ニッケルメーカがロックウェル･オートメーションの制御ソリューションを導入し、キルンによる鉱石の煆焼の品質を向上

旧式のシステムの遅れ
SLN社は、炉の運転を自動化するために設計されたエキスパートシステム、既存のファジーロジック制御装置を使用していました。しかし、同社は旧式のシステムでいくつかの課題に直面していました。特に、鉱石の含有量が変化し、加熱値が変動することで、温度が急上昇し、電気的なトリップが頻繁に発生していました。トリップは製品温度が高いために発生し、製品の品質と設備の完全性の両方を損なうものでした。

「ファジーロジックでは、トリップの発生を防止するために燃料を十分に速く削減することができず、手動操作の場合、オペレータは十分に素早く反応することができませんでした」と、SLNプロジェクトを担当したロックウェル･オートメーションの高度プロセス制御エンジニアの一人、レスリー･ヒイは説明します。

「必要な炉温を維持することは、管理すべき変数の多さから複雑で困難なことです。燃料の種類には、石油、石炭、またはその混合物があり、それぞれに固有の熱特性があります。さらに、原料の供給速度は炉の温度に影響するため、慎重に管理する必要があります」と、ヒイは語ります。

インテリジェンスレイヤの追加
エキスパートシステムは、炉が正常に稼動しているときにのみオンにすることができ、不安定な場合はオペレータがオフにして制御します。エキスパートシステムは、使いやすさとメンテナンスのしやすさという点でも評価が低く、どちらもシステムの稼働率を下げる要因となっています。

この状況を改善するために、SLN社はロックウェル･オートメーションのFactoryTalk® Analytics™ Pavilion8®にアップグレードしました。このモデル予測制御(MPC)ソリューションは、オートメーションシステムの上に配置され、現在および予測される運転データを継続的に評価するインテリジェンスレイヤを提供します。そして、このデータを望ましい結果と比較し、プロセスのばらつきを減らし、パフォーマンスを改善し、効率を高めるために、新しい制御目標を駆動します。これを、すべて自律的にリアルタイムで行ないます。

「MPCリューションの使用は、ロックウェル･オートメーションが人工知能(AI)を使用して、利用可能なデータを活用することでより良い運用成果を上げている理想的な例です。このプロジェクトでも、機械学習、プロセスの知識、データを利用して、SLN社の操業に合わせたキルンモデルを開発しました」と、ヒイは語ります。

エキスパートシステムの導入に要した年数とは対照的に、強化されたソリューションの初期段階は、わずか13ヶ月で成功裏に完了しました。すでにSLN社の5つの回転炉に導入されています。オペレータは現在、混合モード運転中に、高価値の燃料油の使用を最小限に抑え、低価値の微粉炭を最大限に活用するオプションを手に入れました。

投資が報われる
SLN社のプロセス制御マネージャであるミカエル･モンタレロ氏は次のように述べています。「MPCアプリケーションは、鉱石供給と加熱値の大きな変動に対応し、トリップの発生を防止することができます。焼成品の温度誤差は6%減少し、炉の温度プロファイルのばらつきは16.1%減少しました。」

SLN社は、この投資のメリットを享受しています。モンタレロ氏は次のように述べています。「以前のエキスパートシステムでは70%だったのに対して、ロックウェル･オートメーションのMPCの平均稼働率は83%でした。この新しいソリューションのおかげで、炉をより長く稼働させることができます。」

ユーザは、このツールの使いやすさと柔軟性を高く評価しています。プロセスの1つの要素に問題が発生した場合、オペレータは問題の要素に簡単に介入することができ、その一方でMPCは他の操作変数の制御を継続することができます。

「このツールのおかげで、従来のファジー･ロジック･コントローラでは不可能だった、制御と管理を最適化する新たな機会が開かれつつあります。2024年の目標は、稼働率90%を達成することです」と、モンタレロ氏は締めくくりました。