TY - CHAP AU - Szatmári, Kinga AU - Németh, Sándor AU - Kummer, Alex TI - Vegyipari reaktorok reziliencia alapú vizsgálata = Resilience engineering of chemical reactors T2 - Műszaki Kémiai Napok 2023 Konferencia PB - Pannon Egyetem CY - Veszprém SN - 9789633962565 PY - 2023 SP - 78 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/34734775 ID - 34734775 AB - Ha egy rendszert zavarás ér, a hatékonysága csökken, és a rendszer hibás állapotba kerül. Ha azonban egy rendszer rezilienciája magas, akkor a rendszer képes gyorsan visszatérni a kezdeti hatékonyságához a beavatkozás után. A reziliencia tehát a rendszer hatékonyságának helyreállítására való képességét jelenti egy zavarás után. Három fázisból áll, ezek az abszorpció, az adaptáció, és a helyreállítás. Az abszorpció a rendszer azon képessége, hogy elnyeli a zavarást, az adaptáció a rendszer azon képessége, hogy alkalmazkodik a helyzethez, a helyreállítás pedig a rendszer azon képessége, hogy visszanyeri eredeti hatékonyságát. Ebben a munkában egy hűtőköpennyel ellátott vegyipari reaktor rezilienciáját határoztuk meg, ahol egy másodrendű reakciót vettünk figyelembe. A reakció exoterm, így a nem megfelelő üzemeltetési körülmények mellett a hőmérséklet megszaladhat, mert a reakcióhő nagyobb lesz, mint a reaktor hűtési sebessége. Ez a reaktor hőmérsékletének hirtelen megugrásához vezet, és így a rendszer meghibásodási állapotba kerül, ami azt eredményezheti, hogy a reaktor hőmérséklete meghaladja a maximális megengedett hőmérsékletet (MAT). A reaktor elfutása termékveszteséget vagy a legrosszabb esetben robbanást is okozhat, ezért fontos, hogy a rendszer reziliens legyen és gyorsan reagáljon a zavarásra. A rendszer hatékonysági változója a reaktor hőmérséklete, mert ha a hőmérséklet a MAT felett van, a rendszer eléri a meghibásodási állapotot. Az abszorpciós fázis a zavarás után kezdődik, és a reaktor maximális hőmérsékletének az eléréséig tart. Mivel a rendszer nagyon reaktív a beavatkozásra, az abszorpciós fázis után egyből a helyreállítási fázisba lép. Tehát a rendszer hatékonysága az abszorpciós és a helyreállítási hatékonyságból áll. Az abszorpciós hatékonyságot a meghibásodási arány használatával modelleztük, ahol az aktuális hőmérsékletváltozás meredekségének és egy alap hőmérsékletváltozás meredekségének a hányadosát vettük. A helyreállítási hatékonyságot a helyreállítási arány használatával modelleztük. Így a reziliencia a rendszer hatékonyságából meghatározható különböző üzemeltetési módok mellett. A beavatkozások minősíthetők, ahol a beavatkozó rendszer az, amikor a reaktort inert hűtőközeggel árasztják el, hogy megakadályozzák a reaktorelfutást és az esetleges balesetet, és a reziliencia alapján értékelhető a beavatkozás. Tehát a rezilincia elengedhetetlen az üzemmenet és a beavatkozás minősítéséhez, és később hasznos lesz a beavatkozás idejének optimalizálásához megerősítéses tanulással Summary If a system is disrupted, its performance will decrease and the system may go into a failure state. But if the resilience of a system is high, it can get back to normal performance and recover from a disruption quickly after an intervention. So resilience is the ability of a process to recover the performance of the system after a disruption. Resilience has three phases, which are absorption, adaptation, and recovery. Absorption is the capacity of the system to absorb disruption, adaptation is the ability of the system to adapt to the situation, and recovery is the ability of the system to recover to its original performance level. In this work, the resilience of a chemical reactor with a cooling jacket is determined, where a second-order reaction is considered. The reaction is exothermic, so insufficient conditions may lead to thermal runaway due to the higher reaction heat compared to the cooling rate of the reactor. This leads to a sudden rise in the reactor temperature taking the system into a failure state, resulting a higher process temperature than the maximum allowable temperature (MAT). Reactor runaway causes the loss of the product or in the worst case an explosion, so it is important for the system to be resilient and react to the disruption quickly. The performance variable of the system is the reactor temperature because if the temperature is above the MAT, the system reaches the failure state. The absorption phase starts after the disruption and it ends at the maximum reactor temperature. Since the system is highly reactive to intervention, it will enter recovery phase immediately after the absorption phase. So the system’s performance consists the absorption and recovery performance. The absorption performance is modeled using a failure rate considering the slope of the actual temperature vary compared to a baseline temperature variation. The recovery performance is modeled using the recovery rate. Based on the system’s performance, resilience can be determined under different operating conditions. Intervention actions can be qualified, where the intervention is when the reactor is flooded with inert diluent to prevent the reactor runaway and the possible accident, and based on resilience, the intervention can be evaluated. So resilience is essential to qualify the operation and intervention and later it will be helpful to optimize the time of intervention with reinforcement learning. LA - Hungarian DB - MTMT ER - TY - JOUR AU - Szatmári, Kinga AU - Németh, Sándor AU - Kummer, Alex TI - Integration of resilience engineering and reinforcement learning in chemical process safety JF - PROCESS SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION J2 - PROCESS SAF ENVIRON VL - 2023 PY - 2023 SN - 0957-5820 DO - 10.1016/j.psep.2023.11.027 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/34397546 ID - 34397546 LA - English DB - MTMT ER - TY - JOUR AU - Tóth, Piroska AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Kovács, Zsófia AU - Ionescu, Dan Traian AU - Németh, Sándor AU - Domokos, Endre TI - Assessment of the correlation between the nutrient load from migratory bird excrement and water quality by principal component analysis in a freshwater habitat JF - ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH J2 - ENVIRON SCI POLLUT R VL - 30 PY - 2023 SP - 66033 EP - 66049 PG - 17 SN - 0944-1344 DO - 10.1007/s11356-023-27065-3 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/33777597 ID - 33777597 N1 - cited By 0 AB - Waterbirds depend on a dispersed network of wetlands for their annual life cycle during migration. Climate and land use changes raise new concerns about the sustainability of these habitat networks, as water scarcity triggers ecological and socioeconomic impacts threatening wetland availability and quality. During the migration period, birds can be present in large enough numbers to influence water quality themselves linking them and water management in efforts to conserve habitats for endangered populations. Despite this, the guidelines within laws do not properly account for the annual change of water quality due to natural factors such as the migration periods of birds. Principal component analysis and principal component regression was used to analyze the correlations between the presence of a multitude of migratory waterbird communities and water quality metrics based on a dataset collected over four years in the Dumbrăvița section of the Homoród stream in Transylvania. The results reveal a correlation between the presence and numbers of various bird species and the seasonal changes in water quality. Piscivorous birds tended to increase the phosphorus load, herbivorous waterbirds the nitrogen load, while benthivorous duck species influenced a variety of parameters. The established PCR water quality prediction model showed accurate prediction capabilities for the water quality index of the observed region. For the tested data set, the method provided an R 2 value of 0.81 and a mean squared prediction error of 0.17. LA - English DB - MTMT ER - TY - CHAP AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Bárkányi, Ágnes AU - Chován, János Tibor AU - Németh, Sándor ED - Balogh, András ED - Klein, Mónika TI - Technológiai folyamatok felülvizsgálata PCA segítségével T2 - 50. Műszaki Kémiai Napok Jubileumi Konferencia PB - Pannon Egyetem Mérnöki Kar CY - Veszprém SN - 9789633962343 PY - 2022 SP - 70 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/33823885 ID - 33823885 LA - Hungarian DB - MTMT ER - TY - CHAP AU - Kákonyi, Márta AU - Bárkányi, Ágnes AU - Chován, János Tibor AU - Németh, Sándor ED - Balogh, András ED - Klein, Mónika TI - Szilárd hulladékot elgázosító reaktor modellezése T2 - 50. Műszaki Kémiai Napok Jubileumi Konferencia PB - Pannon Egyetem Mérnöki Kar CY - Veszprém SN - 9789633962343 PY - 2022 SP - 36 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/33822841 ID - 33822841 LA - Hungarian DB - MTMT ER - TY - JOUR AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Bárkányi, Ágnes AU - Chován, János Tibor AU - Németh, Sándor TI - A Dynamic Principal Component Analysis and Fréchet-Distance-Based Algorithm for Fault Detection and Isolation in Industrial Processes JF - PROCESSES J2 - PROCESSES VL - 10 PY - 2022 IS - 11 SP - 2409 SN - 2227-9717 DO - 10.3390/pr10112409 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/33261890 ID - 33261890 AB - Fault Detection and Isolation (FDI) methodology focuses on maintaining safe and reliable operating conditions within industrial practices which is of crucial importance for the profitability of technologies. In this work, the development of an FDI algorithm based on the use of dynamic principal component analysis (DPCA) and the Fréchet distance δdF metric is explored. The three-tank benchmark problem is studied and utilized to demonstrate the performance of the FDI method for six fault types. A DPCA transformation for the system was established, and fault detection was conducted based on the Q statistic. Fault isolation is also of critical importance for proper intervention to mitigate fault effects. To identify the type of detected faults, the fault responses within the PC subspace were analyzed using the δdF metric. The use of the Fréchet distance metric for the isolation of faults combined with DPCA for feature extraction is a novel technique to the best of the authors’ knowledge that provides a robust computational tool with low computational cost for FDI purposes that fits well into the Industry 4.0 framework.The robustness and sensitivity of the method was validated for a wide variety of signal-to-noise ratio (SNR) conditions, with findings indicating a possible average false and missed alarm rate of 0.1 and a macro-averaged F-score above 0.8 in all cases. LA - English DB - MTMT ER - TY - JOUR AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Németh, Sándor AU - Chován, János Tibor AU - Bárkányi, Ágnes TI - Development of CFD Based Compartment Models for Analysing High Risk Processes JF - CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS J2 - CHEM ENG TR VL - 91 PY - 2022 SP - 487-492 SN - 1974-9791 DO - 10.3303/CET2291082 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/33001094 ID - 33001094 N1 - cited By 0 AB - In recent years the fault detection and isolation (FDI) problems have garnered increasing interest due to concerns of environmental protection, stricter regulations and optimization of processes within industrial settings. The use of data-based methods such as Neural Networks (NNs) for purposes of FDI has received significant research interest in the scientific community. However while these data-driven methods present relatively robust and sensitive means of fault detection and isolation they require large amounts of process data for their training so they can work reliably. Within the chemical industry rather than experimental investigations various modeling techniques such as computational fluid dynamics (CFD) may be used to generate this training data. However many of these methods are computationally expensive and less efficient for producing large data sets. In this paper we wish to present an identification algorithm for the development of compartment models (CM) based on CFD results which can be used to reliably generate process data for FDI purposes in a computationally more efficient way. LA - English DB - MTMT ER - TY - CHAP AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Bárkányi, Ágnes AU - Németh, Sándor AU - Chován, János Tibor ED - Egedy, Attila ED - Bárkányi, Ágnes TI - Technológiai rendszerek alarm rendszerének modell bázisú optimalizálása T2 - Pannon Egyetem, Mérnöki Kari Tudományos Konferencia 2021. szeptember 15. PB - Pannon Egyetem CY - Veszprém SN - 9789633962152 PY - 2021 SP - 10 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/33813334 ID - 33813334 AB - A hiba felismerés és elkülönítés az idő múlásával egyre fontosabb szerephez jutott az ipari gyakorlatban. Az elmúlt évtizedekben számos fejlesztés és kutatás történt az ipari hiba felismerés, illetve az alarm rendszerek működésének optimalizálására. Ezen fejlesztések központjában új módszerek fejlesztése, illetve a már meglévő eljárások érzékenységének és megbízhatóságának növelése állt. A hibadetektálás témakörén belül többféle elven működő módszerek fejlődtek ki, melyeket a tudományterület szakirodalma matematikai modelleken, kvalitatív logikán, illetve működési adatokon alapuló eljárásokként osztályoz. Ezek a módszerek külön-külön saját előnyökkel bírtak, melyek alapján egy adott technológiához megfelelő módszer kiválasztása lehetővé vált olyan szempontok alapján, mint a technológia összetettsége, a rendelkezésre álló üzemeltetési adatok mennyisége, a jelenlévő kockázatok súlyossága illetve a szakértői tudás rendelkezésre állása. Az elmúlt időszakban azonban a hybrid módszerek kutatása és fejlesztése került előtérbe, melyek képesek a különböző eljárások előnyös tulajdonságainak egyesítésére és megbízhatóbb valamint érzékenyebb hibaérzékelésre. Az előadás során egy hybrid hibaérzékelő módszer működésének bemutatása történik. A módszer feketedoboz alapú matematikai modellt felhasználó és szakértői tudást alkalmazó hibafelismerő eljárásokat kapcsol össze egy vegyipari berendezés diagnosztikai vizsgálata során. LA - Hungarian DB - MTMT ER - TY - GEN AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Németh, Sándor AU - Chován, János Tibor AU - Bárkányi, Ágnes TI - Hybrid Fault Detection Method for a Distillation Unit PY - 2021 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/32783627 ID - 32783627 N1 - Előadás LA - English DB - MTMT ER - TY - GEN AU - Tarcsay, Bálint Levente AU - Bárkányi, Ágnes AU - Németh, Sándor AU - Chován, János Tibor TI - Diagnosztikai eljárásokhoz alkalmas cellás modellek fejlesztése PY - 2021 UR - https://m2.mtmt.hu/api/publication/32783612 ID - 32783612 N1 - Előadás LA - Hungarian DB - MTMT ER -