Furnace control and monitoring software

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23220%2F23%3A43970775" target="_blank" >RIV/49777513:23220/23:43970775 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="http://partnerstvi.fel.zcu.cz/vysledky/" target="_blank" >http://partnerstvi.fel.zcu.cz/vysledky/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Software pro řízení a monitorování pece

Original language description

Pro tepelné zpracování ložiskových komponent v energeticky úsporných pecích je důležité dosažení vysoké tvarové stálosti. V procesu ohřevu, ochlazování a zejména při transformacích v průběhu kalení dochází k objemovým změnám, které značně ovlivňují pnutí v materiálu. V důsledku toho dochází k deformacím, a pokud nejsou teplotní pole v ložiskových komponentách rovnoměrná, dochází k nerovnoměrnému pnutí, které způsobí tvarovou nestabilitu a výslednou křivost kroužku ložiska. Aby k tomuto nedocházelo, je nutno dosáhnout rovnoměrného teplotního pole v peci pro zpracování. K tomuto účelu byl vyvinut a realizován prototyp nové pece. Software slouží k řízení a monitorování pece. Hlavní funkcí tohoto software je možnost nastavení časového teplotního profilu podle požadavků ohřevu konkrétního výrobku. Teplotní profil se zadává na barevném dotykovém displeji regulátoru. Teplota v pracovním prostoru šachtové pece je snímána dvojitým termoelektrickým snímačem umístěným ve víku (termočlánek s kompenzační větví). Další 3ks dvojité termoelektrické snímače měří teploty v jednotlivých topných zónách.Teplota je regulována v jednom regulačním okruhu, příkon pece je nastaven na základě měřené teploty a nastaveného teplotního profilu pomocí SSR (solid state relé) ovládaném z řídicího systému. Další velmi důležitou funkcí software je řízení otáček ventilátoru, který se nachází ve víku pece. Jeho účelem je pomocí rotoru promíchávat vnitřní atmosféru, toto je důležité z hlediska dosažení rovnoměrného rozložení teplotního pole. Rychlost otáček ventilátoru musí být při vyšších teplotách omezována dle nastavené křivky vycházející z creepových vlastností a kritických napětí na listech ventilátoru. Na analogový výstup řídicího systému je připojen frekvenční měnič řízený proudovou smyčkou 4-20 mA, maximálním otáčkám odpovídá proud 20 mA (50 Hz), minimálním proud 4 mA (30 Hz). Program umožňuje logování průběhu teplot a otáček ventilátoru a napojení na nadřazený řídicí systém. Na níže uvedených obrázcích je pro ilustraci zobrazen teplotní průběh celého technologického postupu, teplotní profil zadávaný do programu řídicího systému a dále příklad vzhledu jedné z procesních obrazovek programu.

Czech name

Software pro řízení a monitorování pece

Czech description

Pro tepelné zpracování ložiskových komponent v energeticky úsporných pecích je důležité dosažení vysoké tvarové stálosti. V procesu ohřevu, ochlazování a zejména při transformacích v průběhu kalení dochází k objemovým změnám, které značně ovlivňují pnutí v materiálu. V důsledku toho dochází k deformacím, a pokud nejsou teplotní pole v ložiskových komponentách rovnoměrná, dochází k nerovnoměrnému pnutí, které způsobí tvarovou nestabilitu a výslednou křivost kroužku ložiska. Aby k tomuto nedocházelo, je nutno dosáhnout rovnoměrného teplotního pole v peci pro zpracování. K tomuto účelu byl vyvinut a realizován prototyp nové pece. Software slouží k řízení a monitorování pece. Hlavní funkcí tohoto software je možnost nastavení časového teplotního profilu podle požadavků ohřevu konkrétního výrobku. Teplotní profil se zadává na barevném dotykovém displeji regulátoru. Teplota v pracovním prostoru šachtové pece je snímána dvojitým termoelektrickým snímačem umístěným ve víku (termočlánek s kompenzační větví). Další 3ks dvojité termoelektrické snímače měří teploty v jednotlivých topných zónách.Teplota je regulována v jednom regulačním okruhu, příkon pece je nastaven na základě měřené teploty a nastaveného teplotního profilu pomocí SSR (solid state relé) ovládaném z řídicího systému. Další velmi důležitou funkcí software je řízení otáček ventilátoru, který se nachází ve víku pece. Jeho účelem je pomocí rotoru promíchávat vnitřní atmosféru, toto je důležité z hlediska dosažení rovnoměrného rozložení teplotního pole. Rychlost otáček ventilátoru musí být při vyšších teplotách omezována dle nastavené křivky vycházející z creepových vlastností a kritických napětí na listech ventilátoru. Na analogový výstup řídicího systému je připojen frekvenční měnič řízený proudovou smyčkou 4-20 mA, maximálním otáčkám odpovídá proud 20 mA (50 Hz), minimálním proud 4 mA (30 Hz). Program umožňuje logování průběhu teplot a otáček ventilátoru a napojení na nadřazený řídicí systém. Na níže uvedených obrázcích je pro ilustraci zobrazen teplotní průběh celého technologického postupu, teplotní profil zadávaný do programu řídicího systému a dále příklad vzhledu jedné z procesních obrazovek programu.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

20205 - Automation and control systems

Project

<a href="/en/project/EG20_321%2F0024947" target="_blank" >EG20_321/0024947: Research and Development of Heat Treatment in Energy-saving Furnaces for Shape Stability of Bearing Components</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2023

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

22190-SW003-2023

Technical parameters

Software slouží k přesnému řízení a monitorování pece, zajišťuje dosažení rovnoměrného teplotního pole. Hlavní funkcí softwaru je možnost nastavení zvoleného časového teplotního profilu viz obr 1-4. Výsledek byl ověřen pro zavedení do výroby. Smlouva SML/2200/0051/21 o účasti na řešení projektu ze dne 16. 6. 2021; ZKL Brno, a. s., Brno, IČ 25507851, Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i., Brno, IČ 68081723, Best - Business,a.s., Kunštát, IČ 25573322 a Západočeská univerzita v Plzni, IČ 49777513. Kontaktní osoba: Ing. Ctibor Štádler; tel.: +420 377 634 265; e-mail: stadler@fel.zcu.cz; adresa: Univerzitní 8, 301 00 Plzeň.

Economical parameters

Navržený a zrealizovaný software umožňuje realizovat přesnou výrobu ložiskových kroužků s minimalizovanými náklady na obráběcí a dokončovací operace. Roční snížení nákladů na dokončovací operace, včetně nákladů na uspořený obráběcí a brusný materiál, společně s cenami energií (pro rok 2024) při dosaženém snížení energetické náročnosti představují 1,738 mil. Kč. Úspor je dosaženo zejména tím, že software slouží k řízení a monitorování pece, zajišťuje dosažení rovnoměrného teplotního pole. Hlavní funkcí software je možnost nastavení časového teplotního profilu podle minimálních požadavků ohřevu konkrétního výrobku.

Owner IČO

49777513

Owner name

ZKL Brno, a.s. (25507851); Západočeská univerzita v Plzni (IČ: 49777513); Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. (IČ: 68081723); Best - Business a.s. (IČ: 25573322)