heinä 8, 2020

Paremmalla virtauksensäädöllä lisää tehoa sellun ja paperin tuotantoon

George Buckbee
George Buckbee
Head of Performance Solutions

Sellu- ja paperitehtaiden tulos on täysin riippuvainen veden, höyryn, sellun ja kemiallisten lisäaineiden vakaasta ja tarkasta virtauksensäädöstä. Virtauksensäädön puutteet alentavat automaattisesti tuotantomääriä ja -tehokkuutta. Siksi onkin ehdottoman tärkeää, että virtauksensäätö pidetään huippukunnossa. Lisäksi kestävän kehityksen mukainen toiminta edellyttää energian ja raaka-aineiden tehokasta hyödyntämistä.

Nelesläiset tehtaalla

Paperikoneesta tuleva paperirulla on kuin historiallinen asiakirja, johon tallentuu hetki hetkeltä kaikki se, mitä prosessissa tuotannon aikana tapahtuu. Jos massan virtauksessa perälaatikkoon on vaihteluita, nämä vaihtelut näkyvät myös rullalla olevan valmiin tuotteen neliöpainossa. Jos kemiallisen lisäaineen virtausmäärä ei pysy samana, vaihtelevat arkin ominaisuudet rullan eri kohdilla.

Virtauksen epävakaus vaikuttaa myös tehtaan muihin toimintoihin. Sellutuotannon, yleistoimintojen ja massan valmistusjärjestelmien tehokkuus kärsii, jos virtauksensäädöstä ei huolehdita. Vaikutukset voivat olla kauaskantoiset. Ajatellaanpa vaikka kattilan syöttöveden virtausvaihtelun aiheuttamaa energiatuhlausta. Kattila ei enää tuotakaan tasapaineista höyryä tasaisena virtana, vaan sen tuotanto vaihtelee. Tämän seurauksena höyrynjakolaitteen paineet vaihtelevat, ja sitä kautta vaihtelee myös tehtaan jokainen höyrytoimintainen laite. Tehdas voi kärsiä jopa prosentin tappiot vuosittaisessa energiankulutuksessaan. Energiaa ja rahaa tuhlautuu siis valtavasti vain yhden puutteellisesti toimivan virtauksen takia.

Monia syitä virtauksensäädön ongelmiin

Hyvä virtauksensäätö on riippuvainen laadukkaasta mittauksesta, säädöistä ja venttiilien suorituskyvystä. Jos jokin näistä osa-alueista pettää, virtauksensäätö ei ole enää tehokasta ja prosessi kärsii.

Virtausmäärän mittaus itsessäänkin voi olla syynä tehokkuuden heikkenemiseen. Esimerkiksi meluisaa virtausta mitatessa säädin liikkuu paljon, mikä puolestaan lisää venttiilin liikkumista. Venttiilin liikkuminen reaktiona meluun ja värinään ei hyödytä mitään. Itse asiassa siinä vain haaskataan kallisarvoista paineilmaa, lisätään laitteistomelua ja lopulta aiheutetaan todellisia prosessihäiriöitä. Käytännön kokemus on osoittanut, että tällainen melun aiheuttama liike voi myös lyhentää venttiilin käyttöikää yli puolella.

Myös säädinten viritys ja virtauspiirien välinen koordinointi ovat tärkeitä huipputehon saavuttamiseksi. Nyrkkisääntönä voidaan pitää sitä, että jokainen värähtelevä säädin heikentää tehokkuutta. Jos säädöissä on ±5 % heittoa asetuskohdan ympärillä, prosessin tehokkuus laskee 1,7 %. Siksi säätöjen vakauttamisen pitäisi olla etusijalla tehokkuushyötyjä tavoiteltaessa.

Venttiilin suorituskyvyllä on suora vaikutus prosessin tehokkuuteen, samoin venttiilin mitoituksella pumppausenergiaan. Venttiilien mekaaniset ongelmat, kuten staattinen kitka, voivat tehdä prosesseista epäsäännöllisiä ja heikentää tehokkuutta samaan tapaan kuin säätimen viritysongelmat. Kun edellä kuvattuihin ongelmiin puututaan, prosessista saadaan samalla ympäristöystävällisempi.

Virtauksensäädön ongelmien juurisyyn selvittäminen

Kun hallittavia prosessivirtauksia on satoja, voi kaikkien virtauksensäädön ongelmien löytäminen ja priorisointi olla vaikeaa. Onneksi Neleksen Expertune PlantTriage -työkalulla ongelmien paikantaminen ja priorisointi onnistuu helposti. Samalla nämä digitaaliset työkalut auttavat meitä yhdessä tekemään toiminnoistanne entistäkin kestävämpiä optimoimalla energian ja raaka-aineiden kulutusta.

Mahdollisen ongelman todellisen syyn arvioiminen on äärimmäisen tärkeää. Alla olevassa kuvassa on esitetty kahden epätasaisesti toimivan säätimen reaaliaikainen venttiilin allekirjoitus. Vasemmalla on virtauksensäädin, joka värähtelee viritysongelman takia. Oikealla on ohjain, jonka värähtelyn syynä on juuttunut venttiili. Kun ongelman aiheuttaja on tiedossa, on mahdollista lähettää juuri oikea asiantuntija sitä korjaamaan. Piirin virittämisestä ei ole mitään hyötyä, jos ongelma johtuukin venttiilin ilmansyötöstä.

Kahden epätasaisesti toimivan säätimen reaaliaikainen venttiilin allekirjoitus

Virtauksensäädön tulosten hyödyntäminen ja mittaaminen

Monissa tapauksissa virtauksensäädön parantumisen seuraukset näkyvät välittömästi. Prosessin vakautta voi seurata prosessien trendeistä käyttäjän omilta näytöiltä. Vakaampi prosessi on luonnollisesti turvallisempi, kestävämpi ja tehokkaampi. Aina ei kuitenkaan ole helppo nähdä, mikä yrityksen todellinen liiketoiminnallinen hyöty on.

Jotta parantuneen virtauksensäädön hyödyt pysytään hyödyntämään tehokkaimmin, operatiivisen henkilöstön ja johdon on keskusteltava siitä, mihin parempaa vakautta voi hyödyntää. Yksi yleinen tapa on viedä prosessi lähemmäs maksimaalista toimintakykyä. Esimerkkinä yhtenäisempi massan virtaus, jolla voidaan vähentää vaihtelua neliöpainon säädössä. Tämä taas antaa mahdollisuuden säästää tuotantomäärissä, kun neliöpainon asetusarvot säädetään lähemmäs niille määritettyjä raja-arvoja.

Toinen tapa hyödyntää vakautta on kemikaalivirtausten vähentäminen ja virtausmäärien optimointi. Joissain tapauksissa saatetaan kasvattaa tuotantomääriä, jos prosessi vain sallii sen. Päätös hyötyjen valjastamisesta riippuu suurilta osin tehtaan prioriteeteista ja paremman prosessin potentiaalista.

Me olemme valmiina auttamaan asiakkaitamme löytämään maksimaalisen tehokkuuden. Asiantuntijatiimimme auttaa paikantamaan parannuskohteet, priorisoimaan ne ja toteuttamaan vaaditut korjausliikkeet, yksi kerrallaan. Tehtaasi henkilöstölle tarjoamamme kattavan koulutuksen kautta pääset ottamaan paremman säädön tuomista hyödyistä kaiken irti.

Mistä aloitetaan?

Kohti parempaa luotettavuutta ja ympäristöystävällisyyttä!