鎳生產商實施洛克威爾的控制解決方案，以窯爐提升礦石煅燒的品質

鎳具有在高溫下抗腐蝕的能力和作為合金元素的用途，在從航天和化學到電氣和汽車等眾多行業領域發揮關鍵作用。

Eramet Group的Société Le Nickel (SLN)是全球最大的鐵鎳生產商。這家擁有140年歷史的公司還生產錳、鋰和鈦，這些都是製造電池、油漆顏料和風力渦輪機等其他產品的重要材料。

加工礦石是一項複雜的活動，需要穩定控制旋轉爐的溫度曲線，並在不同的操作範圍內自動化操作。送入旋轉窯的礦石在通過爐子時會經歷煅燒。如果煅燒產品的溫度不夠高，產品質量就會受到損害。

熱量會在爐子中分佈，並供應空氣以進行燃燒。如果供應的空氣過多，則需要燃燒更多的燃料來維持相同的產品溫度，從而降低能源效率。必須將多餘的氧氣降至安全等級，以降低營運成本和溫室氣體。

舊有系統延遲

SLN使用專家系統，一種現有的模糊邏輯控制器，旨在將爐子操作自動化。然而，公司在使用舊有系統時面臨多項挑戰，特別是隨著礦石含量和可變熱值的不同，導致溫度飆升和頻繁跳電。跳電是由產品溫度過高所引起，這會損害產品的品質和設備的完整性。

負責交付SLN專案的洛克威爾自動化先進製程控制工程師Leslie Hii解釋：「模糊邏輯無法足夠快地減少燃料以防止跳電，而在手動操作時，作業員未能快速做出反應。

考慮到需要管理的變數數量，維持所需的爐溫可能會很複雜且具有挑戰性。燃料類型可以是石油、煤炭或兩者的混合物－每種燃料都有其獨特的熱特性。此外，進料速度會影響爐溫，需要仔細管理。」

Eramet Group的Société Le Nickel (SLN)是全球最大的鐵鎳生產商。圖中是洛克威爾自動化FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®軟體管理的五座爐子之一。圖片版權：Eramet Group的Société Le Nickel (SLN)。

新增智慧控制層

專家系統只能在爐子正常運作時啟用，若發生任何不穩定狀況，作業員會將其關閉並接手控制。專家系統在使用者友善度和維護容易度方面評分也很差，這兩個因素都會導致系統正常運行時間低。

為了改善情況，SLN升級到洛克威爾自動化的FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®。此模型預測控制(MPC)解決方案提供一個智慧控制層，位於自動化系統之上，並持續評估目前和預測的營運資料。將此資料與預期結果進行比較，並驅動新的控制目標，以減少製程變異性、改善效能並提高效率－這一切都是自主且即時進行。

Hii表示：「使用MPC解決方案是洛克威爾自動化如何利用人工智慧，透過可用資料來提升運作結果的理想範例。在此專案中，我們也使用機器學習、製程知識和資料來開發專為SLN運作量身打造的窯爐模型。」

相較於實施專家系統所花費的數年時間，增強解決方案的初始階段僅在13個月內便順利完成。已在SLN工廠的五座旋轉爐中實施。現在，作業員可以在混合模式操作期間選擇將高價值燃油的使用量降到最低，同時將較低價值的煤粉使用量最大化。

投資獲得回報

SLN製程控制經理Mickael Montarello表示：「MPC應用程式可以處理礦石進料和熱值的顯著變化，並防止跳電發生，讓爐子能夠以更高的速率持續運作。煅燒產品溫度誤差減少6%，爐溫曲線變異性減少16.1%。」

SLN正在獲取這項投資的效益。Montarello表示：「洛克威爾的MPC平均正常運行時間為83%，而之前的專家系統則為70%。新的解決方案讓爐子可以運行更長時間。

使用者讚賞該工具的使用者友善度和靈活性。如果製程中的一個元素出現問題，作業員可以輕鬆地介入有問題的元素，同時讓MPC繼續控制其他被操控的變數。

有了此工具，優化控制和管理的新機會正在展開，而這在舊的模糊邏輯控制器中是不可能的。我們2024年的目標是實現90%的利用率。」