MPC bij VDL

...

VDL Weweler is een producent van automotive veersystemen en assen. In 2010, na een haalbaarheidsstudie, kreeg DotX de opdracht van VDL Weweler om een Model Predictive Controller te implementeren voor een van de Weweler walking beam ovens. In januari 2011 was de controller operationeel. Er werd een gemiddelde vermindering van minstens 4,8% gemeten.

De onderstaande video toont de HMI (webinterface) van de ovenregelaar tijdens de productie bij VDL-Weweler terwijl deze in werking is op de VDL-Weweler oven (geen simulatie, daadwerkelijke productie). Elke blauwe balk vertegenwoordigt een stalen product. Elke gele balk toont de temperatuur van dat product. We hebben de afspeelsnelheid verhoogd.

Weweler is overgestapt van gasgestookte ovens naar elektrische ovens, en sindsdien is ons besturingssysteem niet langer in gebruik.

Besturing van een gasturbine die is verbonden met een hoogoven

...

In een hoogoven ontsnappen uitlaatgassen tijdens het proces van ijzerproductie. Deze gassen passeren onder andere door een gasturbine om elektrische energie op te wekken. Ideaal gezien wordt het vermogen van de turbine gemaximaliseerd, terwijl de druk in de hoogoven (die direct wordt beïnvloed door de gasturbine) zo constant mogelijk blijft. DotX heeft de processen gemodelleerd met behulp van een snelle grijze-box modelleringsmethode en op basis van het model verschillende wijzigingen voorgesteld voor het bestaande controlesysteem. De adviezen van DotX zijn geïmplementeerd en in bedrijf gesteld. Sindsdien produceert de gasturbine die is aangesloten op de hoogoven op 99% van zijn elektrische capaciteit.

Systeemintegratie voor onderzoek naar batch-kristallisatoren

Klant: ISPT, Nederland. ISPT, een afkorting van het Institute for Sustainable Process Technology, is een zogenaamd topkennisinstituut, dat wil zeggen een instituut waar grote en kleine bedrijven en universiteiten samenwerken en medegefinancierd worden door de Nederlandse overheid. In 2011 raakte DotX betrokken bij het ISPT-project PH-00-04, getiteld “Intelligente waarneming en regeling voor farmaceutische batchkristallisatie”. Het doel van dit project (waarin 12 bedrijven en kennisinstituten deelnemen) is het ontwikkelen en testen van verbeterde batchregeling. Dit doel moet worden bereikt door (1) de zaadtechniek te verbeteren, (2) het toepassen en testen van onlinemeettechnieken voor de distributie van kristalgrootte en voor de concentratie van de oplossing, en (3) het toepassen en testen van methoden om de groeisnelheid van kristallen en de kristalgrootte te regelen. Eind 2010 was een meetskid gerealiseerd met vier verschillende onlinemeetsensoren en een pomp om suspensies van kristallen te circuleren. Het meetskid kan via slangen worden aangesloten op elke batchreactor, zie de bovenstaande figuur. DotX heeft de software en computersystemen geïntegreerd in een controleplatform. Dit platform maakt een breed scala aan taken mogelijk, waaronder het realtime uitlezen van alle metingen, realtime trending van elke gemeten variabele, en onderzoekers in staat stellen algoritmen van elke complexiteit te programmeren in hun favoriete softwareomgeving (Matlab), om de batchvolgorde, zaaien en koelvloeistof tijdens een batch te regelen. Het controleplatform integreert in wezen een veelvoud aan software- en hardwareproducten verspreid over verschillende pc’s en PLC’s, met behulp van drie verschillende communicatieprotocollen.

Optimalisatie van de besturing voor ontzuring

...

Bij de productie van cokes voor ijzerproductie ontsnappen er ovengassen die gereinigd moeten worden. Een van de installaties om de gasvormige bijproducten te reinigen, is een ontzurings- en strippingsproces met meerdere destillatiekolommen, gevoed door cokesgas en stoom. De procesingenieurs van deze specifieke fabriek ontdekten dat het verminderen van de drukvariaties in de stoomtoevoer zou leiden tot verbeterde processtabiliteit, wat op zijn beurt zou leiden tot aanzienlijke kostenbesparingen. DotX kreeg de opdracht om de stabiliteit van de drukregellus(sen) te verbeteren. Eerst werd het bestaande besturingssysteem geanalyseerd en het stoomproces werd zorgvuldig gemodelleerd. De stoomdruk werd voornamelijk geregeld door twee afzonderlijke besturingssystemen, elk werkend op één klep. De ene voor het afvoeren van stoom en de andere voor het toevoeren van stoom. Elke klep vertoonde een niet-lineaire karakteristiek (dat wil zeggen, een niet-lineaire relatie tussen klepopening en stroom). Vervolgens werd er een nieuw op model gebaseerd besturingssysteem ontworpen en geïmplementeerd over drie PLC’s die met elkaar communiceren. Het nieuwe besturingssysteem vertoonde een opmerkelijke verbetering in drukstabiliteit, zie de onderstaande figuur (die geschaalde metingen toont): zodra de DotX Control-oplossing wordt geactiveerd, is de druk bijna constant; zodra deze wordt gedeactiveerd, neemt het oude besturingssysteem het over en vertoont de druk meer variaties. Deze DotX-controller is geactiveerd in augustus 2012 en sindsdien verloopt het ontzurings- en strippingsproces veel stabieler.

Optimalisatie afzuiging oxystaalfabriek

Digital Twin afzuiging oxystaalfabriek

Inleiding

In Oxystaalfabriek 2 draait alles om het afzuigen en verwijderen van zwevend stof, maar er is ruimte voor verbetering. De capaciteit van het huidige afzuigsysteem is onvoldoende, en het elektriciteitsverbruik kost aanzienlijk veel geld. Gelukkig zijn er zeven veelbelovende modificaties geïdentificeerd die de afzuigcapaciteit en energie-efficiëntie kunnen verbeteren. Het doel is om deze verbeteringen te realiseren tegen zo laag mogelijke kosten. Er zijn zeven modificaties voorgesteld: aangepaste regeling voor de ventilatoren, afdraaien van de waaiers, optimalisatie van de inzet aanzuigleiding, toepassing van frequentiedrives, installeren extra filtercompartimenten, installeren van een warmtebuffer en installeren van één of meerdere grote motoren. Zie in het onderstaande figuur een schematisch overzicht van de SA.

Modelvorming

Om het effect van verschillende modificaties op de prestaties te analyseren worden er modellen gemaakt van het rookgasafzuigingssysteem (SA) en zijn componenten. Het model omvat secties voor het berekenen van drukverliezen, inclusief factoren zoals buiswrijving en verlies door kleppen en bochten. Het behandelt ook de modellering van ventilatoren en hun vermogen om luchtstroom te regelen via de aanpassing van ventilatorafmetingen en -snelheden. Bovendien wordt de warmteoverdracht binnen leidingen en een warmtebuffer beschreven, met als doel de temperatuur van de afgezogen gassen te reguleren. Verschillende regelingsparameters worden in het model geïntegreerd om de optimale werking van het systeem te waarborgen, waaronder drall-hoekregeling en toerentalregeling voor ventilatoren. Het model biedt inzicht in de complexe interacties tussen verschillende factoren en componenten binnen de SA en kan worden gebruikt voor het evalueren van wijzigingen en verbeteringen aan het systeem.

Conclusie

Het onderzoek beantwoordt de centrale vraag: “Kunnen modificaties 1-7 de gemiddelde afzuighoeveelheid en de afzuighoeveelheid tijdens een ruwijzer inzet verhogen en/of het stroomverbruik verminderen?” met een overtuigend “ja”. Meerdere modificaties of combinaties daarvan hebben positieve effecten op zowel de afzuigcapaciteit als het stroomverbruik.

  • Optimalisatie van Ventilatorregeling: Door de ventilatoren op een meer efficiënte manier te regelen, kunnen aanzienlijke besparingen op stroomkosten worden behaald. Dit kan leiden tot een verlaging van 130.000-250.000 euro per jaar, terwijl de afzuigcapaciteit slechts minimaal afneemt.
  • Afdraaien van Waaiers: Het afdraaien van de waaiers met 5-10% kan niet alleen stroomkosten besparen (tot 330.000 euro per jaar) maar verhoogt ook de afzuigcapaciteit tot 3%.
  • Toepassing van Frequentiedrives: Het gebruik van frequentieregelaars biedt flexibiliteit in het aanpassen van het toerental, waardoor de stroomkosten dalen en de afzuigcapaciteit stijgt. Dit kan gecombineerd worden met het installeren van extra filtercompartimenten om de afzuigcapaciteit met zo’n 20% te verhogen en tegelijkertijd 100.000 euro per jaar te besparen.
  • Warmtebuffer Platenkoeler: Het plaatsen van een warmtebuffer vermindert de kans dat de koude-luchtklep opent tijdens ruwijzer-inzet, wat leidt tot een capaciteitsverhoging van 25%. In combinatie met grotere motoren en een verlaging van de filterweerstand kan zelfs een indrukwekkende verhoging tot 56% worden bereikt.

Dit betekent niet alleen aanzienlijke kostenbesparingen, maar ook een milieuvriendelijkere en efficiëntere operatie voor Oxystaalfabriek 2.

Het fysieke model van de Secundaire Afzuiging (SA) is zorgvuldig opgesteld en geverifieerd om de effecten van deze modificaties te kunnen voorspellen. Hoewel er enkele onzekerheden zijn, kunnen we concluderen dat de voordelen van de voorgestelde wijzigingen duidelijk en substantieel zijn.

In een tijd waarin duurzaamheid en efficiëntie cruciaal zijn, is Oxystaalfabriek 2 op weg naar een veelbelovende toekomst, waarin het bedrijf niet alleen zijn ecologische voetafdruk verkleint, maar ook de concurrentiepositie versterkt.

Dit is slechts een voorbeeld van hoe de industrie zich voortdurend aanpast en innoveert om een duurzamere en kosteneffectieve toekomst te creëren. We hopen dat dit verhaal van succesvolle modificaties in Oxystaalfabriek 2 u heeft geïnspireerd en aangemoedigd om ook te blijven streven naar efficiëntie en duurzaamheid in uw eigen werkzaamheden. Samen kunnen we een positieve impact maken.

nl_NLDutch