Review and development of short circulation through smaller process volumes and shorter delays

Abstract

Työn tavoitteena oli selvittää lyhyen viipymän prosessien mitoitusperiaatteita ja teoriaa sekä tarkastella lyhyiden viipymien ja pienten tilavuuksien tuomia prosessietuja, haasteita sekä mahdollisia riskejä. Jatkossa on tavoitteena kehittää lyhyeen kiertoon uusi lyhyen viipymän konsepti, johon diplomityö toimii esitarkasteluna.

Työssä tarkasteltiin paperikoneen lyhyen kierron kehitystä konventionaalisesta suurten tilavuuksien ja pitkien viipeiden systeemistä kohti pienemmän tilavuuden prosessiratkaisuja. Konventionaalisessa lyhyessä kierrossa säiliöillä on pyritty automaation ohella tasaamaan prosessin vaihteluita, mutta säätöpiirien kehityksen ja konenopeuksien nousun myötä tilavuuden käyttö stabiloivana elementtinä on väistymässä.

Lyhyiden prosessiviipeiden ja nopeiden säätöjen etuina konventionaaliseen lyhyeen kiertoon verrattuna on nopeampi stabiloituminen, nopea vaste muutoksille sekä parempi hallittavuus. Lajinvaihtojen ja stabiloitumisen nopeutumisen lisäksi tuotantotehokkuutta kasvattaa tilavuuden pienenemisen tuomat säästöt investointi- ja käyttökustannuksissa. Lyhyen viipymän prosessi asettaa prosessiautomaatiolle uusia haasteita. Puskuritilavuuksien poistamisen takia laitesuunnittelussa on otettava huomioon sekä kierron kemiallisen että fysikaalisen tilan hallinta. Retention ja sakeuden säädön toimivuus, ja mainittujen suureiden estimaattien oikeellisuus ovat tärkeässä asemassa lyhyen kierron kehityksessä.

Lyhyen kierron analysoinnissa käytettiin VTT:n kehittämää Balas 3.1-simulointiohjelmistoa, jolla tehtiin taselaskentoja Vaahto OY:n asiakasprosesseihin. Taseiden avulla tarkasteltiin tilavuuden pienentämisen ja sakeuden noston tuomia etuja lyhyessä kierrossa. Energiasäästöt prosessissa vaihtelivat tehtyjen muutosten mukaan, mutta tulokset vastasivat kirjallisuudesta löytyviä arvioita jopa 30 - 40 % käyttökustannussäästöistä. Lajinvaihdoissa tarvittavaa aikaa ei diplomityön puitteissa arvioitu, mutta säiliöviiveiden tarkastelun perusteella lajinvaihtoa olisi mahdollista lyhentää oleellisesti.

Työssä kehitettiin myös asiakkaan tarpeiden mukaisen lajittimen valintaan sopiva simulaattori. Simulaattori valitsee sopivat lajitinvaihtoehdot, ja mitoittaa lajittimelle sopivan sihtikorin, käytön ja välitykset. Jatkossa simulaattoriin kehitetään mahdollisesti myös lajittelutapahtumaa kuvaavia malleja.

Kokonaisuudessaan työssä saavutettiin annettu tavoite ja lisäksi saatiin kehitettyä yritystä palveleva hyödyllinen laitesimulointityökalu.