Paineilman käytön vähentäminen paperikoneilla

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli paineilman käytön vähentäminen toimeksiantajan, UPM Specialty Papers Jämsänkosken, kahdella paperikoneella. Aihe rajattiin paineilman käytön vähentämiseen paperikoneilla, joten massaosastoa ja jälkikäsittelyä ei huomioitu. Paineilmaa kutsutaan yleisesti teollisuuden kalleimmaksi energiamuodoksi, ja siksi sen käyttö halutaan minimoida. Osastolla paineilman käyttö on runsasta ja verkosto suuri. Työssä tutkittiin nykyisiä paineilmaa käyttäviä toimilaitteita, niiden korvaamista jollain toisella teknisellä ratkaisulla, kompressoreiden toimintaa sekä kartoitettiin vuotoja. Työssä viitekehyksenä käytettiin Motiva Oy:n PATE-analyysiä.

Työ alkoi tutustumalla paineilmajärjestelmään sekä siihen kuuluviin komponentteihin. Listattiin pneumaattiset toimilaitteet sekä selvitettiin järjestelmän tuotosta vastaavat kompressorit sekä niiden ominaisenergiatehokkuudet. Työ vaati myös paineilman jälkikäsittelyn tutkimista. Vuotoäänimittauksella kartoitettiin ja listattiin vuotavat kohteet.

Osastolta löydettiin perusteltuja kehityskohteita. Vuotokohteiden kartoituksessa löydettiin vuotavia letkuja ja toimilaitteita, jotka on korjattava, sillä vuotojen minimoimisella on suuri vaikutus paineilman kulutukseen. Paperikoneilla oli muutamia kappaleita avoputkella toteutettuja puhalluksia, jotka vaativat suuttimen tehostamaan paineilman käyttöä. Joitakin sähkökaappien jäähdytyksiä oli toteutettu suoralla paineilmapuhalluksella, ja niille löydettiin vaihtoehtoisia ratkaisuja. Huomattiin myös, että pneumaattisten toimilaitteiden päivittämisellä hydrauliseksi tai sähkömekaaniseksi voidaan parantaa energian käytön hyötysuhdetta. Pneumaattisiin viiranohjaimiin voidaan lisätä mekaaninen takaisinkytkentä vähentämään ylimääräisiä liikkeitä, jolloin saadaan vähennettyä paineilman käyttöä. Kaikkia toimilaitteita ei voida kuitenkaan pneumatiikan tuomien hyötyjen vuoksi muuttaa, joten niiden käyttöä täytyy optimoida.

The aim of the thesis was to reduce the use of compressed air in two paper machines at UPM Specialty papers Jämsänkoski. The topic was limited to paper machines, so mass department and post-processing department were not included.

Compressed air is commonly referred to as the most expensive form of energy in industry, and therefore its use is to be minimised. Compressed air is widely used in the department and the network of pipes is large. The study investigated the pneumatic actuators using compressed air, their replacement with another technical solution, the operation of the compressors and the mapping of leaks. Motiva Oy’s PATE-analysis was used as a guideline in the study.

The study began with an introduction to the compressed air system and its components. Pneumatic actuators were listed and the compressors responsible for the output of the system and their specific energy efficiencies were investigated. The work also required the study of compressed air post-processing. Leaking objects were identified with sonic industrial imager and were listed.

Good targets for development were found in the department. Leaky hoses and actuators, that had to be repaired, were found in the mapping of leaks, as minimising leaks has a major impact on compressed air consumption. The paper machines had a few pieces of open tube blows that required a nozzle to reduce the use of compressed air. Some cooling of electrical cabinets had been carried out by direct compressed air blowing, and alternative solutions were found for these. It was also found that upgrading pneumatic actuators to hydraulic or electromechanical can improve energy efficiency. Mechanical feedback can be added to the pneumatic wire guides to reduce extra movement, reducing the use of compressed air. However, not all actuators can be changed because of the benefits of pneumatics, so their use must be optimised.