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高温热工 · AI智能算法控制系统

AI 窑炉节能控制系统

窑炉是新材料行业最贵的能耗与良率黑洞——烧结曲线靠经验、温区靠人工看火、换产靠老师傅。AI 模型算法在线重构温场、多变量预测寻优,温区控温 ±0.5℃,综合能耗下降 5%~10%,良率提升 1%~3%,换产效率提升 80% 以上。

高温窑炉数字孪生辊道窑 / 钟罩炉 / 晶化退火炉——AI 控制对象覆盖锂电、电子陶瓷、粉末冶金、玻璃晶化全品类
Overview

产品概述

Pain Points

它解决什么问题

能耗与良率,被当成「天生的成本」。

01

固定曲线跑全年

物料批次波动大,烧结曲线却一条跑到底,过烧欠烧交替出现。

02

老师傅依赖重

温区整定、气氛配比全凭经验,人才一流失品质就塌方。

03

换产调参慢

新品试产一轮轮摸曲线,动辄数周,试错成本全是报废品。

04

不良发现太晚

出窑才知炸裂变形,一批废品已成定局,能耗白烧。

Architecture

系统架构

感知—算法—控制—应用四层落地,不颠覆原有设备硬件。

窑炉 AI 模型算法优化控制系统架构
感知层 · 数据采集温度场·热电偶/红外气氛·O₂/氮气/露点工况·链速/装料/炉压能耗·燃气/电力负荷品质·在线检测回流算法层 · AI核心模型机理+数据融合模型MPC 多变量预测控制温场软测量·晶化度预估工艺寻优·最优烧结曲线故障预判·缺陷预警控制层 · 执行落地设定值下发 PLC/DCS温区协同微调气氛联动·智能配气升降温速率闭环手动/自动安全切换应用层 · 数字化平台工艺台账·配方库能耗统计·良率分析异常报警·数字孪生全流程追溯·品质报表换产一键调用
图:窑炉 AI 模型算法优化控制系统分层架构(改造不动原设备硬件,保留手动/自动切换与生产安全兜底)
Core Algorithm

核心算法与技术特点

机理为骨、数据为肉,一炉一模型、一物料一曲线。

MPC 多变量预测控制

温度-气氛-流量-链速耦合预测,毫秒级在线推理,设定值直接下发 PLC/DCS,不超调、不震荡。

温场软测量

12~15 个测点重构全域温度场,补齐盲区,晶化度/致密度/残锂在线预估,重构精度 ±0.9℃。

工艺智能寻优

物料自适应生成最优烧结曲线,配方库一键换产,换产周期从数周缩短到数天。

故障预判·安全兜底

烧结不均、脱蜡终点、应力残留提前预警并给处置建议;保留手动/自动切换,生产安全兜底。

AI-MPC 投运实测收益区间
温区控制精度 传统 ±2.5℃ → AI ±0.5℃综合能耗下降 5%~10%良率提升 1%~3%换产效率提升 80%+
图:AI-MPC 典型投运收益(典型项目区间,具体以现场工况评估为准)
Metrics

技术指标

投运实测数据,具体以现场工况评估为准。

指标数值说明
温区控制精度±0.5℃传统 PID 典型 ±2.5℃,收敛 80%
综合能耗下降5%~10%燃气/电力双口径核算
良率提升1%~3%缺陷预判 + 批量不良拦截
换产效率提升80%+配方库一键调用,曲线自适应
温场软测量精度±0.9℃全域重构,补齐测温盲区
在线推理时延毫秒级边缘算力本地运行,数据不出厂
数据采集周期500ms温度场/气氛/工况/能耗/品质全量接入
Scenarios

四大窑炉场景

一套核心架构,适配全品类高端窑炉。

场景典型窑炉AI 核心动作投运效果
锂电材料烧结辊道窑AI 缺陷预判 + 氧含量/链速协同±0.5℃ · 残锂在线预估 · 良率 93%→96.2%
电子陶瓷1580℃ 高温烧结炉温场软测量 + 窄窗口 ±1℃ 控制性能离散度 ↓62% · 翘曲 4.2%→0.9% · 换产 ~2月→~4天
高端粉末冶金脱脂-烧结一体炉AI 脱蜡终点判定 + 气氛防氧化闭环致密度 96.5%→99.1% · 气孔率 0.8% · 脱脂时长 -28%
玻璃晶化微晶玻璃晶化退火炉全梯度曲线控制 + 应力智能释放晶化均匀性 98.6% · 炸裂变形 0.7% · 应力彻底释放
软件平台实景

窑炉 AI 模型算法优化控制系统界面

锂电材料烧结辊道窑 · AI-MPC 智能监控
锂电材料烧结辊道窑 · 五温区数字孪生,AI 预判烧结不均风险并建议微调 +6℃/延长保温,预计避免 1.8% 批量不良
电子陶瓷窑炉 · 温场软测量与窄窗口控制
电子陶瓷窑炉 · 1580℃ 高温烧结,12 测点全域温场重构 ±0.9℃,窄工艺窗口 ±1℃,性能离散度下降 62%
高端粉末冶金 脱脂-烧结一体炉 · AI分段协同
高端粉末冶金脱脂-烧结一体炉 · AI 按烟气蜡气含量精准判定脱蜡终点,致密度 99.1%,鼓泡气孔率降至 0.8%
玻璃晶化退火炉 · AI全梯度控制
玻璃晶化/微晶玻璃退火炉 · 慢升温-核化-晶化-梯度降温全梯度 AI 管控,晶化均匀性 98.6%,炸裂变形率降至 0.7%
Value

项目核心价值

以成熟 AI 能力赋能全品类高端窑炉。

成熟复用

成熟技术复用

复用锂电窑炉 AI 控制核心架构,快速适配陶瓷/粉末冶金/玻璃多品类,经多行业项目验证。

经验固化

去人工依赖

数字化固化资深工艺师经验,换产调参全流程智能化,人才流失零影响、经验可传承。

降本增效

降本增效双提升

AI 精准控温、智能配气、能耗优化,降低报废返工损耗与气电能耗,短期回收改造成本。

品质标准

标准化品质输出

多批次多产线工艺统一、品质可控,助力高端新材料行业标准与认证、国产替代。

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