로운 Rockwell 소프트웨어로 가동시간이 70%에서 83%로 개선되었습니다.
고온에서 부식에 대한 내성과 합금 원소로서의 유용성을 특징으로 하는 니켈은 항공우주, 화학, 전기, 자동차 등 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 합니다.
Eramet Group의 일부인 Société Le Nickel(SLN)은 세계 최대의 페로니켈 생산업체입니다. 140년 역사의 이 회사는 배터리, 페인트 안료, 풍력 터빈 등 다양한 제품 제조에 필수적인 망간, 리튬, 티타늄도 생산합니다.
광석 가공은 회전로의 온도 프로파일을 안정적으로 제어하고 다양한 작동 범위에 걸쳐 작업을 자동화해야 하는 복잡한 작업입니다. 회전로에 투입된 원광은 용광로를 통과하면서 소성됩니다. 소성된 제품의 온도가 충분히 높지 않으면 제품 품질이 저하됩니다.
열은 연소를 위해 공기가 공급되면서 용광로 전체에 분포됩니다. 공급되는 공기가 너무 많으면 동일한 제품 온도를 유지하기 위해 더 많은 연료를 태워야 하므로 에너지 효율이 떨어집니다. 운영 비용과 온실가스를 줄이기 위해 과도한 산소를 안전한 수준으로 최소화해야 합니다.
레거시 시스템의 지연
SLN은 용광로의 작동을 자동화하도록 설계된 기존 퍼지 로직 컨트롤러인 전문가 시스템을 사용하고 있었습니다. 그러나 이 회사는 특히 광석 함량과 가변 가열 값의 변화로 인해 온도가 급상승하고 빈번한 전기 트립이 발생하는 등 레거시 시스템과 관련하여 여러 가지 문제에 직면했습니다. 트립은 높은 제품 온도 때문에 발생했으며, 이는 제품 품질과 장비의 무결성을 모두 손상시켰습니다.
“퍼지 로직은 트립이 발생하지 않도록 연료를 충분히 빠르게 줄일 수 없었고, 수동 작동 시 작업자가 충분히 빠르게 대응할 수 없었습니다.”라고 Rockwell Automation의 고급 프로세스 제어 엔지니어 중 한 명인 Leslie Hii는 설명합니다.
“필요한 용광로 온도를 유지하는 것은 관리해야 할 변수의 수를 고려할 때 복잡하고 어려울 수 있습니다. 연료 유형은 오일, 석탄 또는 두 가지의 혼합물일 수 있으며, 각각 고유한 열 특성을 가지고 있습니다. 또한, 재료 공급 속도는 용광로 온도에 영향을 미치며 신중하게 관리해야 합니다.”라고 Hii는 말합니다.
Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group, is the world’s largest producer of ferronickel. Pictured is one of the five furnaces managed by Rockwell Automation’s FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® software. Image copyright: Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group.
인텔리전스 계층 추가
전문가 시스템은 용광로가 정상적으로 작동할 때만 켤 수 있으며, 불안정한 상황이 발생하면 작업자가 시스템을 끄고 제어합니다. 전문가 시스템은 사용자 친화적 측면과 유지보수 용이성 측면에서도 평가가 좋지 않았으며, 이 두 가지 요인은 시스템 가동시간을 단축시키는 요인이었습니다.
이 상황을 해결하기 위해 SLN은 Rockwell Automation의 FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®로 업그레이드했습니다. 이 모델 예측 제어(MPC) 솔루션은 자동화 시스템 위에 인텔리전스 계층을 제공하여 현재 및 예측된 운영 데이터를 지속적으로 평가합니다. 그런 다음 이 데이터를 원하는 결과와 비교하고, 새로운 제어 목표를 추진하여 프로세스 변동성을 줄이고, 성능을 개선하며, 효율성을 높입니다. 이 모든 작업은 자율적으로 실시간으로 이루어집니다.
“MPC 솔루션을 사용하는 것은 Rockwell Automation이 가용 데이터를 활용하여 더 나은 운영 결과를 이끌어내기 위해 인공 지능을 사용하는 방법의 이상적인 예입니다. 이 프로젝트에서는 머신 러닝, 프로세스 지식 및 데이터를 사용하여 SLN의 운영에 맞는 가마 모델을 개발했습니다.”라고 Hii는 말합니다.
향상된 솔루션의 초기 단계는 전문가 시스템을 구현하는 데 수년이 걸린 것과 달리 단 13개월 만에 성공적으로 완료되었습니다. 이 솔루션은 이미 SLN 시설의 5개 회전식 용광로에 구현되었습니다. 작업자는 이제 혼합 모드 작동 중에 고가의 중유 사용을 최소화하면서 저가의 분탄을 최대한 활용할 수 있습니다.
SLN upgraded to Rockwell Automation’s FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® to boost efficiency and performance. Image copyright: Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group.
투자 효과
“MPC 애플리케이션은 광석 공급 및 가열 값의 상당한 변동성을 처리하고 트립 발생을 방지하여 용광로가 더 높은 비율로 작동할 수 있도록 합니다.” SLN의 프로세스 제어 관리자 미카엘 몬타렐로(Mickael Montarello)의 말입니다. “소성 제품 온도 오차가 6% 감소했고 용광로 온도 프로파일 변동성이 16.1% 감소했습니다.”
SLN은 이 투자의 이점을 누리고 있습니다. “Rockwell의 MPC 평균 가동시간은 이전 전문가 시스템의 70%에 비해 83%입니다.” 몬타렐로의 말입니다. “새로운 솔루션을 통해 용광로를 더 오래 작동할 수 있습니다.
“사용자들은 이 툴의 사용자 친화성과 유연성을 높이 평가합니다. 프로세스의 한 요소에 문제가 발생할 경우, 작업자는 해당 요소에 쉽게 개입할 수 있으며, MPC는 다른 조작 변수를 계속 제어할 수 있습니다.
“이 툴 덕분에 이전의 퍼지 로직 컨트롤러로는 불가능했던 제어 및 관리 최적화를 위한 새로운 기회가 열리고 있습니다. 2024년 목표는 90%의 활용률을 달성하는 것입니다.” 몬타렐로의 말입니다.
The average uptime of Rockwell’s MPC is 83% compared with 70% with the earlier expert system. Image copyright: Société Le Nickel (SLN), part of the Eramet Group.
Published 2024년 1월 5일