مدل سازی الکتریکی موازنه انرژی و کنترل هوشمند کوره های قوس الکتریکی

کوره های قوس الکتریکی (Electric Arc Furnaces EAF) به عنوان یکی از مهمترین واحدهای تولید فولاد در جهان، نقشی کلیدی در گذار صنعت فولاد به سمت بهره وری انرژی بالاتر و کاهش انتشار آلاینده ها ایفا می کنند. این کوره ها به دلیل ماهیت غیرخطی قوس الکتریکی، اندرکنش همزمان پدیده های الکتریکی، حرارتی، سیالاتی و شیمیایی و همچنین مصرف بالای انرژی الکتریکی، به عنوان یک سیستم چند فیزیکی پیچیده شناخته می شوند. در این مقاله یک چارچوب جامع ژورنالی برای تحلیل و بهینه سازی عملکرد کوره های قوس الکتریکی ارائه می شود که سه محور اصلی را در بر می گیرد: (۱) مدل سازی الکتریکی قوس با استفاده از مدل دینامیکی Cassie-Mayr به منظور توصیف رفتار ولتاژ-جریان و پایداری قوس، (۲) تدوین موازنه انرژی دینامیکی کوره با هدف تحلیل توزیع و تلفات انرژی در فرآیند ذوب فولاد، و (۳) اتصال این مدل های فیزیکی به راهکارهای کنترل هوشمند مبتنی بر کنترل پیشبین مدل محور (MPC) و الگوریتم های هوش مصنوعی. همچنین یک جدول نمونه موازنه انرژی عددی بر حسب MJ/ton steel ارائه شده است که سهم انرژی الکتریکی، انرژی شیمیایی و تلفات حرارتی را به صورت کمی نشان می دهد. نتایج این مطالعه مروری تحلیلی نشان می دهد که یکپارچه سازی مدل های فیزیکی دقیق با سیستم های کنترلی هوشمند می تواند منجر به کاهش مصرف انرژی، بهبود کیفیت توان شبکه، افزایش عمر الکترودها و ارتقای پایداری فرآیند فولادسازی در کوره های قوس الکتریکی شود.

کلیدواژه ها:

کوره قوس الکتریکی ، فولادسازی ، مدل سازی قوس الکتریکی ، موازنه انرژی ، Cassie Mayr ، کنترل پیشبین مدل محور ، هوش مصنوعی ، کیفیت توان