Online ShopMy Plansee
Главная
Online ShopMy Plansee

09/12/2022

Существенная экономия электроэнергии благодаря оптимизации процессов

В тесном сотрудничестве с Австрийским институтом технологий компания Plansee инициировала исследовательский проект по изучению путей снижения потребления электроэнергии на производстве.

Чтобы выпускаемые изделия приобрели нужные свойства, их часто подвергают длительной и энергозатратной термообработке, например процессу отжига. Отжиг выполняется в электрических высокотемпературных печах, разделенных на зоны. Заготовки укладываются слоями, а система регулировки нагрева позволяет предварительно задать для каждой зоны нужную температуру. «Поскольку отжиг требует довольно много энергии, было бы неплохо этот процесс оптимизировать для более экономного потребления ресурсов и снижения расхода дорогостоящей электроэнергии», — поясняет замысел Герфрид Вайсс, заведующий производством Plansee. Именно с этой целью и был запущен исследовательский проект совместно с Австрийским институтом технологий.  

Печестроение

Качество требует соблюдения минимального времени отжига

В процессе отжига печь нагревается до тех пор, пока внутри нее не будет достигнута заданная для зон температура. Затем эта температура поддерживается на протяжении определенного периода — необходимо выдержать минимальное время обжига, во время которого происходит предусмотренная трансформация изделия, требующая конкретной температуры. По завершении этой фазы изделия охлаждаются.

На практике минимальное время отжига соблюдается достаточно редко, и тому есть причины. Распределение температуры по зонам зависит от многих факторов, например от загруженности печи и термической инертности материалов. Кроме того, температуру на обрабатываемых изделиях, достигающую иногда 1800 градусов Цельсия, практически невозможно измерить напрямую. Во-первых, для этого требуются довольно-таки дорогие и «капризные» датчики, которые, к тому же, трудно установить. Во-вторых, программное обеспечение для анализа температуры — тоже недешевое удовольствие. Поэтому на практике изделие на всякий случай просто выдерживается при высокой температуре дольше обозначенного. Ведь недостаточный или неравномерный прогрев ухудшит свойства материала. С другой стороны, если поддерживать высокую температуру дольше необходимого, это будет означать, что время и электроэнергия расходуются зря.

Для оптимизации процесса отжига специалисты Plansee совместно с исследователями Австрийского института технологий запустили проект ThermoTec. «В этом проекте мы объединили глубокое понимание материалов и технологий со стороны Plansee и наш опыт отладки сложных процессов», — сообщает руководитель проекта со стороны Австрийского института технологий Мартин Нидерер. Путем тщательных измерений, анализа и моделирования ученые разработали алгоритм, позволяющий точно выдерживать необходимое минимальное время отжига при любых вариантах загрузки печи.

Экономия времени и электроэнергии без снижения качества

В порядке эксперимента алгоритм применялся для 230 загрузок в одной печи на протяжении года. По оценкам специалистов, процесс выдерживания изделий при высокой температуре в среднем сократился на 20 процентов. Сэкономленной электроэнергии хватило бы на нужды 15 одноквартирных домов. Такие же показатели получены и по выбросам CO2.

Сопутствующие испытания материалов показали, что качество продукции не снизилось. Общая длительность процесса благодаря новому алгоритму сократилась на 12 процентов, что позволило оптимизировать загрузку печи. «Этот метод обеспечивает точное соблюдение минимального времени отжига, что сокращает расход энергии (а соответственно, и стоимость нагрева) и повышает выработку продукции без снижения ее качества», — рассказывает Тобиас Глюк, руководитель отдела компетенций подразделения Complex Dynamical Systems.

Практическое применение новой технологии

Компания Plansee уже внедряет данную технологию в своих цехах и с удовольствием наблюдает за сокращением расходов электроэнергии. «Новый алгоритм можно встроить в используемую систему управления печами и применить для всех печей на производстве. Этим мы в следующем месяце и займемся», — сообщил руководитель проекта со стороны Plansee Бернхард Майр-Шмёльцер.

Об Австрийском институте технологий

Австрийский институт технологий (Austrian Institute of Technology, AIT) — крупнейший научно-исследовательский институт Австрии. В семи научных центрах изучаются наиболее важные и актуальные вопросы оптимизации инфраструктуры. Институт охотно помогает промышленным предприятиям найти нужные решения в ходе совместных исследований и разработок. Одно из подразделений в Центре визуализации, автоматизации и управления Австрийского института технологий использует возможности автоматизации и дигитализации для продвижения инноваций в промышленной отрасли. 

Подробнее об Австрийском институте технологий