Моделирование работы печи гомогенизации для решения задач управления

Целью работы является создание для задач управления математической модели тепловой работы печи, на основе которой может быть реализован «виртуальный двойник» печи гомогенизации. В последнее время показатели качества прогрева алюминиевых полуфабрикатов и изделий перед дальнейшей обработкой, в процессах старения или закаливания становятся особенно актуальными, в т.ч. и в связи с внедрением на металлургических предприятиях международного стандарта качества ISO. При этом существующие системы контроля параметров печей нагрева осуществляют в основном регулирование локального нагревателя по измерениям температуры воздуха возле этого нагревателя, задача поддержания нужного прогрева объема всей печи и садки в таком управлении трудновыполнима и требует постоянной настройки пропорционально-интегрально-дифференцирующих регуляторов опытным сотрудником. Энергоемкость обработки алюминия также высока, при этом не все предприятия имеют возможность замены устаревших печей, и тогда возможности ресурсосбережения лежат только в области улучшения систем управления. В частности, перспективным направлением является замена традиционного регулирования по отклику упреждающим регулированием. Поэтому разработка математических моделей и программного обеспечения, позволяющих рассчитывать и предсказывать температуры различных областей печи, нагреваемых материалов в зависимости от изменения условий нагрева, является актуальной задачей. Моделирование и исследования проведены с использованием обыкновенных дифференциальных уравнений и явных разностных схем. В статье предложена динамическая модель теплообмена в печи гомогенизации и выполнены тестовые расчеты, показывающие применимость этой модели к выбору режимов и алгоритмов нагрева; также модель может быть положена в основу разработки цифрового двойника печи. Представленные модели и методы расчета применимы в качестве разработки современных систем управления и оптимизации нагрева не только металлоизделий, но и любых материалов.

конвективный нагрев, моделирование нагрева материалов, печь гомогенизации, автоматизированная система управления печью