Utilization mathematical and physical models derived therefrom real-time models for the optimization of heating processes

• Autorzy: Špička I. , Heger M.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie matematycznych i fizycznych modeli niedziałających w czasie rzeczywistym do optymalizacji procesu nagrzewania

• Konferencja: International Conference Development Trends in Mechanization of Foundry Process (6 ; 5-7.09.2013 ; Inwałd, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Heating of materials is energy and costly operations. On those reasons optimization is highly desirable. One of the possible solutions to optimize heating in real time is to use a large number of fast simulations on the basis of them the optimization algorithms have chosen the most appropriate option of the heating control. This solution implies the use of extremely fast but sufficiently accurate simplified mathematical models of heating, the structure and parameters of them are defined based on accurate modelling using computationally intensive but slower classical mathematical-physical models. Based on the operating data of the reheating furnace was build an accurate model of heating. Using the simplified model simulation of heating was done with different heating conditions with downtime during heating. Proposed algorithms including the simulations show that the proposed strategy leads to verifiable savings during heating.

PL

Nagrzewanie materiałów jest procesem energochłonnym i kosztowny. Dlatego optymalizacja tych procesów jest bardzo pożądana. Jednym z rozwiązań umożliwiających optymalizacje nagrzewania w czasie rzeczywistym jest przeprowadzenie dużej liczby szybkich symulacji, na podstawie których algorytmy optymalizacji wybierały najodpowiedniejszą wersję sterowania nagrzewaniem. Rozwiązanie takie zakłada stosowanie niezwykle szybkich ale wystarczająco dokładnych uproszczonych matematycznych modeli nagrzewania, których struktura i parametry określane są na podstawie dokładnych, ale wolno działających klasycznych modeli matematyczno-fizycznych. Na podstawie danych eksploatacyjnych pieca grzewczego zbudowano model dokładny, a następnie korzystając z jego wersji uproszczonych przeprowadzono symulacje dla różnych warunków nagrzewania uwzględniając przestoje w trakcie nagrzewania. Zaproponowane algorytmy wraz z wynikami symulacji pokazują, że proponowane podejście prowadzi do znaczących oszczędności w trakcie nagrzewania.

Słowa kluczowe

EN

heating process; mathematical and physical model; real time control; optimal control

PL

proces ogrzewania; model matematyczny i fizyczny; kontrola czasu rzeczywistego; kontrola optymalna

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 3
• Strony: 981--985
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Špička I.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, 17 Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Heger M.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, 17 Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

Bibliografia

• [1] I. Špička, M. Heger, Simulations of heat processes into matlab program, PROCESS CONTROL In 2008 Kouty Desnou, Czech Republic, 2008, pp. C153 a-1-7, ISBN 978-80-7395-077-4.
• [2] I. Špička, M. Heger, Determination of boundary conditions from the surface Measured During the cooling of steel samples. In Conference Proceedings of 19th International Metallurgical and Materials Conference, METAL 2010. Ostrava: Tanger, 2010, pp. 214-218. ISBN 978-80-87294-17-8.
• [3] M. Heger, I. Špička, M. Bogar, M. Stráňavová, J. Franz, Simulation of technological processes using hybrid technique exploring mathematical-physical models and artificial neural networks, In Conference Proceedings of the 20th International Metallurgical and Materials Conference METAL 2011. Ostrava: Tanger, 2011, pp. 324-329. ISBN 978-80-87294-24-6.
• [4] M. Stráňavová, M. Heger, I. Špička, J. Franz, O. Zimný, Increasing the profitability of the operation of rating furnaces using models and data mining systems, In Conference proceedings of 21th International Metallurgical and Materials Conference METAL 2012. Ostrava: TANGER, 2012, pp. 1229-1234. ISBN 978-80-87294-31-4.
• [5] I. Špička, M. Heger, O. Zimný, M. Červinka, Industrial control systems and data mining, In Conference Proceedings of the 20-th International Metallurgical and Materials Conference METAL 2011. Ostrava: Tanger, 2011, pp. 1229-1234. ISBN 978-80-87294-24-6.
• [6] I. Špička, M. Heger, J. Franz, The mathematical-physical models and the neural network exploitation for time prediction of cooling down low range specimen. Archives of Matallurgy and Materials. 2010 St. 55, 3, 921-926 (2010), ISSN 1733-3490.
• [7] R. Lenort, J. Feliks, D. Staš, Forecasting the consumption of plates in plants producing heavy plate cut shapes.In Conference Proceedings of 19th International Metallurgical and Materials Conference METAL 2010. Ostrava: Tanger, 214-218 (2010). ISBN 978-80-87294-17-8.
• [8] R. Lenort, D. Staš, A. Samolejová, Capacity planning in operations producing heavy plate cut shapes. METALURGIJA, July-September 48, 3, 209-211 (2009). ISSN 0543-5846.
• [9] B. A. Makovskij, Dinamika metalurgiceskich objektov s raspredelenymi parametrami. Moskva, METALLURGIJA, 1971.
• [10] S. A. Malyj, Ekonomicnyj nagrev metala. Moskva: Metalurgija, 1967.
• [11] A. G. Butkovskij, S. A. Malyj, J. N. Andrejev, Optimalnoje upravlenije nagrevom metala. Moskva, METALLURGIJA, 1972, 439 p.
• [12] B. A. Makovskij, I. I. Lavrentik, Algoritmy upravlenija nagrevatelnymi pecami. Moskva, METALLURGIJA, Moskva, 1971.
• [13] Z. Jančíková, V. Roubíček, D. Juchelková, Application of Artificial Intelligence Methods for Prediction of Steel Mechanical Properties. Metalurgija, 2008, c 4., roc. 47, pp. 339-342, ISSN 0543-5846.
• [14] J. Kačur, K. Kostúr, The algorithms for control of heating massive material. 1, 2008, Acta Montanistica Slovaca, Sv. 13, 87-93.
• [15] M. Fikar, K. Kostúr, Optimal process control, 153-172 (2012). Optimal process control Proceedings of the 2012 13th International Carpathian Control Conference, ICCC 2012.
• [16] Z. Górny, S. Kluska-Nawarecka, D. Wilk-Kołodziejczyk, Attribute-based knowledge representation in the process of defect diagnosis. 3, 2010, Archives of Metallurgy and Materials, Sv. 55, 819-826.
• [17] Z. Górny, S. Kleska-Nawarecka, D. Wilk-Kołodziejczyk, K. Regulski, Diagnosis of casting defects using uncertain and incomplete knowledge. 3, 2010, Archives of Metallurgy and Materials, Sv. 55, 827-836.