Improving the Metrological Traceability of Online Dry Grammage Measurement Used in the Paper Industry

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorIkonen, Erkki, Prof., Aalto University, Metrology Research Institute, Finland
dc.contributor.authorKangasrääsiö, Juha
dc.contributor.departmentSignaalinkäsittelyn ja akustiikan laitosfi
dc.contributor.departmentDepartment of Signal Processing and Acousticsen
dc.contributor.schoolSähkötekniikan korkeakoulufi
dc.contributor.schoolSchool of Electrical Engineeringen
dc.contributor.supervisorIkonen, Erkki, Prof., Aalto University, Metrology Research Institute, Finland
dc.date.accessioned2013-12-12T10:00:33Z
dc.date.available2013-12-12T10:00:33Z
dc.date.defence2013-12-20
dc.date.issued2013
dc.description.abstractIn the paper industry, the automatic control of raw material consumption and product quality relies upon online grammage (total mass per unit product area) and moisture measurement. The optimisation of raw material consumption is vital to the profitability of production, and the even quality is essential for satisfying customer needs. It was shown in this work that the basic errors of radioisotope Kr-85 based grammage and IR based moisture measurements, which are commonly used in the paper industry, can be decreased on average approximately 85% with traceable calibration methods. Moreover, a novel method was created for the simultaneous grade specific calibration of these measurements by applying machine reel sampling and traceable sample area measurement. It was demonstrated that a relative uncertainty of 0.5%, at the 95% confidence level, can be achieved in dry grammage calibration. The calibrations were performed according the EN ISO 536 (grammage) and the EN ISO 287 (moisture) standards. The uncertainties of existing measurement systems can be reduced usually over 50% with the created methods. The decrease of measurement uncertainty offers an opportunity for significant economic savings since one per cent change in the dry raw material consumption of a typical production line affects several hundreds of thousands euros in the annual raw material costs. The presented calibration methods can basically be applied to all paper and board production lines.en
dc.description.abstractPaperiteollisuudessa tuotannon raaka-ainekulutuksen ja laadun automaattinen säätö tukeutuu tuotannonaikaiseen neliömassan (massa pinta-alayksikköä kohti) ja kosteuden mittaukseen. Raaka-ainekäytön optimointi on tärkeää tuotannon kannattavuuden kannalta ja asiakastarpeet voidaan täyttää vain tasalaatuisella tuotannolla. Työssä osoitettiin, että paperiteollisuudessa yleisesti käytettyjen radioisotooppi Kr-85:een pohjautuvien neliömassamittausten ja infrapunasäteilyyn perustuvien kosteusmittausten virheitä voidaan pienentää keskimäärin noin 85 % jäljitettävien kalibrointimenetelmien avulla. Lisäksi kehitettiin menetelmä neliömassa- ja kosteusmittausten samanaikaiseen tuotekohtaiseen kalibrointiin. Menetelmä perustuu konerullista tehtävään näytteenottoon ja näytteiden pinta-alojen jäljitettävään mittaukseen. Tehtyjen kalibrointien avulla osoitettiin, että kuivan neliömassan kalibroinnissa voidaan saavuttaa 0,5 %:n suhteellinen epävarmuus 95 %:n luotettavuustasolla. Kalibroinnit tehtiin soveltaen standardeja EN ISO 536 (neliömassa) ja EN ISO 287 (kosteus). Käytössä olevien mittauslaitteiden mittausepävarmuutta voidaan pienentää yleensä yli 50 % kehitetyillä menetelmillä. Mittausepävarmuuden pienentäminen avaa mahdollisuuden merkittäviin taloudellisiin saastoihin, koska tyypillisesti yhden prosenttiyksikön muutos tuotantolinjan kuivaraaka- aineen käytössä vaikuttaa satoja tuhansia euroja tehtaan vuotuisiin raaka-ainekustannuksiin. Tässä työssä käytettyjä kalibrointimenetelmiä voidaan periaatteessa hyödyntää kaikilla paperin ja kartongin valmistuslinjoilla.fi
dc.format.extent77 + app.
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.isbn978-952-60-5479-7 (electronic)
dc.identifier.isbn978-952-60-5478-0 (printed)
dc.identifier.issn1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/11834
dc.identifier.urnURN:ISBN:978-952-60-5479-7
dc.language.isoenen
dc.opnRitala, Risto, Prof., Tampere University of Technology, Automation Science and Engineering, Finland
dc.publisherAalto Universityen
dc.publisherAalto-yliopistofi
dc.relation.haspart[Publication 1]: Kangasrääsiö J and Hemming B, Calibration of a flatbed scanner for traceable paper area measurement, Measurement Science and Technology 2009 20 107003 4 pages
dc.relation.haspart[Publication 2]: Kangasrääsiö J, Improving integrity of on-line grammage measurement with traceable basic calibration, ISA Transactions 2010 49 257-263
dc.relation.haspart[Publication 3]: Kangasrääsiö J, Improving the integrity of IR based online moisture measurement used in the paper and board industry, Measurement 2011 44 1937-1944
dc.relation.haspart[Publication 4]: Kangasrääsiö J, Application of a traceable area measurement in the calibration of online dry grammage measurement used in board production, Measurement 2013 46 1585-1591
dc.relation.ispartofseriesAalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONSen
dc.relation.ispartofseries207/2013
dc.revKeller, Steven, Prof., Miami University, Chemical, Paper and Biomedical Engineering, USA
dc.revPeiponen, Kai-Erik, Prof., University of Eastern Finland, Finland
dc.subject.keywordautomatic process controlen
dc.subject.keywordonline measurementen
dc.subject.keywordgrammageen
dc.subject.keywordmoistureen
dc.subject.keywordcalibrationen
dc.subject.keywordtraceabilityen
dc.subject.keywordautomaattinen prosessin säätöfi
dc.subject.keywordonline-mittausfi
dc.subject.keywordneliömassafi
dc.subject.keywordkosteusfi
dc.subject.keywordkalibrointifi
dc.subject.keywordjäljitettävyysfi
dc.subject.keywordpaper industry
dc.subject.keywordmeasuring methods
dc.subject.otherPaper technologyen
dc.titleImproving the Metrological Traceability of Online Dry Grammage Measurement Used in the Paper Industryen
dc.titlePaperiteollisuudessa käytettävän online-kuivamassamittauksen metrologisen jäljitettävyyden parantaminenfi
dc.typeG5 Artikkeliväitöskirjafi
dc.type.dcmitypetexten
dc.type.ontasotDoctoral dissertation (article-based)en
dc.type.ontasotVäitöskirja (artikkeli)fi
local.aalto.digiauthask
local.aalto.digifolderAalto_66712
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
isbn9789526054797.pdf
Size:
2.46 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
licence.txt
Size:
1.22 KB
Format:
Plain Text
Description: