Moduly pro simulaci a optimalizaci řídicích systémů a výrobních procesů

Kód výsledku v 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>

Výsledek na webu

<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

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Moduly pro simulaci a optimalizaci řídicích systémů a výrobních procesů

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

Modules for simulation and optimization of control systems and production processes

Popis výsledku anglicky

The presented result in the form of a simulation model allows to model the complex physical behavior of the induction furnace. The basic goal of this product is to provide the user with the possibility of analyzing the behavior of the induction furnace before its actual construction. In this case, inputs are provided to the model and outputs are available after the simulation. The novelty of the solution lies in the fact that it is possible to run optimization on the created model, which can be used to determine the optimal parameters of the furnace and answer basic questions related to the aluminum smelting process, such as what power input and time. This knowledge can then be used for efficient control of the induction furnace and significantly contributes to the optimization of the smelting production process.

Druh

R - Software

CEP obor

—

OECD FORD obor

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

Projekt

<a href="/cs/project/EF17_049%2F0008425" target="_blank" >EF17_049/0008425: Platforma pro výzkum orientovaný na Průmysl 4.0 a robotiku v ostravské aglomeraci</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

008/14-06-2022_SW

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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.

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, VŠB-TUO