Podatkovno osnovani programski senzorji za spremljanje procesnih spremenljivk v elektroobločni pečiBlažič, Aljaž (Avtor) Logar, Vito (Mentor) elektroobločna pečprogramski senzormehko modeliranjeTakagi-Sugenoredke izhodne meritvepredikcijski intervaloptimizacija z rojem delcevraztopljen kisikocena temperaturemodel obloka Cassie-Mayrnadomestno vezjeDisertacija se osredotoča na razvoj podatkovno osnovanih programskih senzorjev za spremljanje procesnih spremenljivk v elektroobločni peči (EOP), ki je ključna komponenta pri recikliranju jeklenega odpadka. Zaradi narave procesa je neprekinjeno merjenje ključnih procesnih spremenljivk zahtevno. Spremenljivki, kot sta temperatura kopeli in vsebnost raztopljenega kisika, pomembno vplivata na učinkovitost, porabo energije in splošno produktivnost postopka reciklaže jekla. Konvencionalne metode merjenja teh spremenljivk so invazivne, moteče za proizvodnjo in povezane z visokimi operativnimi stroški ter energetsko neučinkovitostjo. V disertaciji je predstavljen nov pristop programskega senzorja, ki temelji na mehki logiki. Ta pristop uporablja tehniko mehkega rojenja in model Takagi-Sugeno (TS) v kombinaciji z optimizacijo z rojem delcev (ang. particle swarm optimization – PSO) za ocenjevanje temperature kopeli v EOP. Doseganje predpisane temperature je ključno za doseganje ustrezne kvalitete jekla ter zagotavljanje ustreznih lastnosti jekla za nadaljnjo obdelavo. Predstavljena metoda temelji na začetnih meritvah temperature in nadaljnjih vhodih v EOP, kar omogoča neprekinjeno ocenjevanje temperature kopeli skozi celotno fazo rafinacije. Predlagani model odlikuje visoka natančnost napovedi in nakazuje, da lahko bistveno zmanjša število potrebnih meritev temperature, zmanjša izgube energije in skrajša čas reciklaže. Predlagan je tudi programski senzor vsebnosti raztopljenega kisika v kopeli, ki temelji na modelu TS in predikcijskih intervalih (PI) za napoved neopazovanega izhoda v zahtevnih merilnih pogojih. Na podlagi količine raztopljenega kisika operaterji ocenjujejo delež raztopljenega ogljika, ki predstavlja ključni parameter za zagotavljanje kakovosti jekla in njegovih mehanskih lastnosti. Vključitev PI zagotavlja sistematičen način za upoštevanje variabilnosti sistema in omogoča določitev najožjega možnega pasu, ki zajema predpisan odstotek podatkov kljub prisotnosti heteroskedastičnega šuma. Primerjalna analiza z dejanskimi obratovalnimi podatki EOP prikazuje učinkovitost modela pri premagovanju izzivov redkih izhodnih meritev. Nazadnje je predlagan nov kazalnik uspešnosti električnih oblokov, imenovan indeks kakovosti obloka (ang. arc quality index – AQI). Za upoštevanje nelinearnih in dinamičnih značilnosti obloka, vključno s procesi prekinitve in vžiga obloka, se uporablja trifazno nadomestno vezje, integrirano z modelom obloka Cassie-Mayr (CM). Za oceno parametrov modela CM se uporablja metoda PSO na realnih podatkih EOP z meritvami toka in napetosti. AQI je določen na podlagi odstopanj od optimalnih pogojev obloka in zagotavlja kvalitativno oceno kakovosti obloka, ki vključuje vidike stabilnosti in pokritosti obloka. Posledično lahko operaterji sprejmejo ciljno usmerjene ukrepe za izboljšanje AQI, vključno s prilagoditvami nivoja moči ali dolžine obloka in ukrepi za povečanje višine žlindre, s čimer optimizirajo obratovalne pogoje in izkoristek energije.20242024-12-13 08:10:02Doktorsko delo/naloga165907VisID: 61149COBISS_ID: 219893507sl