Il raffreddamento nella produzione dell'acciaio
I forni a siviera, raffreddati tramite un sistema di gestione dell'acqua dedicato, rappresentano una delle numerose apparecchiature impiegate nella produzione dell'acciaio. L'acciaieria Hüttenwerke Krupp Mannesmann (HKM) di Duisburg, in Germania, presenta proprio questo tipo di impianto.
Nel 2019 ME Engineering, azienda di Marl, in Germania, appartenente alla rete Actemium, si è aggiudicata, tramite la società di ingegneria impiantistica AMR Engineering, l'incarico di realizzare l'intera dotazione elettrica e tutti i relativi servizi, compreso lo sviluppo software, per il nuovo sistema di gestione dell'acqua di HKM. Questo sistema fa parte dei due nuovi forni a siviera in costruzione presso lo stabilimento di HKM. L'intero progetto è stato sviluppato grazie al lavoro congiunto di un team guidato dalla divisione Rhein-Ruhr di Actemium.
Secondo le statistiche di statista.com, nel 2019 in Germania sono stati prodotti circa 40 milioni di tonnellate di acciaio grezzo, una quota significativa delle quali proveniva proprio dall'acciaieria Hüttenwerke Krupp Mannesmann (HKM) di Duisburg. Per garantire che gli impianti di produzione dell'acciaio continuassero a soddisfare gli standard tecnologici più avanzati, è stato necessario ampliare gli impianti elettrotecnici esistenti destinati al sistema di gestione dell'acqua utilizzato per il raffreddamento dei due forni a siviera di HKM.
Aside from all the engineering for the instrumentation and control (I&C) technology and the software, the overall contract also included delivery of the low-voltage (LV) switchgear system, an uninterruptable power supply (UPS) and the process control technology, including remote I/O systems. On top of this was also the complete installation and final commissioning, not to mention an update of the control systems for the existing plant systems. The Actemium Division Rhein-Ruhr, which was awarded this overall contract, has offices in the German cities of Marl, Essen, Duisburg, Bottrop, Kerken and Wetter.Oltre a tutta la progettazione della tecnologia di strumentazione e controllo e allo sviluppo del software, il contratto comprendeva anche la fornitura del sistema di quadri di distribuzione di bassa tensione, di un gruppo di continuità (UPS) e della tecnologia di controllo di processo, inclusi i sistemi I/O remoti. A ciò si sono aggiunti l'installazione completa, la messa in servizio finale e l'aggiornamento dei sistemi di controllo degli impianti esistenti. La divisione Actemium Rhein-Ruhr, che si è aggiudicata questo contratto complessivo, ha sedi nelle città tedesche di Marl, Essen, Duisburg, Bottrop, Kerken e Wetter.
Progettazione digitale
In collaborazione con Actemium Bottrop, ME Engineering ha progettato in 3D sia un nuovo sistema di quadri di distribuzione di bassa tensione da 2.000 A sia gli armadi di controllo per l'automazione, utilizzando la soluzione CAE Eplan Electric P8 e lo strumento software Eplan Pro Panel. La progettazione, e in particolare i layout degli armadi di controllo, è stata realizzata in 3D con l'aiuto di librerie dettagliate dei produttori. I disegni degli armadi di controllo sono stati integrati direttamente nel processo di produzione dei quadri di distribuzione, riducendo così i tempi complessivi del progetto.
Il motivo è semplice: grazie alla disponibilità, già nelle prime fasi del progetto, di una rappresentazione precisa della configurazione dei nuovi armadi di controllo, il cliente ha potuto verificare immediatamente gli ingombri necessari per la progettazione degli spazi e i dati relativi alla dissipazione del calore. Questo ha permesso di prendere decisioni più rapidamente, in stretta collaborazione con il cliente, evitando errori fin dalle fasi iniziali.
Aggiornamento dei sistemi esistenti
La fase successiva ha riguardato la migrazione del sistema di controllo degli impianti esistenti. L'intervento è stato realizzato utilizzando l'attuale sistema di controllo di processo Simatic PCS 7 di Siemens in un ambiente virtuale, che consente di realizzare l'intero impianto con una rete Profinet fino al livello di campo. In questo caso, ciò ha comportato l'introduzione di un nuovo sistema periferico decentralizzato e di convertitori di frequenza per i sistemi di automazione ad alta disponibilità.
Invece della tradizionale installazione orizzontale delle schede di ingresso e uscita nei quadri di distribuzione, queste sono state montate verticalmente negli armadi di marshalling. Questa configurazione ha consentito un notevole risparmio di spazio, riducendo ad esempio il numero di armadi da due a uno, sfruttando al meglio lo spazio disponibile nella cabina di trasformazione ed eliminando al contempo la necessità di un'unità di raffreddamento separata. Parallelamente alla migrazione degli impianti esistenti verso un'infrastruttura di controllo di ultima generazione, il sistema di controllo del nuovo sistema di gestione idrica è stato potenziato e ampliato in collaborazione con AMR Engineering.
Installazione e messa in servizio finale
Nell'ambito di un contratto diretto con il cliente finale HKM, Actemium Bottrop ha fornito un quadro generale di bassa tensione, comprensivo di due trasformatori di media tensione. Successivamente è stata eseguita l'intera installazione elettrica sia all'interno sia all'esterno delle cabine di trasformazione. Tra gli altri interventi, l'alimentazione della nuova rete di distribuzione in bassa tensione è ora collegata direttamente alle linee in uscita del quadro generale di bassa tensione. La divisione Rhein-Ruhr di Actemium ha quindi fornito e installato tutte le apparecchiature presenti sul sito, dal sistema di media tensione fino al collegamento degli attuatori e dei sensori.
La messa in servizio dell'intero sistema si è svolta tra settembre e ottobre 2019 e, grazie al buon esito delle prove di funzionamento e al successivo servizio di reperibilità, è stata completata definitivamente a metà del 2020. Con il completamento del progetto, HKM beneficia oggi di sistemi orientati al futuro, di una maggiore sicurezza dei dati per l'infrastruttura IT degli impianti, di migliori prestazioni operative e, grazie alla progettazione in 3D, di un significativo risparmio di spazio all'interno delle cabine di trasformazione.
Autore: A. Schulze Forsthövel, ME Engineering