طراحی دوقلوی دیجیتال (Digital Twin) جهت مدیریت انرژی برای کوره قوس الکتریکی فولاد ارفع

در این پژوهش، سامانه های هوشمند بر پایه فناوری دوقلوی دیجیتال (Digital Twin) برای بهینه سازی مصرف انرژی در کوره قوس الکتریکی (EAF) شرکت آهن و فولاد ارفع طراحی و پیشنهاد شده است. هدف اصلی ایجاد مدل دیجیتالی همزمان از فرآیند واقعی ذوب است تا با استفاده از داده های فرآیندی لحظه ای مدل های فیزیکی و الگوریتم های هوش مصنوعی، امکان پایش، تحلیل، پیش بینی و کنترل بهینه فرآیند فراهم شود. مدل توسعه یافته شامل سه بخش اصلی است (۱) مدل های فیزیکی مبتنی بر معادلات انتقال حرارت، واکنش های شیمیایی و میدان های الکترومغناطیسی (۲) مدل های داده محور و شبکه های عصبی برای پیش بینی مصرف انرژی و تشخیص ناهنجاری های تجهیزاتی و (۳) مدل هیبریدی جهت ادغام دانش فیزیکی و یادگیری ماشینی. زیرساخت دیجیتال مورد استفاده از لایه های جمع آوری داده، پروتکل های صنعتی مانند OPC-UA و MQTT، ذخیره سازی در پایگاه های داده PostgreSQL و TimescaleDB و تجسم گرافیکی با Power BI و Unity بهره می گیرد. نتایج شبیه سازی و پیاده سازی اولیه نشان می دهد که سامانه پیشنهادی می تواند مصرف انرژی ویژه را ۸ تا ۱۵ درصد، زمان ذوب را ۵ تا ۱۰ درصد کاهش داده و همزمان عمر الکترودها و نسوزها را تا ۲۵ درصد افزایش دهد. این دستاوردها علاوه بر صرفه جویی قابل توجه در هزینه های انرژی، زمینه ساز هوشمندسازی عملیاتی و نگهداری پیش بینانه در صنایع فولاد خواهد بود.

کلیدواژه ها:

دوقلوی دیجیتال ، کوره قوس الکتریکی ، هوش مصنوعی ، بهینه سازی مصرف انرژی ، نگهداری پیش بینانه ، TimescaleDB