Система автоматизации нагревательной печи
Введение
Актуальность статьи заключается в том, что производство материалов в нагревательных печах считается энергоемким одним из крупнейших источников выбросов CO₂. По прогнозам, к 2050 году ее использование увеличится в 1,5 раза по сравнению с нынешним уровнем для удовлетворения потребностей растущего населения.Основной целью данного исследования является минимизация энергопотребления процесса производства материалов или термообработки, который в настоящее время работает на одном из промышленных предприятий, путем математического моделирования, оптимизации, усовершенствованного управления и интеграции тепла [2].В статье используются методы, которые ранее разработанная двумерная (2D) физическая модель печи для термообработки, которая рассчитывает энергопотребление печи и распределение температуры детали как функцию времени и положения в печи при управлении с обратной связью по температуре.
Список использованных источников
1.W. S. Association et al. Ustojchivaya stal': V osnove zelenoj ekonomiki. Rue Colonel Bourg, 120, 2012.
2.E. F. Camacho and C. B. Alba. Model'noe prognoziruyushchee upravlenie. Springer Science & Business Media, 2013.
3.S. C. Chapra and R. P. Canale.Chislennye metody dlya inzhenerov, tom 2. McGraw-Hill, 2012.
4.W. Chen, Y. Chung, and J. Liu. Analiz energopotrebleniya i proizvoditel'nosti pechej povtornogo nagreva na stane goryachej prokatki. Mezhdunarodnye kommunikacii v teplo- i massoobmene, 32(5):695-706, 2005.
5.Cozad, N. V. Sahinidis, and D. C. Miller. Obuchenie surrogatnym modelyam dlya optimizacii na osnove imitacionnogo modelirovaniya. Zhurnal AIChE, 60(6):2211-2227, 2014.
6. D. Demailly and P. Quirion. Evropejskaya skhema torgovli kvotami na vybrosy i konkurentosposobnost': Issledovanie na primere chernoj metallurgii. Energy Economics, 30(4):2009-2027, 2008.
7.T. F. Edgar and E. N. Pistikopoulos. Umnoe proizvodstvo i energeticheskie sistemy. Computers & Chemical Engineering, 2017. doi: 10.1016/j.compchemeng.2017.10.027.
8. A. A. Fawcett, G. C. Iyer, L. E. Clarke, J. A. Edmonds, N. E. Hultman, H. C. McJeon, J. Rogelj, R. Schuler, J. Alsalam, G. R. Asrar, et al. Mogut li obyazatel'stva, prinyatye v Parizhe, predotvratit' ser'eznoe izmenenie klimata? Science, 350(6265): 1168-1169, 2015.
9. H. S. Ganesh, T. F. Edgar, and M. Baldea. Model'noe prognoziruyushchee upravlenie temperatury vyhodnoj chasti pechi dlya austenizacii. Processy, 4 (4):53, 2016.
10. H. S. Ganesh, T. F. Edgar, and M. Baldea. Modelirovanie i model'no-prognosticheskoe upravlenie pech'yuaustenitizacii. Tekhassko-Viskonsinsko-Kalifornijskij konsorcium po upravleniyu, fevral' 2016, Ostin, Tekhas, SShA. TWCCC, 2016.
Произведенная сталь, которая охлаждается с низкой скоростью, довольно мягкая и не является идеальной для многих применений. Поэтому стальные детали часто подвергаются термической обработке, чтобы вызвать желаемые металлургические свойства, такие как твердость, вязкость, прочность на сдвиг и прочность на разрыв. Твердость и прочность обычно повышаются путем закалки - процесса термообработки, который заключается в нагреве готовых или предварительно обработанных деталей до определенной температуры в инертной атмосфере для предотвращения окисления поверхности с последующей быстрой закалкой в масле или воде для перехода в закаленную фазу, называемую мартенситом. Процесс закалки потребляет значительное количество энергии обычно природного газа для нагрева деталей от температуры окружающей среды до температуры около 1050 K. Температуру деталей, особенно сердцевины, невозможно определить и измерить.Следовательно, на практике операторы склонны перегревать детали так, чтобы температура, необходимая для обработки достигала минимальный порог, тем самым вызывая избыточный расход топлива. Другая причина перегрева заключается в том, что даже если только некоторые части изготавливаемой детали не нагреты в достаточной степени, то вся деталь не будет соответствовать стандартам качества, что приведет к отходам. Поэтому денежный выигрыш от минимизации энергии при нагреве будет уравновешен потерями из-за отбраковки дефектных деталей.Ограничения, связанные с определением температуры, в сочетании с высоким потреблением энергии делают печь аустенизации основной целью для усовершенствованной реконфигурации, оптимизации и управления на основе моделей.