Modules for simulation and optimization of control systems and production processes

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27240%2F22%3A10249939" target="_blank" >RIV/61989100:27240/22:10249939 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="https://www.fs.vsb.cz/354/en/research/projects/mechatronic-systems/" target="_blank" >https://www.fs.vsb.cz/354/en/research/projects/mechatronic-systems/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Moduly pro simulaci a optimalizaci řídicích systémů a výrobních procesů

Original language description

Předložený výsledek ve formě simulačního modelu umožňuje modelovat komplexní fyzikální chování indukční pece. Základním cílem tohoto produktu je poskytnout uživateli možnost analýzy chování indukční pece ještě před její skutečnou konstrukcí. V tomto případě jsou do modelu poskytovány vstupy a po provedení simulace jsou k dispozici výstupy. Novost řešení spočívá v tom, že je možno nad vytvořeným modelem provozovat optimalizaci, pomocí které lze určit optimální parametry pece, a zodpovědět základní otázky spojené s procesem tavením hliníku, například s jakým příkonem a za jakou dobu lze roztavit zadané množství hliníku. Tyto znalosti potom mohou být využity pro efektivní řízení indukční pece a významně přispívají k optimalizaci výrobního procesu tavení.

Czech name

Moduly pro simulaci a optimalizaci řídicích systémů a výrobních procesů

Czech description

Předložený výsledek ve formě simulačního modelu umožňuje modelovat komplexní fyzikální chování indukční pece. Základním cílem tohoto produktu je poskytnout uživateli možnost analýzy chování indukční pece ještě před její skutečnou konstrukcí. V tomto případě jsou do modelu poskytovány vstupy a po provedení simulace jsou k dispozici výstupy. Novost řešení spočívá v tom, že je možno nad vytvořeným modelem provozovat optimalizaci, pomocí které lze určit optimální parametry pece, a zodpovědět základní otázky spojené s procesem tavením hliníku, například s jakým příkonem a za jakou dobu lze roztavit zadané množství hliníku. Tyto znalosti potom mohou být využity pro efektivní řízení indukční pece a významně přispívají k optimalizaci výrobního procesu tavení.

Type

R - Software

CEP classification

—

OECD FORD branch

10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)

Project

<a href="/en/project/EF17_049%2F0008425" target="_blank" >EF17_049/0008425: A Research Platform focused on Industry 4.0 and Robotics in Ostrava Agglomeration</a><br>

Continuities

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

Publication year

2022

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

008/14-06-2022_SW

Technical parameters

Technologie tavení hliníku s využitím indukčních tavících je při výrobě rotorových klecí jednou z alternativních metod pro zajištění dostatečného množství roztaveného hliníku při zachování kontinuity výrobního procesu. Při výrobě jednoho rotoru produktového portfolia partnery je spotřebováno 50-120kg hliníku, který se taví v tavících pecích a předehřívá v dávkovacích pecích, které připravují již přesně definované množství pro dílčí výrobní proces. Cyklus stávajícího výrobního procesu je závislý na velikosti rotoru a potřebného množství hliníku a trvá 30-90 minut. Za tuto dobu je nutné připravit potřebné množství hliníku, které musí být předpřipraveno pro další předehřev a přípravu pro vstřik. Stávající technologie využívající k tavení zemní plyn je z technologického pohledu komplikovaná (nutnost udržování teploty), jdou zde rizika zatuhnutí v případě výpadku, nutnost zajištění náhradního zdroje pro udržování roztaveného hliníku, z ekologického pohledu je přímý zdrojem CO2, a škodlivých emisí, které je nutné redukovat náročnými filtracemi. Cílem projektu je ověření konceptu využití technologie indukčního tavení pomocí metod konečných prvků s využitím multifyzikálních modelů, a to jak z pohledu využitelnosti technologie při zpracování vstupních polotovarů a také recyklace odpadů generovaných při samotném procesu tlakového lití. Jedná se ověření principu možnosti kvazistacionárního tavícího procesu se zajištěním průběžného tavení po definovaných dávkách pro zajištění roztavení potřebného množství na základě aktuální potřeby. Součástí projektu je návrh rámcových technologických atributů pro přípravu studie proveditelnosti pro další spolupráci s průmyslovým partnerem.

Economical parameters

Roční spotřeba hliníku dosahuje objemu při zachování stávajícího objemu výroby 998 tun. Technologie s využitím plynu spotřebuje 4386 MWh energie, což při definovaném množství hliníku činí 4,39 kWh/kg. Energetická náročnost na tavení hliníku pomocí indukce je necelých 1,5kWh/kg, při srovnání cen za elektrickou energii i za plyn se cena za nové řešení může srovnávat, nebo být dokonce výhodnější. Současně je při tavení vyprodukováno 789 tun CO2. V případě návrhu technologie, jež bude provozně, technologicky i ekologicky výhodnější (redukce CO2 i emisí) by se jednalo o výrazný technologický krok, spojený také se zvýšením spolehlivost, využití energeticky výhodnější koncepce i podpory náhrady spotřeby neobnovitelných zdrojů za elektrickou energii. Nová technologie by pomohla umožnit zvýšit bezpečnost na pracoviště, snížit potřebu pro zástavbu, snížit náklady na pořízení nové technologie i provozní údržbu. Řádově se může jednat o jednotky nebo desítky mil Kč/ročně.

Owner IČO

—

Owner name

Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, VŠB-TUO