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護(hù)航多晶硅產(chǎn)業(yè)旗艦
發(fā)布時(shí)間：修改時(shí)間：2009/1/15 14:04:55 瀏覽次數(shù)：2493

　　2007年年初，作為國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程的全國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的千噸級(jí)多晶硅項(xiàng)目，四川樂山新光硅業(yè)一期年產(chǎn)1260噸多晶硅項(xiàng)目在樂山高新區(qū)投料試車一次成功。憑借世界領(lǐng)先的自動(dòng)化控制技術(shù)和豐富的國(guó)際工程經(jīng)驗(yàn)，霍尼韋爾過程控制部成為這一中國(guó)國(guó)內(nèi)首屈一指的多晶硅領(lǐng)頭羊企業(yè)的重要合作伙伴，從而為新光硅業(yè)乃至中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展與迅速崛起提供了有力支持和重要的借鑒。
　　可再生能源的利用和發(fā)展是全球關(guān)注的課題，而對(duì)于正邁向新型工業(yè)化道路，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的中國(guó)來說，大力發(fā)展新興可再生能源產(chǎn)業(yè)無疑是一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略措施。作為全球太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)不可替代的原材料和基石，近年來多晶硅的制備與生產(chǎn)隨著太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，其供需矛盾日顯突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年全球太陽(yáng)能多晶硅供需差大約7000噸。多晶硅的缺乏導(dǎo)致其價(jià)格直線上漲，到2006年12月，每公斤太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的售價(jià)已從每公斤9美元飆升至70-80美元。在世界范圍內(nèi)，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅生產(chǎn)與供應(yīng)已嚴(yán)重制約太陽(yáng)能電池的發(fā)展。
　　四川樂山新光硅業(yè)承擔(dān)的1260噸多晶硅項(xiàng)目正是在這一背景下誕生的。這一總投資為12.9億元人民幣的項(xiàng)目是國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)的唯一一個(gè)也是我國(guó)第一個(gè)1000噸多晶硅高技術(shù)示范工程，于2007年年初正式投入運(yùn)行。然而，在多晶硅的建設(shè)熱潮背后，企業(yè)所面臨的卻是實(shí)實(shí)在在的技術(shù)難題，除了工藝方法和設(shè)備，國(guó)內(nèi)對(duì)于該新工藝成熟的自動(dòng)化控制方案與組態(tài)編程技術(shù)尚無前例可鑒，熟悉工藝的操作員與工程師則更是寥寥可數(shù)。因此，在自動(dòng)化控制技術(shù)的選擇上，與其說是選擇一套先進(jìn)成熟的DCS控制系統(tǒng)，毋寧說是用戶對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)提供商的工藝知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)積累與工程服務(wù)的綜合考量。
　　在長(zhǎng)達(dá)半年多的競(jìng)標(biāo)過程中，霍尼韋爾遇到了西門子、Foxboro等強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手挑戰(zhàn)。從2005年便成為霍尼韋爾客戶的新光硅業(yè)張總工程師認(rèn)為，"良好的業(yè)績(jī)，對(duì)多晶硅生產(chǎn)工藝的熟悉程度，良好的信譽(yù)，完善的培訓(xùn)和服務(wù)讓我們還是最終選擇了霍尼韋爾。"
　　雙方合同金額達(dá)1000多萬人民幣的項(xiàng)目供貨范圍包括全廠一體化解決方案TPS過程控制系統(tǒng)、大屏幕工業(yè)閉路監(jiān)控CCTV、工程組態(tài)以及相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)與培訓(xùn)等，所有供貨經(jīng)過調(diào)試從2007年3月開始正式進(jìn)入運(yùn)行階段。
　　實(shí)現(xiàn)安全可靠的化工生產(chǎn)
　　就目前來看，全球多晶硅的生產(chǎn)工藝主要有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。而改良西門子法是目前主流的生產(chǎn)方法。但是這些工藝技術(shù)和設(shè)備僅僅掌握在美、德、日等7家主要硅料廠商手中，這些公司的產(chǎn)品占全球多晶硅總產(chǎn)量的90%，它們形成的企業(yè)聯(lián)盟實(shí)行技術(shù)封鎖，嚴(yán)禁技術(shù)轉(zhuǎn)讓，形成了短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷的局面。
　　在新光硅業(yè)來看，國(guó)內(nèi)尚無量產(chǎn)千噸級(jí)多晶硅的先例，工藝的掌握和重要設(shè)備操作經(jīng)驗(yàn)更是欠缺，如何選好用好一套先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)以最大限度地發(fā)揮設(shè)備效能，減少開車時(shí)間，在安全的前提下提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，同時(shí)達(dá)到國(guó)家的節(jié)能環(huán)保要求，成為新光硅業(yè)管理層必須克服的一大難題。
　　而對(duì)于霍尼韋爾而言，雖然在國(guó)外具備多晶硅項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，但是如何建立一個(gè)跨區(qū)域協(xié)同一致的項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)，將成功的國(guó)外經(jīng)驗(yàn)借鑒過來，從而與客戶一道，主動(dòng)提供針對(duì)新工藝的具有建設(shè)性的全套控制方案也是霍尼韋爾要面臨的最重要挑戰(zhàn)。
　　簡(jiǎn)單來說，多晶硅的生產(chǎn)工藝大致要經(jīng)過石英砂冶煉提純生成工業(yè)硅（Si）、氯化氫(HCl)合成、三氯氫硅（SiHCl3）合成、粗餾和多級(jí)精餾得到高純?nèi)葰涔琛⑷葰涔柙跉錃猓℉2）氣氛中高溫還原沉積而在硅棒上生長(zhǎng)出多晶硅等主要環(huán)節(jié)。其中，后面4個(gè)環(huán)節(jié)廠房的一系列設(shè)備，如氯化氫合成爐、三氯氫硅加壓合成爐、三氯氫硅粗餾、精餾塔提純系統(tǒng)、還原爐等，是項(xiàng)目中自動(dòng)化控制的重點(diǎn)所在，此外還包括尾氣回收、熱能回收、變配電和凈化廠房等處的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。
　　針對(duì)用戶生產(chǎn)控制要求，霍尼韋爾提供了一套其應(yīng)用最為成熟的全廠一體化TPS控制平臺(tái)，包括全廠主控室，20臺(tái)左右GUS操作站與工程師站，40面輔助機(jī)柜以及大量的定制性工程組態(tài)與編程服務(wù)，全廠控制節(jié)點(diǎn)規(guī)模高達(dá)10,000點(diǎn)左右。
　　從運(yùn)行情況來看，作為基于Windows 2000系統(tǒng)開發(fā)的自動(dòng)化系統(tǒng)，TPS完全勝任現(xiàn)場(chǎng)的過程控制，批量控制和控制策略優(yōu)化。在由控制管理網(wǎng)TPN(LCN)、過程控制網(wǎng)UCN構(gòu)成的TPS安全工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，系統(tǒng)的高性能過程管理站（HPM）和數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作站等無縫集成，不但實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)控，更為將來的先進(jìn)控制和管理層優(yōu)化，以及最終實(shí)現(xiàn)管控一體化打下了很好的基礎(chǔ)。"開車大半年以來，用戶基本沒有出現(xiàn)主動(dòng)維修要求"，霍尼韋爾HPS部高級(jí)銷售經(jīng)理高德勇先生說道。
　　多晶硅生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)環(huán)境決定了對(duì)過程控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定可靠、安全和靈活性。作為典型的化工過程，多晶硅生產(chǎn)過程無疑具有許多安全風(fēng)險(xiǎn)。"例如在氯化氫合成過程中和氫氣還原過程中都有氫氣爆炸危險(xiǎn)，而氯氣、氯化氫等又作為化學(xué)污染物具有泄漏的危險(xiǎn)"，新光硅業(yè)張總工程師說道，"這些化學(xué)物質(zhì)本身的高腐蝕性及其反應(yīng)環(huán)境，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的I/O卡件等數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備堅(jiān)固可靠性提出了很高的要求。"
　　從TPS系統(tǒng)高性能過程管理站（HPM）這一最主要的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備來看，項(xiàng)目中40多面機(jī)柜中的HPM通過采用先進(jìn)的多處理器結(jié)構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了過程中的連續(xù)控制、批量控制和順序控制的綜合應(yīng)用，同時(shí)為了適應(yīng)高溫腐蝕性環(huán)境，HPM模塊化的遠(yuǎn)程增強(qiáng)型I/O子系統(tǒng)具有很高的安全等級(jí)，并進(jìn)行了鍍膜處理，直接安裝在上述過程區(qū)域，大大減少接線成本。另外，"我們還在關(guān)鍵的一些控制回路上進(jìn)行了全冗余配置以提高可靠性和魯棒性"，霍尼韋爾HPS部項(xiàng)目經(jīng)理張冰先生補(bǔ)充道。
　　按需定制提升新工藝水平
　　對(duì)于新光硅業(yè)這樣的國(guó)內(nèi)新工藝項(xiàng)目，很多地方?jīng)]有先例可資借鑒。因此，霍尼韋爾協(xié)同用戶一道，在優(yōu)秀產(chǎn)品的基礎(chǔ)上緊貼現(xiàn)場(chǎng)需求，用自己的經(jīng)驗(yàn)積累與行業(yè)知識(shí)幫助用戶迅速提高了對(duì)新工藝的操作和控制水平。
　　首先是對(duì)控制系統(tǒng)本身的靈活性要求。由于新工藝在調(diào)試、組態(tài)中的變化很多需要修正和改變，所以需要靈活的，在線調(diào)整修改能力強(qiáng)的控制系統(tǒng)，并且要有很好地第三方通訊能力，而TPS系統(tǒng)則順利地實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)。高德勇經(jīng)理說："像三氯氫硅還原爐工作過程中需要大量用電，大范圍電流控制十分重要。用戶采用的是德國(guó)AEG公司的可控硅調(diào)功器。利用UCN過程控制網(wǎng)絡(luò)，我們的TPS系統(tǒng)根據(jù)需要直接采用MODBUS協(xié)議與調(diào)功器所帶第三方PLC進(jìn)行通訊，能夠準(zhǔn)確讀寫PLC數(shù)據(jù)。"
　　其次由于生產(chǎn)工藝新，熟練人員不足，用戶非常關(guān)心DCS供應(yīng)商對(duì)工藝的了解程度，希望能夠給出成熟的控制方案建議，同時(shí)作為國(guó)內(nèi)第一套該行業(yè)項(xiàng)目，開車調(diào)試時(shí)可能很多需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行方案修改。霍尼韋爾為此專門提供了針對(duì)工廠人員的實(shí)際操作培訓(xùn)，所提出的試行控制方案得到用戶采納。"此外，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)需要操作人員頻繁或者有規(guī)律進(jìn)行操作的某些環(huán)節(jié)時(shí)，我們就對(duì)該控制動(dòng)作進(jìn)行編程或者軟件組態(tài)，將操作員2個(gè)小時(shí)內(nèi)的操作過程用1個(gè)控制程序進(jìn)行簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，提高了操作準(zhǔn)確性和操作效率。
　　新光硅業(yè)張總工程師對(duì)霍尼韋爾的項(xiàng)目執(zhí)行評(píng)價(jià)是，"開車調(diào)試保證進(jìn)度質(zhì)量，人員隨叫隨到，霍尼韋爾工程師對(duì)化工工藝控制方案熟悉，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富，而且跟設(shè)計(jì)院方面都有很好溝通。同時(shí)霍尼韋爾也嚴(yán)格遵守合同的保密規(guī)定，滿足我們對(duì)多晶硅工藝的高保密性要求。"一期工程的成功增強(qiáng)了新光硅業(yè)對(duì)霍尼韋爾的信心，在接下來的年產(chǎn)3000噸太陽(yáng)能多晶硅二期項(xiàng)目，正在考慮繼續(xù)使用霍尼韋爾的產(chǎn)品并引進(jìn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。

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霍尼韋爾國(guó)際（Honeywell International）是一家營(yíng)業(yè)額達(dá)300億美元的多元化高科技和制造企業(yè)，在全球，其業(yè)務(wù)涉及：航空產(chǎn)品和服務(wù)，樓宇、家庭和工業(yè)控制技術(shù)，汽車產(chǎn)品，渦輪增壓器，以及特殊材料。霍尼韋爾公司總部位于美國(guó)新澤西州莫里斯鎮(zhèn)，公司… 更多>>

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