Problem: reduce pressure variations in Cokes furnace 2.
Result: 70% reduction of pressure peaks

First strike (2010)
Cokesovens produceren kooks uit steenkool. Tijdens de productie ontsnappen giftige gassen uit de steenkool en worden afgezogen en getransporteerd naar de gasreinigingsinstallatie.

Het is belangrijk dat de druk in de ovens dicht bij het ingestelde punt wordt gehouden met minimale variaties. Als de druk te hoog stijgt, zal het naar het milieu ontsnappen. Als de druk te laag is, komt er lucht de oven binnen en verbrandt de steenkool/cokes en beschadigt de ovenbekleding. Om nauwkeurige controle mogelijk te maken, wordt de druk op 5 locaties in de oven op het ingestelde punt gehouden door 5 PID-regelaars die de klepposities aanpassen.

In de eerste fase analyseerde DotX gegevens en onderzocht de oorzaak van de drukvariaties en de mogelijkheden om deze te verminderen door het besturingssysteem aan te passen. In 2010 werden op basis van deze analyse de eerste wijzigingen in het besturingssysteem aangebracht:

1. De PID-regeling werd geoptimaliseerd.
2. Self Learning Feedforward werd geïmplementeerd als een toevoeging aan 4 PID-regelaars.
3. Play-compensatie werd geïmplementeerd als een uitbreiding van een van de besturingsuitgangen.

Self Learning Feedforward reageert uitsluitend op een triggervoorwaarde die aan 1 gaat als de oven wordt geladen met nieuwe steenkool. De drukpieken worden duidelijk verminderd met Self Learning Feedforward ingeschakeld. De play-compensatie vermindert het effect van speling tussen de besturingsuitgang (gevraagde kleppositie) en de werkelijke kleppositie. Al met al werden de drukvariaties met 50% verminderd.



Second strike (2020- now)
In 2020 vroeg Tata om advies over verdere vermindering van de drukvariaties. Er werden verschillende mogelijkheden voorgesteld:

1. Implementeer real-time monitoring van alle PID-regelingen (gereguleerde druk, uitgangen van PID en klepposities).
2. Maak een model van de druk op basis van eerst beginselen, verifieer het en gebruik het model om een verscheidenheid aan verbeteringen in het besturingssysteem te simuleren.

Het eerste punt, realtime monitoring, is in 2021 door DotX geïmplementeerd in de Azure-omgeving. Deze webtoegang maakt alleen het monitoren van gegevens mogelijk en biedt geen toegang tot enige Tata-computer of PLC. De monitor stelt degenen met toegang in staat om op elk moment en overal de status van de regellussen en de PID-ingangen en -uitgangen te controleren.

De onderstaande afbeelding toont een schermafbeelding van mijn mobiele telefoon (waar het internetadres om veiligheidsredenen is aangepast). Het laat de Procesvariabele (PV) en Setpoint (SP) zien gedurende het afgelopen uur. Als een regellus een probleem ondervindt, wordt er een e-mail gestuurd naar een groep mensen (inclusief DotX), waarin het probleem wordt uitgelegd en wordt gevraagd om actie te ondernemen. Deze e-mailmelding is een aanvulling op de reguliere alarmen in de bedieningsruimte (die soms over het hoofd worden gezien) en biedt ons (DotX) de mogelijkheid om te reageren.



Elke maand maakt DotX een rapport over Key Performance Indicators (KPI’s) op basis van de gegevens en bespreekt de resultaten met Tata. De KPI’s omvatten standaardafwijkingen van PV-SP, frequentiespectrumanalyse (om slecht gedempte oscillaties te detecteren), schattingen van speling in elke actuator en de effectiviteit van het besturingssysteem tijdens het laden (waar de hoogste drukpieken optreden).

Het tweede item (modellerings- en analysestudie) werd in 2020 uitgevoerd en resulteerde in de aanbeveling van Gain Scheduling en verschillende wijzigingen in feedforward.

Elke wijziging in het besturingssysteem werd geëvalueerd met wetenschappelijke procedures, zoals het regelmatig schakelen tussen een nieuwe situatie en de oude situatie gedurende ten minste 5000 keer. Dit stelt hen in staat om het effect op alle PID-regelingen vrij nauwkeurig te berekenen. Als een maatregel succesvol lijkt, wordt deze gedurende een langere periode gemonitord om de ‘gezondheid’ ervan te controleren. Sommige aanpassingen vereisten aanvullende analoge communicatie tussen PLC’s, die werden gerealiseerd door Tata.

Resultaten
Door voortdurende inspanningen om de controle te verbeteren, is het waarschijnlijk dat de standaardafwijkingen van elke regellus zullen blijven afnemen, zoals tot nu toe het geval is.

Back to Control Projects