Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   1 2 ,  No.   2 ,  Jun   202 1 ,  pp.  803 ~ 810   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 2 . pp 8 03 - 810       803       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Energy c onser va t ion at  hig h po wer cons um ing  h oldin g fur nace  with mo dified c oil  design and el ec t rical cir cuits       D .   Ka r th ikey an,  V .   P .   Arum bu,  P .   Divy a,   K .   Vij ayakum ar,   K .   M an i  R ah ul an   SR M Insti tut e   of   Scie n ce a nd   Tec hnology,   Ka ttan kula thur ,   Ch enn ai ,   Indi a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   23 , 2 0 21   Re vised  M a r   18 , 2 0 21   Accepte d  Apr   29 ,  2021       Thi s  p ape r   d ea ls   with   h igh   ene rg y  consum ing   ind uct ion   hold ing   f urna ce.   Th e   im prove d  v ersio n  of  coil  design   al ong  wi th  add it ional  e lectr i ca l   int er loc k s   and  alarm ,   modified  hydra u li c   c ontrol s,  streng th eni ng  m ec han ical  struc ture s   and  ene rgy   sav ing  proposa ls  a t  hold ing   furna ce  fume  ext ra ction  sys te m   ensure s  trouble  f ree   op erati on  o f  furna ce  and   hen ce   cont inu it y   of  produc ti on   at   a ll   th e  pl anned  pla nt  op erati o nal   days.   Thi s  pr oje c t  invol v es  in   purc hasing   of  D - sec ti on   cop per   ex trude d   co il  from  Europe  –   Sw it ze rl and  for   i ts  extende d   le ngth   from   exi s ti ng   3  me t ers  lo ng  to   9   Met e rs  which  ena bl es  in   red u ct ion   of   coi l   joi n ts.  Th e  per forma n ce  of  t he  hold ing  furn a ce   h as  im p rove d   in  te rms  o f   it s  ene rgy  consumpt ion  pe r  ton  of  li quid  m etal.  The   payb ac k  p e riod  for  the  esti mated   inve st me nt   will be   le ss   tha n   2  y ea rs.   Ke yw or d s :   Be an  ti me  be tween  f ai lu re   D - Se ct ion co pper  co il   ea rth  le akag e  sy ste m   Energ y  c onser vation   Hydrauli c s ys t em   M ea n  ti me to  re pair red uctio n   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   D.   Kar t hik e ya n   Dep a rtme nt of  Ele ct rical  an d  Ele ct ro nics  E nginee rin g   SRM In sti tute of Sci ence  & T echnolo gy, Kat ta nkulathur,  Ta mil  N ad u ,  In dia   Emai l:  k art hipncl@ gm ai l.co m.       1.   INTROD U CTION     Among  the  i ndus t ries,  cast in g  ma nufactu ring   fou ndr y  in dustr y  co nsume s  more  el ect rical   energy   t o  melt   the  raw   mate rial   in  to  li qu id  form  to   pour   i n  the  de sired  m oulds   made  as  per   the  re qu ire me nt.  T he   melt ing   proces s  co ns ist s  of  melt ing   f urnac e,  holdin g  fur n ace  and  po ur in g  f urnace.  Eac h  sta ge  c onsume s  it s  sp eci fic  e nerg y  based  on  it s  typ e   an d  ca pacit y.   We  at   M /s.   Bra kes   India  Lt d. ,   f oundr y  div isi on,  a nd   sh oli nghur  operates  Ind uctio n  ty pe  co reles s  furn ace s  f or  this  melt ing   and   holdin g  of  meta l  [1] - [4].   T he  ave ra ge  powe r   co ns um ption  per   t on  of  meta l  at   melt ing   f urnace  is  540  un it s  a nd  f or  holdin g  f urnace   is  40  un it s/t on  of  li quid  meta l.   Foundry  proce ss  is  a  co ntin uous  proce ss,  al l  the  machi nes   are  ope rated  i n  se qu e nce  t o  com plete   the  process   of  met al   pouri ng   in   t o  mould s.   A ny   min or  sto pp a ge   at   li ne   ca us es   hu ge   ene rgy   l os s.   T he   ene r gy  sp e nt   towa rd s   pr e pari ng  the   meta l,  moulds ,  operat ing  dust  c ollec tor  e quip ment’ s  an d  the   pr oce ss  e qu i pm e nt’s  we re   al l  in  vai n.   He nce,  it   is  a dva nt age  w he n  t he  machine s  op e r at e  at   le ss er  breakdo wn  occ ur ren ces   an d  dur at ion .   This  pr oject   of  reducin g  the  e nerg y  co nsum ption   at   ho l ding  f urnace  by   i den ti f ying  the  root  cause  of  f ai lure s   and imple ment ing  t he  im pro ve ments i n  the  phase d  ma nner  [ 5].   Figure  1,   re pe sents  the  pr i nc iple  of   el ect r oma gn et ic   indu ct ion   util iz es  the  ma gn et ic   e ff ect   of  the   el ect rical   cur re nt.  Wh e n  t wo  cond ucto rs  a re   mag netic al ly  coupled ,  a nd  if   the  first  c onduct or  is  ca rrying  the   A. C  el ect rical   current  a   seco nd a r y  cu rrent  i s  induce d  in   a  seco nd   c onduc tor.   This  i nduc ed  sec ond a ry  c urren t   can b e u ti li zed to  g ene rate hea t  in  the   ci rc uit of  the   seco nd  c onduct or b y  e xploit ing  the   el e ct rical   losses   due  t o  the  cu rrent.   I n  conve ntion al   method  of  heati ng ,   the re  is  a   ho t  source   a nd  a  c old   receive r.   T he   sour ce  i s  goin g  on   e xpan ding  energ y  irres pe ct ive  of   w heth er  the  recei ver   receives  it   or  not.  W hile  in  in du ct io n  heati ng,  the r e   is  no   hot  s ourc e.  Heat  is   in duced  i ns ide   the   meta l  it sel f  by  the  el ect r om a gnet ic   in duct ion.  And   he nce ,  e nerg y  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   2 ,  J une   202 1   :   803   –   810   804   is  expan de d  only  w he n  meta l  receives  it   [6].   The  hott est   thing  is  the  meta l  it sel f.   S o,   t he  l os ses  of  ho t  s ources   are  total ly  el i minate d.  Sinc e  the  e nergy  is  no t  t ran s ferred  by  c onve ntion al   meth od  of   heat  tra nsfer  by   cond uction,  c onvecti on  or  ra diati on .   But  it   is  ge ner at e d  (i nduce d)  in  t he   meta l  it sel f.   It  i s  m os t  ef fici ent  an d  cl ean  met hod  of  heati ng   the  meta l.  Since   th e  heat  is   ge ne r at ed  within  t he   meta l  it sel f,   t he  a mou nt  of  energ y  trans fer   pe r  giv en   mass   of  meta l  (po wer  densi ty)  ca n  be   increase d  an d  heati ng  pr oc ess  co uld  be   made   qu ic ker.  And  a s the  proces s  bec om es  quicke r,  t he pr ocess o f  ef fici enc y  im pro ves.   To  gen e rate  qu ic k  heat  in  t he   meta l,  we  nee d  to  ge ner at e  hi gh e r  el ect rical   losses  in  t he  meta l  to  be  melt ed  or  heated.   T he  heati ng  is   di rectl y  re la te d  with   the   fr e qu e nc y  of  t he  el ect rical ly   induced   c ur rent .  A nd   so ,   to  ge ner at e   m or e  heat  (el ect rical   losses) ,  the   hi gh e r  frequ e nc y  s houl d  be  ge ner at e d  by  desig ni ng  pro per  inv e rter  ci rc uits.  Ev en  t houg h  the  highe r  f r equ e nc y  of   i nduced  cu rr e nt  is   bette r  f or  fast er  heati ng,   the re  are   oth e r  e ff ect s   of  t his  fr e qu e nc y  w hich   s om et imes  re stric ts  t he  fr e quenc y  r ise .  T hese   ef fe ct s  are,   li quid   meta l   sti rr in g  in  case  of melt ing,  dept h  of  pe netrati on  of h eat  i n  cas e of  heati ng or  weldin g [ 7] .   These o the r  ef f ect s  of  f re quen cy  are  al s o  of  great   help   to  ma ke  the  li quid   m et al   sti r  and  mix  pr op e rly   in  melt ing  an d  to   co ntr ol  the  dep t h  of   ha rd e ning  or  de pth   of  wel din g  in  heati ng  and  wel ding.  So ,   t he   fr e qu e nc y  of  the  in ver te r  is  t o  be  sel ect ed  consi der i ng   al l   these  eff ect s  of   it .  T he  phe nomen on  of  el ect rical   inducti on   is  th e  induc ti on   of   the  seco ndar y  current  in  t o  th e  piece  of   t he  meta l  to  be  he at ed  or   melt ed  or   to  be   welde d.   T o  i nduce   ( gen e rate )  cu rr e nt  in  t o  the  piece,   it   has  to   be  plac ed  in  t o  the  c entre  of   t he  c oil  of  cond ucto r,  w hi ch  is   car ry i ng  t he  el ect rical   c urre nt o f   sel e ct ed  fr e quenc y.  T hu s ,  t his p ie ce forms   the   sec onda r y  connecti on  bet ween  el ect rical   supp l y  a nd  pi ece.  H oweve r,  there   is  the  m agn et ic   c oupli ng  bet ween  co il   and  the p ie ce  [8].           Figure  1. M a gnet ic  f ie ld c rea ti on  in  the  coil  by the i nduce d cur ren t       The   sti rr i ng  of  the   li quid   me ta l  is  of  vital   imp or ta nce  f or  bette r  al l oy i ng  of  the   in gredi ents  of  t he   li qu id  meta l.  T he  sti rr in g  al s o  helps  to  rem ove  the  ent rapp ed  ai r  an d  fl oa t  the  sla g  on  the  to p  of  the  li qu id   meta l [9], a )  i nductio n  c oil (c oil o f  the  con duc to r) ,  b)   el ect rical   curre nt  pa ssin g  t hro ugh  t he  i nduction  coil,   c)   sh unts  a r ound  the  per ip he ry  of  the   c oil,  d)  m onolit hic  re fra ct ory  li ning   be tween   in du ct io n  c oil  an d  the  meta l,   and e)  metal .   The   22   T on  c apacit y  holdi ng  f urnace   is  f abr ic at ed   us in g  45x3 2m m   D  sect ion  e xtr ud e d  co pper   wou nd e d  coil.   The  t otal  c oil  is  ma de  us i ng  9  seg ments   of  c oil  tu rn s .  Eac h  segme nt  is   ma de  up  of  4  t o  5  tur ns.  The  e xtr ud e d  3  mete r  coil  is  jointed  us i ng   s uitable   fe rrule  joints  is  wou nded   on  a  dru m   to  br in g  t he  re qu i red  rou nd  s hap e .  T his  total   43   tur n  c oil  is  c on ne ct ed  ac ro s s  12 00V,  600kw   P ow e r  t ransf ormer.   T he  t otal  numb e r   of   joi nts  to  ma ke  this  coil  is  arou nd   80   N os.  This  total   coi l  is  placed  in  a   ste el   sh el l  arra ng e ment  a nd   locke d  with  require d  a rr a ng e ments   to   av oid  disl ocati on s .  8  nos  of  coppe r  s hunts   placed   al l  ar ound  the   ci rc umf eren ce   of  coil  to   nu ll if y  the   le aka ge  f lux es   creati ng  at   coil.  T hese  s hunts  helps   in   el imi nating  le a kag e   fl ux e s  a nd  al s o  giv es  require d  mecha nical   suppo rt  to  the  el ect rical   coil  from  e xp a ns io n  and   c ontr act io n  due  to  heati ng   a nd  coo li ng   proc es s.  A  cl os ed   lo op  c ooli ng  s ys te m  will   ta ke  ca r e  of  t he  c oil  f r om  over heati ng.   Mo nitor i ng,  al arm,   powe r  trip  c on trols  we re  inc orp or at e d  to  t he   coil  to  av oid  any   da mage  due  to  heat.  T hi s  intern al   co oling   is  mainta ine d  w it h  i n  t he   li mit   usi ng  sec onda ry  co olin g  to wer  and  heat  e xc ha ng e r   set up  t hes e  sec ondary   c ooli ng  al so   mainta ine d  with   in   the   li mit   by   pe rio dic al   cl eanin g  of   ta nk,  c ooli ng  fill s  an d  heat   e xc hange rs.  T his  c oil  is   su ppli ed   th rou gh  3ph,  11kv/120 0V,  a nd  600k w  t r ans f ormer.   A  phase   bala ncin g  pa nel  c onsist s  of  se ries   connecte d i nd uc tor  a nd ca pacit or   ba nk s  con ne ct ed  th rou gh  con ta ct ors a re  balancin g  t he 3 ph curre nt  [10].    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Ener gy  c onser vation at  hi gh  po we r  cons uming h old i ng fur na ce   …  ( D. Ka rthike ya n )   805   The  r eas on s   as so ci at ed  t o  this   is,are  as   f ollo ws  first  on e   is   wa te r  le a k  du e   t o  c opper  coil  joint   fail ure   &   h ig h  te m pe r at ur e   at   pr ima r y  a nd  se co ndar y  c ooli ng  waters,   ne xt  t o  it   is   li fting  a nd  lo wer i ng  prob le ms  due   to  hy dr a ulic  ci rcu it s  &   e arth   le ak  detect io ns  due  to  high  te mp e ratur e   at   c oo li ng  ja c kets ,   fo ll owe d  with   PLC  hard war e  fail ures ,   in co mp et e nt  in  t rou ble  s hootin gs ,   hea t  loss  du e   to  fume  ext racto r  operati on ,   f ie ld   fail ur es   of   el ect rical   co mpon e nts   with   m ore  ti me  ta ke n  to  c orrect  the  fail ures ,  a nd   t he  al ar m  an d  fee dback  fac il ities  are  no t  us e r  f ri end l y.   In   a ddit ion   with  the  a bove   co ns trai nts  t he  f ol lowing  prob le ms  are  a dde d  towa r ds   the  ma intance  a nd   el ect rical   po we r  co nsum ptio ns  they  a re  br ie f ly  giv e n  as  f ollow i ng   t he  fi rst  on e  is  m ore   e nerg y  co nsum ption   /   ton   of   li quid  m et al .  Secondly  the  p re sent  le ve l  of   ene r gy /t on  of  li qu i d  met al   is  40   U nit   M ore   numb e r  of   plan t   stoppa ges  due   to   brea k  do wn s   at   holdi ng  fur nace .  N umbe r  of  br ea k  do wn s ,  at   ye ar  wise  a re   2016 - 1: 5  occurre nces ,  2017 - 18:5   oc cu r ren ces ,  a nd  20 18 - 19 : 1  occ urr ence   t he  t hir d  pro blem  is   rela te d  to   the   r e pai r  a nd   mainte na nce  c os t  is  high ,   at   2016 - 17:1 5  La kh s ,  2017 - 18:1 0  La khs ,   an d  2018 - 19:1. 5  L akhs  la stl y  it s  deals   with  t he   pro du ct ion   shutd ow n  i n  t he   ra ng e   of  Less   pro du c ti vity  du rin g  t he  fail ure  da ys .  L os s   of  10   T on s   of  meta l pou rin g  /  hr  br ea k dow n.       2.   OBJECTI VE S   The  fo ll owin g  der i ved  obje ct ives g ives   the s olouti on  f or  th e  ab ov e   me ntio ned  pr ob le ms  w hic h   a re  la bel d   her e   as  f ollows  fi rs t  and  f orem os t  is   to   i ncor por at e  el ect rical   con t ro ls  t o  rais e  al arm  be fore   fai lur es  that   c auses  energ y  l os ses,   M odif ying   f urnace   coil   desi gn  to   a void   joi nt  fail ur es   &   i ncor porati ng  a dd it io nal  c ontr ols  on   hydrauli c  ci rc uits. finall y  t o   I mpro ve   the   co ndit ion  of   instr um e ntati on   pan el   with   co olin g  a rran geme nt,   Stren gth e ning   the  mec ha nical   str uctu res  a nd   at   la st  i m plem enting  e nerg y  savin g  pro posa ls  at   f um e   e xtr act ion   sy ste m.     2.1.   O pera tio n  of   22  T on c apacity  ho ldi ng fur na ce   2.1.1.    Ex isting  mod el   intro duct i on   Figure  2  re perents   th e  22T  c apacit y  holdin g  fur nace  c ons ist s  of  powe r  and  inst rument at ion   pa nel .   The  f urnace  re cei ves  po wer   f rom  phase  bal ancin g  po wer.  The  f urnace  is   of   c ore  le ss  ty pe  in du ct i on   f urnace  op e rati ng at m ai n’ s  fr e quenc y [11 ] - [ 14] .   It  does  no t  pos sess  an y  se mico nd ucto r  de vic es.  It  has  go t  c ombinati on  of   series  react or s   and  shu nt   capaci tors  t o  balance  t he  th ree - ph a se   cu rrent.  Co olin g  s ys te m  to  t he  coil  is  by   de min  wate r  wit h  the  cond uctivit y  of  le ss  then  100  micro  sie me ns.  We  go t  tw o  su c h  f urnaces.  On e  will   op e ra t e  at   a  t ime  and   the   nex t  one  will  be st an d by. I t  w il l op erate a r ound 50 da y’ s  cyc le   [15] - [ 17] .           Figure  2 .  Bl oc k diag ram of  th e exis ti ng m od el       2.1.2.    C ompari s on   between ex ix ting   and pr op se d b loc k d i ag r am   Figure  3   r e pr e sents  the  b loc k  diag ram  of   th e  propose d  m odel   with  the  c ompa rison   of  ne ed  cha nges   disco ver e d  between   t he  existi ng   a nd  the  pr opose d  m odel   w hich  cl earl y  show n  the  m aj or  diffren ce  i n  th e  coil   desig n  with   re sp ect   t o  t he  e xix ti ng  one,   th e  pro ps e d  m odel   deals  with   the   ne w   coil  desig n  with   a dd ition  couplin g  place d  at   the  rig ht  locat ion   w hich  reduce  the  m aj or   pro blem  li ke   high  po wer   c on s umpti on  a nd  hi gh  mainta nce  c os t ,   in  a dd it io n  t he  key   points  of   dif fer e nce  be tween  t he  bl oc k  dig ra ms  a re   ad dr esse d  for   cl ear   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   2 ,  J une   202 1   :   803   –   810   806   unde rstan ding   towa rd s   the   im pro ved  m o del   in  Ta ble  1   [ 18 ] - [ 20] .   Table   2   re pr e sents   the   brea k  dow n  de ta il s   happe ns   in  the   industries  f rom  the  pe rio d  of  A pr   2016 - Ma r  2019   a nd   t he   locti on   of   th e  fail ur e  happe ns   ha s   been re pese nte din  t he  Fi gure  4.           Figure  3.  Bl oc k diag ram of  th e  pro posed  m odel       Table  1 . C omp ariso n wit h  e xisti ng  a nd  propose d  m odel  b l oc k diag ram   No .   Blo ck  diag ram   –   E x istin g   Dlo g  diag ram   –   P r o p o sed   1.   Nu m b er  o f  coil jo i n ts are mo re  –   a ro u n d  80  joi n ts   Nu m b er  o f  coil jo i n ts are  r ed u ced to  22  join ts wh ich  av o id   failur e  rate  o f  coil  jo in ts an d  water  le ak  issu es    2.   No  water lev el con troller at  DM  wat e r  tan k   W ater  lev el  co n troller at  DM  wate r  ta n k  intro d u ced   3 .    No  press u re  sen so r  at  filt er  water  line   Pressu re  sen so r  at   filter   wate r  lin e to  raise a la r m  to av o id   b reak do wn   4.   No  tem p er atu re  se n so r  at f ilte r  wat er  lin e   Tem p e rature  sen so r  at  filter  wate r  lin e to raise  alarm to  av o id   b reak do wn   5.   Total co il is con n e cted  acr o ss  the su p p ly   -   m o re  hear  g en eration  at  m et a r  p arts   Du m m y   co il is pro v id ed  at  to p  and  botto m  to av o id  heatin g  of  m etal pa rts and  eat h  leak iss u es   6.   No  gro u n d  leak d etector check   m eth o d s   Testin g  f acilities  c reate d  to ch eck th e  gro u n d  leak d etectio n   7.   No  aler t  alar m   for  co o lin g  tower f an   o p eration   –   will  lead  to h ig h  tem p e rature  iss u es   Gem e rat e  alar m   for coo lin g  tower f an  off  statu s  –   wi ll  elim in ate  co o lin g  water  hig h  te m p er atu re  iss u es   8.   More P LC hard wa re  fa ilu re   Co o lin g  f an  with filter s p rov id ed   9.   No  po wer  tap  po sitio n  con troller to co n trol wastag e of  p o wer   Po we tap po sitio n   co n troller to sav e e n ergy .       Table  2 . B reak  dow n detai ls  f rom  Apr 201 6 - M ar  20 19     1   Ho ld in g  f u rnace - 1   0 1 .08 .2016   Ho ld in g  f u rnace - 1  coil water  leak  fr o m  bo tto m  5th  turn   Immediately   furn ace  e m p tied .  Sp are   h o ld in g  f u rnace sw itch ed  on  and  pu t  in to   o p eration .   2   Ho ld in g  f u rnace - 2   0 3 .08 .2016   Ho ld in g  f u rnace - 2  water  l eak  fr o m  inlet tu rn p o r t   Immediately   furn ace  e m p tied .  B ra zin g   wo rk car r ied  ou t at  coil in let turn  po rt   an d  pu t into  op erat io n .   3   Ho ld in g  f u rnace - 2   0 3 .10 .2016   h o ld er  tiltin g   cy lin d er  o il leak d u e  to  pis to n  r o d  glan d  seal worn o u t   Sp are  tiltin g  cylin d er  repla ced .   4   Ho ld in g  f u rnace - 1   0 6 .01 .2018   Ho ld in g  f u rnace - 1  l ifting  up /d o wn   n o t work in g   Ho ld er  u p /d o wn  n o t work in g  du e to  Prop o rtion al car d   b ase ter m in al cut  Sp are  p rop o rtion al car d  with b ase   replaced .   5   Ho ld in g  f u rnace - 1   1 9 .03 .2019   Ho ld in g  f u rnace - 1  water  l eak at  b o tto m  coil    W ater  leak  no ticed  at  b o tto m  coil 7  th   tu rn b raze d  ar e a g o t cr ack. S am e wa s  b raze d  with co p p er  su p p o rts and   stren g th en ed .   6   Ho ld in g  f u rnace - 2   2 7 .03 .2019   Ho ld in g  f u rnace - 2  t iltin g   m o v em en t pro b le m   Pressu re  r elief  val v e sp o o l go t struck.   Sp are  re lief  v alv e   ch an g ed  af ter  th at  p rod u ctio n  co n tin u ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Ener gy  c onser vation at  hi gh  po we r  cons uming h old i ng fur na ce   …  ( D. Ka rthike ya n )   807       Figure  4.  Fail ure  ho l der   f urna ce pa nel.       2.2.   Failure  de ta il s   The  major   dr w abacks  in   t he  e xisti ng  m od el   are  li ste d  ov e r  her e   as  f ollo w s  as  n o  powe r  ta p  posit io n  con t ro ll er  t o  c on t ro l  wastage   of   powe r ,  N umber  of  coil   joints  are  m or e - ar ound  80  joints ,   T otal  coil  is  connecte d  acr os s  th e  s upply - m or e  hear  ge ner at io n  at   me ta l  par ts   &   No   al ert  al ar m  f or   c ooli ng  to wer   fa n  op e rati on - will   le ad  to   high  te mp e ratur e   iss ue s   an d  at   the   l ast   no   gro und  le ak  detect or  c heck  met hods  with  more  PLC  h a r dw a re  fail ur es .     2.3.   C oil rel ated  m od ific at io ns   To   res olv e   t he   a bove   me ntio ned  pro blems   ste p  by   ste p  ac ti on  ta ke n  has   been  i ncorpo ra te d  i n  a   t he  sh ort   ti me  dur at ion   of   ga p   i mpro ve  the   co il   per f orma nce   wh ic h  a re  la be ll ed  as  f ollo w s   init ia ll y  it   has  bee n  Pr ovi ding  a ddit ion al   water   c ooli ng  t o  t he   co oling  ja c ket ,   A pr - Se p  2017   ne xt  t o  it   r e placi ng  e xisti ng  c oi l  with   bette r  c oil  joi nt ,   A pr - Se p  2017   &  i ncr ea s ing  the  le ngth   of  c oil  f r om   3  mete rs  t o  9  mete rs  t o  redu ce  the  numb e r  of  coil   joints ,   A pr - Se p  2017  with  r e locat ing   t he  power   fee ding  jo int  to  a vo i d  in du ct io n  l os ses ,   A pr - S ep 2 017   &  Im pro ving c oil segme nt joints ,  Apr - Sep 2 017 .     2.4.   Hydrauli c sys tem m od ific ati on s   &  im pr ovemen ts at i ns trumen t  p anel   Adde d  with  th e  coil  desig n  the  hy dr a ulic  sy ste m  m od i ficat ion   an d  pan e l  side  dev el opment  has  be e n  impleme nted  i n  order   to  me et   ou t   t he  s ol ution  in  t he  f ullest   wa y   the y  a re  narrate d  as  f ollo ws,  f irstl y   i mp r ovin g   the  coo li ng o f  hydrauli c  oil ,   Oct  17 - M arc h   18,   Fixin g   re place ment  f reque nc y  of o il   filt er  el ements ,   Oct   17 - M arc h   18 ,   i nc orporati ng   oil  le vel  low  sens or  to  al ert  and   t o  re duce  oil  cost  an d  the  rep ai r  ti me ,   Oc t   17 - M arc h   18   &   g ivi ng  a dd it ion al   an gle  suppo rts  t o  a void  c rac ks ,   Oct   17 - M arc h   18 ,   inco rpor a ting  su ct io n  dam per  co ntr ol   for  var i ou s   sta ge  op e rati on  and  f urnace   &   pro vid i ng  co ol ing   fan  ar rang ement  for  in str um e nt  pan el ,  Apr - S e p  2018 ,   pro vi din g  ai r  ci rc ulati on  with   nece ss ary  filt er  to   av oid   dust  e ntry ,  A pr - S e p  2018   with   p r ovin g  water  le vel  sens or  f o r  pri ma ry  wate r  ta nk ,   A pr - S e p  2018   &  inc orp or at in g  nece ssary  f us e  prot ect ion  for  in div id ual  fiel d  outp uts  f or   protect ion   a nd   ea sy   tr oubl e   sh ooti ngs ,   O ct   18 - M a rc h   19  [ 21 ] - [ 25] .   Increasi n g  the  capaci to r  a t  pan el   to  im pro ve  po wer   fa ct or   of  the  fee der ,  Oct  18 - Ma rch   19   a dded   with  SOP  f or  fu me   extracti on oper at ion  to  sa ve  el ect rical  en ergy ,   Oct 18 - M a rc h   19   &  disp la yi ng   el ect rical  sch emat ic  d ia gr am f o r   bette r  un der sta nd i ng ,   Oct  18 - M arc h   19 .   Dis playing  the  f unct ion al   proce dures  of   major   sy ste ms  li ke  c oo li ng ,  Hyd r aulic ,  power ,   Oct  18 - Ma rch   19   with  th e  i den ti ficat ion  of   ci rc uit  com pone nts  with  de scriptio n  an d  ci rcu i t   ref e ren ce   f or   e asy  tr ouble  s hootin g ,   A pr - S e p  2018   &  De ve lop in g  fa ult  annu nciat ion   at   HMI  for  eas y  t rou ble   sh ooti ng ,   A pr - S ep 2 018   Af te r   al l  the  modific at ion  ha s  bee n  done   is  a  huge  r e du c ti on   in   br ea kdown  occ urren c es  at   holdi ng   furn ace re  w hich  is  s how n  i n  grap h   at   Fig ur e   5   a nd  the   i mpr ov e ment  i n  holder   ene rgy   co nsum ptio n  is  i ndic te d  in the g raph at  Figure  6.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   2 ,  J une   202 1   :   803   –   810   808       Figure  5.   Re du ct ion  in  brea kdown occ urren c es at  ho l ding  furn ac ere       Figure  6. Im pr ov e ment i n  holder  en e rgy  consu mp ti on       3.   ENERG Y SA VING  CA L C ULATIO N  T O ACHI VE I MP ROVEME NT   The  e valu at ion   of  t he  im pro ve ment  has   bee n  cal c ulate d  as   ene rgy   savi ng  w hich   ha s  narrow  dow n  a s   fo ll owin g ,   first ly  Total   meta l   handled  by  this   ho l ding  f urnac e  for  the y ear 2018 - 19 ,   is  55000  T ons  a dd e d  with   it   the   a ver a ge  energ y  co nsum ption /t on  of   m et al   is   35 .26  unit s   &  Ene rgy  savin g/to n  of  meta l  compare d  to  la st   year ,   2  unit s  s econdly   t he  t ot al   energ y  sav ed  f or  the   yea r  2018 - 19  ( 11  months ) ,   55 000x2= 110000   unit s  i n  te rms of cost:   1,   10 . 000xRs ,   7 =7 , 70 . 00 0/=f or this  year.     No te :  We  have  not co ns i der e d t he bene fit o f pro du ct io n b y  t his im prov e me nt     −   Investme nt c ost  f or the  abo ve i mp r oveme nts   The  fo ll owin g  su ggest io ns  ar e  identifie d  as   a  pa rt  of  im prov e ment  relat ed  to   the  fina nc ia l  aspect  i n  the in dustry w hich  a re  giv e n as , T he   maj or  cost in volve d  i s in  the  co il  j oin t m od i ficat ion   & t he  origi nal  le ng th   of   3  mete r  wit h  80  J oin t  is  re placed  by  9  m et er  long  a nd   22  joints ,  Sec ondly   the  c os t  in curred  f or   th e  above   coil  modific at ion   is  Rs ,   12.0   Lak hs /c oil   thir dly   t he  c ost   inc urred   f or   t he  ot her   im pro veme nts  is  Rs ,   3.0  L akhs ,  at  last  the hu ge  sav i ng s  in  t he t otal i nv est me nt   is   Rs ,   15.0 La kh s   wit h  the   Pa yb ac k pe rio d  is  2   y ea rs     No te :  w e  hav e   no t c onside red  the b e ne fit o f p rod uction b y  t hi s impro veme nt .     4.   HARD WA RE  PHOTO S O F   IMP ROVE M ENT   Figure   7   - 10   r epr ese nts  the  t ru e  i ndus tria l  pi ct ur es  of  im pro veme nt  ide as  implants   with  res pect  to  coil  de sig n  a nd  it s   overall   c on t ro l   aspects .   T he   first  fig ure  7  represe nts  the  c hanges   m ade  i n  t he  c oil   desi gn   i.e.   the   num ber  of   joint   has   be en  re du ce d  ad de d  t o  it   the   fig ur e   8  de no te s   i ts  ph ys ic al   in dustria l  represe ntati on  in  or der   t o  m onit or  the  te m pe ratur e   le vel  of  the   coil  the   te mp e rature  c ontr ol  set   val ue   has  bee n  fixe d  in   the   new d e sig n  the  who le   desi gn  has bee n  c on tr olled a utomat ic al ly u si n g sca da  c on t ro l  pa ne l.           Figure  7. Im pl emet ai on of c oi l desig n  in  the   industries       Figure  8. overa ll  v ie w of i mpr ov e d  c oil de sig n  in  the  industries           Figure  9. Coil  tempe rature set   value       Figure  10. C ontrol  pan el   for  c oil t empe ratu re   co ntr ol   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Ener gy  c onser vation at  hi gh  po we r  cons uming h old i ng fur na ce   …  ( D. Ka rthike ya n )   809   5.   CONCL US I O N    By  impleme nt ing   the  i den ti f ie d  imp rovem ents  at   ho l ding  f urnace,  we   are  savi ng   a r ound  1  La kh   el ect rical   un it s /year  a par t  fro m  be nef it s  of  pro du ct io n  a dv antages .   T he  main  r easo n  for  inc rease  of   el ect rical  energ y  co nsu mp ti on/t on  of  li qu id   meta l  ha nd li ng  is  the   machine  br ea k  do wn s  due  to  el ect rical   con t ro l s   fail ur es ,  hydra ulic  co ntr ol  fai lures,  an d  wat er   le ak   f rom  i nductio n  c oil  joints,   str uctu ra l  dama ges,  an d  P LC   hard war e   c ompone nts  fail ure .   T he  ide ntifie d  im pro veme nt s  against  t he  f ai lures   a re   t o  inco r porate  el e ct rical  con t ro ls  t o  mi nimize   ene r gy  losses ,   e xte r nal  wate r  pres su re   an d   te m pe ratur e   se ns or s   an d  by   p roviding   add it io nal  wat er  c ooli ng  to   the  c oo li ng  ja cket ,  &  fixi ng   wate r  le vel  s ens or  f or  pr im ary  water  ta nk ,  a nd   p r ovidin g  a dd i ti on al   co ntr ols  for  detect in g  earth  le aka ge .  Mod i fy i ng   f urnace  c oil  de sign   to  a void   joint  fail ur es ,  by   r e placi ng  existi ng  coil  with  be tt er  coil  joint ,   i ncr easi ng  t he  le ng th   of  coil  from  3  mete rs   to  9  mete rs  t o  re duce  the   num be r  of  c oil  joints ,   r el ocati ng  the   powe r  fee ding  j oin t  t o  a void   inducti on  l os se s ,  a nd   i mp r ovin g  c oil seg ment j oin ts .       ACKN OWLE DGE MENTS   I  w ould  li ke  t o  tha nk  m y  c o  auth ors  an d  my   i ndus tria l  fr ie nds ,   w ho  ha d  e xten de d  t he ir  valua ble  su pp or t t o  m y   r esearch  wo rk .       REFERE NCE S:   [1]   M.   E.   El - Hawar y ,  Princ ipl e   of   elec tr ic   machine s   with  power el ec t ronic   appl i cation s,   2nd  Edi t ion ,  June  2002 .   [2]   Paul  C.   Krause ,   Oleg  Wa syncz u k  and   Scott  D.   Sudhoff ,  Analys is  of  elec tr ic  machine ry   and   driv e  sys te ms ,   2nd   Edi ti on .   [3]   Nara yan  S.   Rau ,   Optim i zation  p rinc iples   pr a ct i c al   appl i ca t ions  t o  the  oper a ti on  of  ma rk et sof  th e   elec tr ic  power   industry ,   2003 .   [4]   Veda m  Subra manian ,   Pow er  e lec troni cs,   New  Ag e   Int ern a ti ona l  ( P) L td   1996 ,   R e print   at   2000 .   [5]   P.  C.   Sen ,  Principle  of   e le c trica l   ma ch ine s &   pow er  e lectr oni cs ,   2 nd  Edition ,   2013 .   [6]   M .  L.   Soni,   and   P.V. ,  Gupt a  p ow er  sys te m   eng ineeri ng ,   E d it ion   20 01 .   [7]   " IEE E  St anda rd   141 - 1993:  Re co mm end ed  pra ct i ce   for   power  d ist ribut ions  to   indu stria l  p la n ts , "  IE EE ,   1994,   DO I:   10. 1109/IEEES TD. 1994. 12164 2 .   [8]   " IEE E   Standa rd   519 - 1992:   Recomme nd ed  pr ac t ic es  and  req uir e me nts  for   Har m onic   cont ro l  in   el e ct ri ca l   power   sys te ms , "  IE EE ,   1993,   DO I:   10 . 1 109/IE E ESTD. 1 993. 114370 .   [9]   B.   H.  Han ,   I .   K.   Chun,   S.  C .   L e e,   and  S.  Y.   L ee,  “Multich anne l   ma g ne ti c   stim ul at ion  sys tem  des ign  conside r ing   mut ual  coupl ing s  am ong   the  sti mul ation   coils,”   IE EE  Tr ans.   Bi ome d.   Eng.,   vol .   51 ,   no.   5 ,   pp.   812 – 817,   M a y   200 4 .    [10]   V  Thi yag araja n,   Micro  e lectr o  m ec han ic a l  sys tem s,   Anna  Univ ersi ty,   Ch enna i ,   Indi a,   2013 .   [11]   C.   Rav ic h andr an , P ower elect ron i cs  for  r ene wabl e   ene rgy   sys te ms ,   Anna  Univ ersity,  Chenn ai,  Ind i a,   2013 .   [12]   P.  L. Soma sunda ram ,  E le c tri c al  ma ch ine s,   Anna U nive rsity, India ,   2016 .   [13]   Ta ra  Goldsw ort hy  et   a l.   HIs m el t — Iron ma king   Te chno logy  in   the   Future[C] //C hina   Iron  a nd   Stee l  Annua l   Mee ti ng   Proce ed ings.  Be ij ing :  M et a ll urgy  industr y  pre ss ,   2003 :  6 04 – 610.   [14]   Wu  Xian ,   Zh an g  Jian.   Distr ibu ti on  and   Charac te ristic  of  Ch in a’s  Ti t ani um   R esourc e  [J].   Tit ani um  Industry  Progress ,   2006,   23(6):  8 –   12 .   [15]   Chen,   W ei tong ,   Chunhua  Li u,   C hris tophe r   Lee,  and  Zhi qi ang  S han ,   " Cost   eff e c ti ven ess  com p ar ison  of   coupler   designs  of  wire l ess  power  tra nsf er   for  el e ct ri c  ve hic l e  dyna mi c   c har ging , "   Ene rgi es ,   vol .   9,   no.   11 ,   pp.   906,   2016 ,   DO I:   10. 3390/ en 9110906 .   [16]   S .   Cui,   Z .   Z .   L iu ,   Y .   J .   Hou,  H .   Ze ng,   Z .   K .   Yue   and  L .   H .  L ia ng ,   " Study  on  eff i c ie ncy  of  d iffe r en t  topol ogi es  of  ma gne ti c   couple d  resona nt   wire l ess  cha rging   sys te m ,"   IOP  Con fer enc e  S erie s  Earth  and  Env iron mental   S ci en ce ,  vol.   93 ,   no .   1 ,   pp .   012064 ,   2017 ,   DO I:   10. 1088/1 755 - 1315/93/ 1/0 12064 .   [17]   Ti anqi ng   Li,   Xi angz hou   Wa ng ,   Shuhua   Zhe ng ,   and   Chunhua   Li u ,   " An  eff icie nt  topo logy  for  wire le ss   power   tra nsfer  over   a   wide  ran ge  of  loa ding  con dit ions , "   En ergie s ,   vol .   11 ,   no.   1,   pp .   14 1 ,  2018 ,  DO I:   10. 3390/e n1101 0141 .   [18]   Paolo   Ba te z zato ,   Wi r el ess  b at t ery   cha rg ing ,  Wh it e - Paper ,   ST,   Tech nology  Tour ,   20 17.   [19]   Du  HeGui,  e t  al.  Prin ci pl es  of   S me lting   Vana diu m - ti t ani um   Mag net ite   by  B la st   Furnac e   [M].   B ei ji ng :   Scie n ce  Press ,   1996.   [20]   M.  Sara vana n ,   and  A.  Ramesh  Babu ,  " High  power  densit y  mul ti - mosfet - b a sed  serie s  reson ant   inv ert er  fo r  induc ti on   he at in g  appl i cations ,"   Inte rnational   Jo urnal  of  Pow er  El e ct ronics  and  Dr iv e  Syst em  (I JP EDS) ,   vol.  7,   no.   1 ,   Mar ch  20 16,   pp .   107 - 113 ,  DO I:   10. 11591 / ij peds. v7 . i1 . pp1 07 - 113 .   [21]   M.  N.  T andjaoui ,   C.   Benacha iba,   O.  abd el kh al ek ,   B.   Den ai,  and   Y.  Mouloudi ,   " Ch ara c te ris at ion   an d  mode l li ng  o f  power  e lectr oni c s  device , "   Int ernati onal   Journal   of  Pow er  El e ct r onic s  and   Dr iv e   Syste m  (I JPEDS) ,   vo l.  5,   no .   2 ,   Octobe r  2014 ,   p p.   135 - 14 ,  DO I:   10. 11591/ i jpe ds. v5i2. 4318 .   [22]   Hus sain  Atti a ,   and  Ali   Sagaf in ia ,   " Novel  d iscr et e   com pon ent s   base d  spe ed  c ontrol ler  for  in duct ion   mot or , "   Inte rnational   Jo urnal  of  Powe r  El e ct ronics  and  Dr iv e  Syste m  (I J PE DS) ,   vol .   7,   n o.   4,   De ce mb er  2016,   pp.   1075 - 1084 ,  DO I:   10 . 1 1591/i jp eds . v7. i 4. pp1075 - 1084 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   2 ,  J une   202 1   :   803   –   810   810   [23]   A.  Ali,  M.   N.   M .   Yasin,   M.   F.   C.   Hus in,  N.   A.   M .   Ahmad  Ha mb  Ali ,   " Design   and  ana lysis   of   2 - coil  wire le ss   power  tra nsf er  ( WPT)  using  magnetic  coup li ng   t ec hniqu e, "   In te r nati onal   Journal   of  Powe r  El e ct r onic s  and  Dr i ve  Syste m  (I JP EDS ) ,  vol .   10 ,   no .   2 ,   pp.   611 - 616 ,  Jun e  2019,   DO I:   10 . 11591/i jpe ds . v1 0. i2. pp611 - 616 .    [24]   Masood  Rehma n,   Pe rumal   Nal la gownden,  and   Zuh ai r i  B aha r udin ,   " Eff i cienc y  inv esti ga ti on   of  SS   and   SP   com pensa ti on  to pologi es  for  wir el ess  power  tr a nsfer, "   Inte rnat i onal   Journal  o f   Powe r  E le c tronic s  and  Dr iv e   Syste m (I JP EDS ) ,  vol .   10 ,   no .   4 ,   pp.   2157 - 2164 ,  Dec em b er  2019 ,   DO I:   10. 11591 / ij peds. v10 . i4 . pp 2157 - 2164 .   [25]   G.  Balamuruga n ,   S.  Punni akodi ,   K.  Ra je sw ari,  and  V.  Arul alan ,   "A utom a ti c   nu mbe r  pl ate  r ec o gnit ion  sys tem   using   s uper - res olut ion  techniq ue, "  2015  Internat ion al   Conf e ren ce  on  Com puti ng  and   Co mm unicati o ns  Te chno logi es   (I CCCT),   pp .   273 - 277,   2015 .       BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS        D.  Ka rthikeya n   was  awa rd ed  a  B . E.  Degr ee  f rom  th e   Elec tr ical  and   Elec t roni c  Engi ne eri ng   Depa rtment   of  A.I. H.T  Coll ege,  Chenn ai,  Ind ia  (af fi liate d   to   Anna  Univer si ty,  Chenna i ,   Ind ia ) ,   in  2009;   and   M.T e ch.  Gradua ted  from   SR MIST   (form erl y   SR M  Univer sity) ,   Katt anku la thur ,   I ndia ,   in  Pow er  El e ct roni cs  and  Drive s  in  2013 ,   he  co mpl e te d  h is  Ph.D.  in   Multi level  Inv ert ers  i n   2019.   He   cur r en tl y  works   as   an   As sistant   profe s sor  at   SR MIS T  (form erl y   SR M  Univer sity)  in   the   De par t me nt   of  El e ct r ic a l  Engi ne eri ng,   K at t ankul a thur,  a nd  Chennai ,   In dia .   His  cur ren t   rese arc h   in te r est s  inc lud e  powe r  el e ct roni c  mul t ilevel  inv ert ers ,   A C  drive s ,   and  D C  drive s .   He   is  a  m em ber   of   var ious p rofe ss iona l   societie s   such  a s the   I EEE,   IET,   IEI   and  ISCA .         Arumb u  V  P  r ec e ive d   her   B. E.   d egr e e  fro m   the  Depa r tm en t  of  Elec tr ical  and  E le c tronics  Engi ne eri ng  fro m   Kala sa li nga m   Coll eg e  of  Engi ne eri ng  an d  Te chno logy,   Chenna i ,   India   (af filiated  wi th  Anna  Univer si ty ,   Ch enna i ,   India),  in  2005 ;  and  her   M. Tech.  de gre e   in   Pow er   El e ct roni cs  and   Drive s  fro m  S RMIS T  (For me r ly  SR M  Univer sity),   Ka ttankul at hur,  Indi a,  in  2013,   Now   she   is   doing  her   Ph. D.  degr ee  in   SR MIS T  .   She  w as  pre v iously  wor king  with   thi ru  seve n  hills   pol yte chn ic   as  a  l ec tur er  in  EE E   dept ,   prior  to   tha t  she   was  working  at   SA   polyt e chni c   Che nnai ,   Ind ia.  He r  cur ren t  r ese ar ch  int er ests  inc lud e   Pow er  El ectron ic s,  Mult il ev el   Inve rte rs.         P  Divya  r ec e i ved  her   B. Sc  &  M.Sc  physi cs  in  E . G.S.Pil la y  Arts  &   Sc ie nc e  Col le ge ,   Naga pattinam  t a mi lna du ,   ind ia   ( Afflia t ed  to  Bh a rat hid asa n  univ e rsity  trichy)   in  t he  year  20 11  &  2012   respe ct iv e ly  she   had   co mpl eted  h er   M.Phil  physi cs  i n   T . B. M. L. Col l ege ,   Poraya r,  Naga pattinam.   ( Afflia t ed  to  Bh ara th ida san  uni ver sity  trichy)  now  she  is  doing  her   Ph.D  in   SR MIS T. Her   ar ea   of   rese arc h   in te rests  are Na no  par ticle synthe si s &  Non l inear  o pti cs.         Vijayak umar  Kr ish nas amy   rec e ive d   his  B . E .   and   M.E .   d egr ee s  fro m  Anna ma l ai   Univ ersity,   Annama l ai   Nag ar,   Ind ia ;   and   h is  Ph.D.  degr ee  from  SR MIS T  (Former ly   SR M  Univer sity),   Katt anku la thur ,   India .   He   is  pr ese ntl y   working  as  a   Profess or  and  as  the  Hea d   of   t he  Dep art m en t   of  Elec tri c al   and   Elec troni cs   Eng ine er ing  of   SR MIS T  (Former ly   SR M  Univer sit y).   His   cur r ent  rese arc h   in te r ests  include   pow er  sys tem  mod el ing ,   power   elec tron ic s  converte rs  for   grid - conne c te d  PV   sys te ms,  co mpu ta ti on al  intellig enc e   applic at io ns  in  power  sy stem s,  FA CTS  devi c es,   and   po wer  qua li ty .   He  has  be en  awa rde d  th e  B est  Teac her   Aw ard   in   hi s  depa r tm en t  fo r   the   academic  ye ars  2004   and   20 06.   He   is   a   m ember  of   var ious  pr ofe ss iona l   societ ie s  such   as   the  IEE E ,   I ET ,   FIE ,   ISTE,   and  ISCA .         K  Mani   Rah ulan   rec e ive d   his   M.Sc  &  Ph.D   (mate ri al  sci en ce )  at  Anna  un i ver sity  gu indy   Chenna i  ta m il na du  indi a ,   in  th e   yea r  2006  &  2013  respe ctively.   He  cur r ent ly   works   as  an   As sistant   profe s sor  at  SR MIS T  (form erl y   SR M  Univer sity)   in   t he  d epa r tm en t  o f  physics   and   nanot e chn ology.his  cur ren t   rese arc h  in te r est  in cl udes  Nano  p a rti cle  synth esis  &  Non  li n ea r   opti cs.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.