Application of Advanced Process Control techniques to a pusher type reheating furnace

Zanoli, Silvia Maria; Pepe, Crescenzo; Barboni, L.

doi:10.1088/1742-6596/659/1/012014

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“…La producción de cemento se caracteriza por incluir procesos físicos y químicos de alta complejidad, debido a las altas temperaturas requeridas para generar las recciones químicas necesarias en el proceso [4]. El cemento es un producto compuesto por tres materiales principales: clínker, adiciones (caliza, puzolana o escoria) y regulador de fraguado (yeso).…”

Section: Horno Cementero Rotatoriounclassified

“…En la Figura 1 se ilustra el proceso de clinkerización, y el horno rotatorio, que se compone de un gran cilindro metálico inclinado horizontalmente (la inclinación puede ir desde 2.5 % a 4.5 %), que rota sobre su eje; la inclinación del horno permite el desplazamiento del material por medio de su rotación. En la parte más baja del horno se encuentra el quemador, que suministra la energía calórica requerida en el proceso [4]. Teniendo en cuenta que el horno es el equipo central para la calcinación del clínker, su funcionamiento afecta directamente la calidad del producto y el consumo de energía.…”

Section: Horno Cementero Rotatoriounclassified

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Horno cementero rotatorio: una revisión al control mediante sistemas expertos

Tirado

Alarcón

Valencia

2022

TecnoL.

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Este artículo presenta una revisión de investigaciones realizadas mediante diferentes estrategias de control aplicadas en hornos cementeros rotatorios, sistema donde se da la fabricación de clínker, material indispensable para la elaboración del cemento. Esta exploración menciona estudios que se han desarrollado desde los años ochenta hasta el presente, destacando en cada una la metodología de control utilizada, los beneficios obtenidos en el proceso y sus futuras aplicaciones, esto con el fin de brindar al lector una visión global del uso de técnicas de control para hornos cementeros rotatorios y de cómo los avances científicos, con el paso de los años, han contribuido a esta industria en la eficiencia y mejora de sus procesos productivos; por tanto, se mencionan aportes y métodos de control como sistemas expertos (SE), control predictivo basado en modelo (MPC), redes neuronales artificiales y lógica difusa. Al finalizar la mencionada revisión se infiere que tecnologías de inteligencia artificial y de la industria 4.0 que se tienen actualmente como la computación en la nube, el procesamiento de grandes volúmenes de datos, el uso de los gemelos digitales, la ejecución de algoritmos de aprendizaje automático (machine learning) y sus herramientas de predicción, junto con la aplicación de SE y demás técnicas de control mencionadas, permitirían realizar un control avanzado, que pueda responder de forma satisfactoria a las necesidades de producción actuales y ofrecer múltiples beneficios como el tiempo de respuesta del control, la estabilidad, y mejoras en producción y calidad del material en un horno rotatorio.

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Section: Horno Cementero Rotatoriounclassified

Horno cementero rotatorio: una revisión al control mediante sistemas expertos

Tirado

Alarcón

Valencia

2022

TecnoL.

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“…Details about status handling have been explained by the authors in [24]. In this work, an extension of a decoupling strategy proposed by the authors in a previous work ( [16]) is formulated, assuring a straight relationship between the decoupling strategy and the MVs and CVs status values definition (Decoupling Matrix). In this way, a unified approach for the selection of MVs to exploit for the fulfilment of CVs specifications has been guaranteed in all process conditions (Section 3.2).…”

Section: Apc Frameworkmentioning

confidence: 99%

“…Two equivalent mathematical approaches have been formulated [16]. In this work, the formulation based on the definition of a Decoupling Matrix is considered and suitably extended.…”

Section: Data Conditioning and Decoupling Selector Module Tasksmentioning

confidence: 99%

“…For this purpose, a suitable module has been introduced which tightly cooperates with a two-layer linear MPC block. Furthermore, a decoupling strategy developed by the authors in a previous work [16] has been suitably extended so to include a proper handling of all process conditions. Second, an innovative mathematical approach aimed at stoichiometric ratios constraints tightening has been proposed.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Two-Layer Linear MPC Approach Aimed at Walking Beam Billets Reheating Furnace Optimization

Zanoli

Pepe

2017

Journal of Control Science and Engineering

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In this paper, the problem of the control and optimization of a walking beam billets reheating furnace located in an Italian steel plant is analyzed. An ad hoc Advanced Process Control framework has been developed, based on a two-layer linear Model Predictive Control architecture. This control block optimizes the steady and transient states of the considered process. Two main problems have been addressed. First, in order to manage all process conditions, a tailored module defines the process variables set to be included in the control problem. In particular, a unified approach for the selection on the control inputs to be used for control objectives related to the process outputs is guaranteed. The impact of the proposed method on the controller formulation is also detailed. Second, an innovative mathematical approach for stoichiometric ratios constraints handling has been proposed, together with their introduction in the controller optimization problems. The designed control system has been installed on a real plant, replacing operators’ mental model in the conduction of local PID controllers. After two years from the first startup, a strong energy efficiency improvement has been observed.

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