Título: Sistemas Expertos para controle de moagens.

Transcrição

1 Controle Experto Redução Energética Filipe Apóstolo Título: Sistemas Expertos para controle de moagens.

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3 Fábrica de Cimento e Consumo Energia Produção em 2015: 4,6 bilhões ton. Tendo como referencia 110KWh para 1 ton. Grande Consumidor de Energia 500 Bilhões de kwh Setor de Moagens: 65% Moagem Cru : 23% Cimento : 42%

4 Potência absorvida pelo motor do moinho P B = 4,879 D 0,3 3,2 3 J V cr Onde: P B = D = V cr = J = 1,8= Fórmula de Bond Potência absorvida em KW/ton Diâmetro interno do moinho % Velocidade Crítica Fator de correção para moinhos >3,3m Diâmetro 1 0, V cr 1,8 % Volume ocupado pelas bolas Fator de correcção para sistemas secos e com grade de descarga caso do cimento P = P B + S s S s = 1,102 d m 12,5 D 50,8 Fator diâmetro da bola em KW/ton, e d m diâmetro máximo da bola em mm

5 Potência absorvida pelo motor do moinho Fórmula de Hogg and Fuerstenau ρ app = Densidade aparente da carga ton/m 3 L = Comprimento útil em m P = 15,224 D 2,5 L V cr ρ 100 app J J 1,065 sin L a π Onde: P = D = V cr = Potência absorvida em KWh Diâmetro interno do moinho % Velocidade Crítica L a = Ângulo entre o eixo vertical e o centro de gravidade J = % Volume ocupado pelas bolas L a

6 Potência absorvida pelo motor do moinho Simplificando d c d c Fração J Centro de gravidade da carga M c g P = 2π N T N = Freq. Rotação T = M c g d c + T f

7 KWH Motor Eficiência de moagem Nível de enchimento em função do KWH motor do Moinho & Eficiência de moagem A Objetivo: operar entre E e C Produção TPH B Demasiado alto Demasiado baixo: E A B E C D D C Perda de eficiência da moagem Aumento do retorno Embuchamento do Moinho Parada de produção Perda de produção (o moinho poderia produzir mais) Consumo especifico muito mais elevado. Desgaste elevado das bolas e das placas. Nível de Enchimento Desperdício de energia Baixa eficiencia de moagem.

8 Técnicas de medição de Nível enchimento: Folafone

9 Alta demanda por cimentos cada vez mais finos CPII-E32 Blaine:3400cm2Kg #325->aprox 8,5% CPV-ARI RS Blaine:4600cm2Kg #325->aprox 1%

10 Alta demanda por cimentos cada vez mais finos Folafone

11 Sensores de Vibração MillScan Dual G4 Vibração propaga pelo caminho mais fácil Sensor capta entre 1 a 2 metros do inicio da camara para o seu interior.

12 Filtro de frequencias Obviamente o sensor capta toda a vibração: Rssonância Motor e outros Sinal filtrado : Apenas energia do batimento das bolas Unidade Inteligente O Sistema seleciona as frequencias do batimento da bola ignorando todas as outras

13 Monitorando ambas as câmaras. Controle preciso: independente do tipo do cimento Detetar embuchamento Conhecer o fluxo do material Excelente ferramenta de diagnóstico

14 Operação Manual = Desperdicio; Operação Automática = Ações Limitadas É impossível ao operador operar o moinho cada minuto O operador tem múltiplos sistemas para controlar tal como relatórios a manter; O operador é forçado colocar uma produção que permita manter uma produção elevada mas abaixo da sua capacidade máxima, para que tenha tempo de corrigir se sobrecarregue. As ações dos operadores são mais bruscas tanto para tirar como para colocar(o que é ótimo em casos específicos); Mas o operador é muito melhor em situações de tomada de decisão em crítica e operar o molinho quando existem problemas graves. É impossível ao Controle Automático operar em situações para os quais não foram programadas. Um controlador automático, mesmo sendo especialista, só consegue controlar em situações para o que foi programado, Em situações não previstas: Avarias de equipamentos; Mudanças críticas no proceso (alteração de materia prima, testes, etc); Otros O controlador continua a operar com as regras e parámetros programados, o que podem não ser as corretas.

15 Sistema ideal: Operador + Sistema de controle automático Elevadores/Retorno Potencia Motores Elevadores/Retorno Potencia Motores Nivel de enchimento Operador Nivel de llenado Operador + MillExCS Operação Manual Operação Manual + Sistema automático

16 Controle Automático de Moinhos de Bolas PROBLEMA Grande dificuldade em aplicar controladores clássicos (PID). Sistema Fortemente Não-Linear; Relações Multi-variáveis muito complexas Díficil encontrar modelo matemático Ajuste tentativa e erro alterando parametros numéricos

17 Têm a capacidade de tomar diferentes ações de acordo com as diferentes situações. Sistemas especialistas São sistemas que permitem um controle mais inteligente e flexível; Não necessitam que o sistema seja linear Toma decisões de acordo com os valores de múltiplas variáveis;

18 O QUE UM SISTEMA EXPERTO TEM DE SER CAPAZ? O que verificar na hora de escolher

19 Controle Experto Moagem de Cimento Objetivo? Como? Tipos de Cimento? Maximizar Produção (ton/h) Minimizar Consumo Específico (KWH/Ton) Controlar o a balança total de alimentação fresca Permite regras diferentes para cada tipo de cimento ou situações especiais Sistema automático Pedido de Ajuste Setpoint Atual Sistema Automático Valor > 0 Aumentar Valor = 0 Manter Valor < 0 Diminuir

20 Condições de operação distintas Limite geras do Sistema Ajuste Forte Ajuste suave

21 Tipos de controle atual Fuzzy MPC

22 Exemplo de Regras no MillExCS R1 Se MillscanK1 está AbaixoDoObjetivo E Se GradieteMillscanK1 não está SubindoRápido E Se Elevador não está Elevado E Se MillScanK2 não está Elevado E Então Ação é AumentarTpH R2 Se MillScanK2 está Elevado E Se GradieteMillscanK2 está Subindo Então Ação é Diminuir

23 A B C

24 Sistemas Automáticos: Proteção

25 Problema que limitou a produção Sistema automático ajustado em minutos Manual Automático 5465, ,56 147, ,99 35,95

26 Resultados Típicos Exemplo CIPLAN ,5 Ton/h 87 Ton/h 59,26 KWH/ton 50,4 KWH/ton Consumo Específico KWH/ton: - 14,95% Produção ton/h: 10 0 Produção (ton/h) Consumo específico (KWH/t) + 6,32% Sem MillExCS Com MillExCS

27 RESULTADOS Típicos CIMPOR Souselas, Portugal Diminuição do Consumo Específico (Kwh/ ton) - 10,43 % Aumento da Produção Horária [ton/h] + 8,27%

28 Obrigado! OBRIGADO!! Filipe Apóstolo: