شماره مدرك
20947
شماره راهنما
17993
پديد آورنده
قنواتي، نويد
عنوان
توسعه يك مدل عددي و تعيين بهينه دبي آب دوشها در فرايند ميز خنككاري ورق فولادي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
كنترل
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
هشت، 84ص. : مصور
توصيفگر ها
سطح دوم اتوماسيون , ميز خنككاري , مدلسازي , پروفايل حرارتي , بهينهسازي
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/05
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي برق
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/12/06
كد ايرانداك
23210821
چكيده فارسي
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.
چكيده انگليسي
System modeling at the second level of automation plays a crucial role in process control, system configuration and producing products with the desired specifications. The run-out table is one of the main components in the hot rolling process, responsible for controlling the sheet temperature after it exits the rolling section and reducing it temperature to a specified range. Adjusting the flow rate of each cooling shower directly affects the cooling rate and the thermal profile of the sheet, bringing the stripʹs thermal profile closer to the target thermal profile to produce a product with the desired quality.
Modeling the run-out table system at the second level of automation provides an intelligent infrastructure for adjusting water flow and precisely managing sheet temperature before coiling. The run-out table consists of a series of showers and spray nozzles that apply water at controlled flow onto the moving sheet surface. The target thermal profile on the run-out table is determined based on the cooling strategy, desired cooling rate and target coiling temperature. The goal of the modeling thermal behavior on Level 2 system is to adjust the shower flow so that the actual thermal profile matches the target profile. Duo to the complexity of the process, interaction of various parameters and changes in operating conditions of the run-out table, achieving the target cooling profile requires a fast and intelligent mechanism that can align the actual thermal profile with the target while considering the system’s physical constraints. In this thesis, a neural network model of the run-out table is designed and trained using simulation data. The trained model can estimate the thermal profile of the sheet along the run-out table based on the shower flow and sheet specifications. Using the numerical model of run-out table allows faster computations compared to traditional computational models. Based on this numerical model, gradient-based optimization algorithm has been developed, taking into account the operational constraints of the cooling showers. To further accelerate flow calculations, an inverse model of the run-out table is also defined, which determines suitable initial values for the optimization algorithm based on the target thermal profile. The results of implementing this structure show that the proposed algorithm, considering time and operational constraints, can accurately approach the target thermal profile. This method can be used as part of an advanced control system and serves as an effective step toward smart industrial processes, reducing energy consumption, improving product uniformity, and increasing efficiency.
استاد راهنما
جعفر قيصري
استاد داور
جواد عسگري مارناني , حامد جلالي بيدگلي