Metamodeling and inverse metamodeling electrical conditions in ferromanganese furnaces

• Main Author: Stråbø, Kristian
• Format: Dissertation
• Language: Norwegian

Denne masteroppgaven fokuserte på å beskrive og analysere en metallurgisk smelteovn for produksjon av ferromangan (FeMn) legeringer. Den spesifikke utfordringen som blir tatt opp i oppgaven er at det er vanskelig å vite den eksakte tilstanden til ovnen på grunn av et begrenset antall målinger er tilgjengelig. For å overkomme mangelen på direkte målinger ble en "finite element method" (FEM) modell bygd for å innhente informasjon om forhold mellom indre parametere og elektriske variabler i ovnen. I praksis simulerer FEM modellen de elektriske forholdene med en spesifikk konfigurasjon av parameterne (geometriske parametere, materielle egenskaper) i ovnen. FEM modellen er tung å kjøre, trenger en spesifikk programvare og bruker relativt lang tid for å gi resultatene fra simulering. En av ideene som ble utforsket i arbeidet var å lage data-drevne modeller av FEM modellen. I denne sammenhengen ble en metamodell laget som en estimering av FEM modellen for å få en raskere modell. I tillegg, så ble en invers metamodell bygd for å finne den inverse sammenhengen mellom input og output, noe som FEM modellen ikke er i stand til å gjøre. Ved å bruke den inverse metamodellen så kan ukjente tilstander i ovnen bli funnet. Modellene kan bli brukt som et hjelpemiddel for å ta avgjørelser da modellen innehar informasjon om ovnen. På denne måten kan modellene bli brukt til å sjekke om modellene stemmer overens med operatørenes kunnskap. Ikke alle inputene til metamodellene er målt i ovnen. Ved å bygge en estimator som kun bruker variabler som blir målt som input, kan estimatoren bli brukt i sanntid for estimering av den indre tilstanden til ovnen. For at estimatoren skal kunne brukes som et hjelpemiddel for operatørene eller som en del av et kontrollsystem er det veldig viktig at estimatoren er nøyaktig. Derfor ble estimatoren evaluert på ekte data. Evalueringen forteller hvor bra estimatoren er, og til hvilken grad den kan brukes på en ekte ovn. Estimatoren ble prøvd ut på ulike måter med at nye variabler ble lagt til som input for å se hvordan det påvirket ytelsen på estimatoren.