张宣科技选用“数字孪生”技术创建氢冶金智能监控系统

9个数据模型，将生产线“复制”到云空间

张宣科技120万吨级氢冶金示范项目一角。河北省日报报道员罗文琛摄

氢冶金，远比预期更加复杂。

近日，坐落于承德市宣化区的河钢集团张宣环保科技有限责任公司（下称张宣科技）工厂，石牌楼上“低碳环保转型、氢启未来”八个鲜红色字十分显眼，经常可以看到多少斜卧的通廊、聚集搭建管道。靠近一条管路底座仔细观看，上边居然加设了6个计量仪表。

“氢冶金涉及到超高压高温自然环境，料流、气旋操纵是一个细致的技术工作。”张宣科技计控核心自动化技术技术研发部主管工程师王晓飞说，这种计量仪表，不必工作人员当场实际操作，均由智能控制系统全自动操纵，有检测湿度的，有检测压力，有检测流量，作用不尽相同。

包含计量仪表、智能阀门、感应器等在内，全部工厂里加设了3000好几个数据采集点，像“触手tv”和“双眼”一般，自动分类和检测不同区域众多环节的主要参数转变，即时对生产运营得出追踪分辨。

沿着燃料管道往前走，在河解决、加热炉、二氧化碳去除等基础设施的包围下，一座达到120米钢架结构竖炉巍然耸立，格外醒目。

这也是氢冶金的关键所在设备——氢基竖炉，包括送料区、还原炉、下料区，技术繁杂、难度高、精确度高。“这一胖子设计方案之时，是由智能控制系统全程控制的。”王晓飞说。

王晓飞数次提到的智能控制系统，是指张宣科技与意大利特诺恩等大型企业协作，选用“数字孪生”技术创建的氢冶金智能监控系统。

氢冶金，选用“氢”替代“碳”做为铁矿砂的氧化剂和全过程然料，是钢铁工业技术的颠覆性自主创新。去年年底，张宣科技全世界第一例以烟道气为复原气体120万吨级氢冶金示范项目一期全线通车。

一系列新机器、新型材料、新技术，对张宣科技来讲是一个很大的挑战。

“采用‘数字孪生’技术，对整个生产流程模拟现场和投射，为氢冶金带来了优质高效的数字化解决方案。”张宣科技计控中心副主任李钢制说。

张宣科技氢冶金示范项目控制室。 河北省日报记者贡宪云摄

在张宣科技氢冶金示范项目控制室，记者看到了“数字孪生”技术创变中的“虚似生产线”——开启氢冶金智能监控系统页面，一串串数据不停颤动，加温、制冷、充压、喷氧、清洗等各种机器的检测信息及工作状态一目了然。

打开这其中的加热炉页面，上边增设了闸阀启机标准、管道吹扫、密封性等15个检验阶段。

“信息流广告是互动的，不仅加热炉向系统软件传送数据，系统软件也可以向加热炉传送数据。”李钢制说，加热炉具体打火时，宛如冲关一样，必须持续根据这15个检验大关。一切一关未达标，打火程序流程可能全自动停止。

在李钢制看起来，以虚映实，仅仅“数字孪生”第一步。更为关键的是，依靠大数据优化算法，以虚控实，进行精准智慧决策，她们正在向正确的方向勤奋。

至目前，张宣科技已设立了加热炉、热交换器、暖风器、制冷清洁、制冷压缩机、点燃、闭式冷却塔、竖炉、外界冷却塔9个数据模型，将氢冶金生产线“复制”到云空间，对其进行在线监控、智能诊断、预防性维修，让生产制造变得更加“聪慧”。

“数字孪生”技术的使用，大大提升了产品品质。镀覆率为考量直接还原商品复原水平的质量标准。据计算，现阶段，张宣科技制造的直接还原铁商品各项性能指标做到一类规范，镀覆率94%之上。

“数字孪生”，智造未来。对焦我国战略需求和高端装备制造发展前景，紧随新产业新业态对铁基新材料的要求，张宣科技创建了特种纤维智能生产线，打造出翠绿色高端制造业新名片。

在张宣科技特材研发企业产品展示区，摆着一个个明光铮亮、充斥着气质的高档原材料，一吨市场价从10万元至30万元不等。

这种高技术成分、高附加值产品生产，一样离不了“数字孪生”技术支撑。

“比传统生产制造，根据‘数字孪生’技术的智能制造系统的一大优势取决于精确控制。”张宣科技特材研发企业特冶区作业长柳金瑞拿真空感应炉举例说明，此设备的智能监控系统，可以对某一加强元素含量开展万分之一的调整，对某类各种气体开展细致操纵，每12秒计算一次熔融率等数据，这一点在以往人工控制过程是无法想象的的。

除此之外，智能制造系统也使维修更快捷。“以往发觉水设备运行常见故障，须要分配技术专业维检工作人员当场解决。如今全部水道都和智能监控系统联接，具有报案、联锁控制作用，一旦发现某一水道常见故障，会无缝连接转换到另一个水道系统软件。”柳金瑞说。

借助“数字孪生”技术，全方位涉足高档建材市场。看准航天工程、海洋工程、石油化工等领域高端用户的特殊需求，张宣科技在特种纤维行业稳步发展，总计研发生产了特殊钢材、耐热合金、耐蚀合金等40多种高档新型材料，在其中航空航天工业重要铜基合金原材料，克服了一直以来中国航空飞行器重要滚动轴承构件生产制造无材可供选择的难点。

“现阶段，我们正为某中央企业专业定制3款特殊焊接材料原材料，全是市场中的急缺型号，将用于航天工程重要核心零部件技术领域。”张宣科技特材研发企业营销主管易华说。（河北省日报记者贡宪云）