توسعه يك مدل عددي و تعيين بهينه دبي آب دوش‌ها در فرايند ميز خنك‌كاري ورق فولادي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

مدل‌سازي سيستم در سطح دوم اتوماسيون نقش بسيار مهمي در كنترل فرايند، انجام تنظيمات موردنياز سيستم و توليد محصول با مشخصات مناسب ايفا مي‌كند. ميز خنك‌كاري يكي از بخش‌هاي اصلي در فرايند نورد گرم است كه وظيفه كنترل دماي ورق پس از خروج از بخش نورد را بر عهده دارد و دماي ورق را تا محدوده مشخص كاهش مي‌دهد. تنظيم دبي هر يك از دوش‌هاي خنك‌كاري به‌صورت مستقيم بر نرخ خنك‌كاري و پروفايل حرارتي ورق موثر است و پروفايل حرارتي ورق را جهت توليد محصول با كيفيت مطلوب به پروفايل حرارتي هدف نزديك مي‌كند. مدل‌سازي رفتار حرارتي و توزيع دبي آب در سيستم ميز خنك‌كاري، ابزاري موثر براي كنترل پيش‌بينانه رفتار حرارتي سيستم در مواجه با شرايط مختلف است. مدل‌سازي سيستم ميز خنك‌كاري در سطح دوم اتوماسيون، زيرساختي هوشمند براي تنظيم دبي آب دوش‌هاي خنك‌كاري و مديريت دقيق دماي ورق پيش از كلاف‌پيچي ايجاد مي‌كند. ميز خنك‌كاري، از مجموعه‌اي از دوش‌ها و نازل‌هاي پاشش آب تشكيل شده است كه آب را با دبي مشخص و به‌‌صورت كنترل‌شده بر سطح ورق در حال حركت مي‌پاشند. پروفايل حرارتي هدف در ميز خنك‌كاري، باتوجه‌به استراتژي خنك‌كاري، نرخ خنك‌كاري مطلوب و دماي هدف كلاف‌پيچي مشخص مي‌شود. هدف سيستم سطح 2 تنظيم دبي دوش‌هاي خنك‌كاري به‌گونه‌اي است كه پروفايل حرارتي واقعي به پروفايل حرارتي هدف منطبق شود. با‌توجه‌به پيچيدگي‌هاي فرايند، تاثير متقابل پارامتر‌هاي مختلف و تغيير در شرايط عملياتي ميز خنك‌كاري، تنظيم دبي دوش‌ها براي دستيابي به پروفايل خنك‌كاري هدف نيازمند توسعه سازوكار هوشمند و سريع است كه بتواند هم‌زمان با درنظرگرفتن محدوديت‌هاي فيزيكي سيستم، پروفايل حرارتي واقعي ورق را با پروفايل حرارتي هدف تطبيق دهد. در اين پايان‌‌نامه، با استفاده از داده‌هاي حاصل از شبيه‌سازي ميز خنك‌كاري مورد بررسي، يك مدل شبكه عصبي از ميز خنك‌كاري طراحي و آموزش داده شده است. مدل آموزش داده شده، با دريافت دبي دوش‌هاي موجود در ميز خنك‌كاري و مشخصات ورق در حال توليد، مي‌تواند پروفايل حرارتي ورق در طول ميز خنك‌كاري را تخمين بزند. استفاده از مدل عددي ميز خنك‌كاري انجام محاسبات در زمان كوتاه‌تر را نسبت به مدل‌هاي محاسباتي ممكن مي‌كند. باتكيه‌بر مدل عددي ميز خنك‌كاري، الگوريتم بهينه‌سازي مبتني بر روش‌هاي گرادياني با در‌نظر‌گرفتن محدوديت‌هاي عملياتي دوش‌هاي خنك‌كاري، توسعه‌يافته است. جهت افزايش سرعت محاسبات دبي، مدل معكوس از ميز خنك‌كاري نيز تعريف شده ‌است كه وظيفه آن مشخص‌كردن مقادير اوليه مناسب براي الگوريتم بهينه‌سازي باتوجه‌به پروفايل حرارتي هدف است. نتايج به‌دست‌آمده از پياده‌سازي اين ساختار نشان مي‌دهد كه با استفاده از الگوريتم پيشنهادي و با در‌نظر‌گرفتن محدوديت‌هاي زماني و عملياتي مي‌توان با دقت بالا به پروفايل حرارتي هدف نزديك شد. اين روش، قابليت استفاده به‌عنوان بخشي از يك سيستم كنترل پيشرفته را دارد و مي‌تواند به‌عنوان گامي موثر در جهت هوشمند‌سازي فرايند‌هاي صنعتي، كاهش مصرف انرژي، بهبود يكنواختي محصول و افزايش بهره‌وري استفاده شود.

237044

كنترل

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان