Kuumavalssaamon sähkömoottoreiden energiatehokkuuden optimointi
Nikola, Paulus (2024)
2024
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024112730619
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024112730619
Tiivistelmä
Outokummun strategiassa on tavoitteena vastuullisuuden kehittäminen. Tämä opinnäyte tuo osansa vastuullisuuden kehittämiseen parantamalla energiatehokkuutta ja vähentämällä päästöjä. Opinnäytetyö toteutettiin Outokumpu Stainless Oy:n Tornion tehtaiden kuumavalssaamolle.
Tavoitteena oli selvittää neljästä erilaisesta sähkömoottoreihin liittyvästä energiansäästötoimesta niiden toteutettavuus, ja toteuttaa niistä parhaimmiksi todetut opinnäytetyön määräajassa. Nämä neljä toimea olivat sähkömoottoreiden korvaaminen energiatehokkaammilla sähkömoottoreilla, suorakäyttöjen uusiminen taajuusmuuttajakäytöillä, sähkömoottoreiden käyntiaikojen vähentäminen ja käyntinopeuksien optimointi. Edellä mainituista energiansäästötoimista toteutettiin sähkömoottoreiden käyntiaikojen vähentäminen. Muita toimia ei toteutettu ajanpuutteen vuoksi.
Käyntiaikojen vähentäminen tehtiin kuumavalssauslinjan rullaratamoottoreille, jotka sijaitsevat askelpalkkiuunien ja päätyleikkurin välissä. Jokaiselle rullarataosiolle ei keretty määräajan puit-teissa tehdä optimointia. Optimointi ehdittiin toteuttaa URR 1-, URR 2-, EVRR 3-, EVRR 4-, VRR 1- sekä VRR 2 -osioille. Nämä vastaavat yhteensä vajaata 200 rullaratamoottoria.
Optimointia varten kuvattiin videomateriaalia valssauksesta sekä tutkittiin tuotantokameroiden tallenteita. Tämä data yhdistettiin Hitachin automaatiojärjestelmästä saatavaan signaalitietoon, nämä yhdistettiin Microsoft Excelissä aikajanakaavioksi. Aikajanakaavion avulla etsittiin proses-sista sopivia osia, joita voitiin optimoida. Optimointi tehtiin Hitachin automaatiojärjestelmän ohjelmalla. Luotiin erityyppisten liipaisinsignaalien avulla ehtoja, joiden mukaan rullaradat pyörisivät vähemmän tyhjäkäyntiä. Työssä luotiin kaksi liitettä, aikajanakaaviot ja tulokset. Liitteet ovat luottamuksellisia, joten ne jäävät vain toimeksiantajan käyttöön.
Saavutetut tulokset olivat lupaavia, mutta mittakaava jäi rajalliseksi tehtyjen muutosten määrän vuoksi. Energiankulutuksessa saavutettiin kuitenkin noin 2–6 % säästö askelpalkkiuunien ja päätyleikkurin välisillä rullaradoilla. Vaikka suurempi optimointi olisi ollut mahdollinen, loppupään muutosten epäonnistuminen ja aikataulupaineet estivät tavoitteiden saavuttamisen kokonaisuudessaan.
Tavoitteena oli selvittää neljästä erilaisesta sähkömoottoreihin liittyvästä energiansäästötoimesta niiden toteutettavuus, ja toteuttaa niistä parhaimmiksi todetut opinnäytetyön määräajassa. Nämä neljä toimea olivat sähkömoottoreiden korvaaminen energiatehokkaammilla sähkömoottoreilla, suorakäyttöjen uusiminen taajuusmuuttajakäytöillä, sähkömoottoreiden käyntiaikojen vähentäminen ja käyntinopeuksien optimointi. Edellä mainituista energiansäästötoimista toteutettiin sähkömoottoreiden käyntiaikojen vähentäminen. Muita toimia ei toteutettu ajanpuutteen vuoksi.
Käyntiaikojen vähentäminen tehtiin kuumavalssauslinjan rullaratamoottoreille, jotka sijaitsevat askelpalkkiuunien ja päätyleikkurin välissä. Jokaiselle rullarataosiolle ei keretty määräajan puit-teissa tehdä optimointia. Optimointi ehdittiin toteuttaa URR 1-, URR 2-, EVRR 3-, EVRR 4-, VRR 1- sekä VRR 2 -osioille. Nämä vastaavat yhteensä vajaata 200 rullaratamoottoria.
Optimointia varten kuvattiin videomateriaalia valssauksesta sekä tutkittiin tuotantokameroiden tallenteita. Tämä data yhdistettiin Hitachin automaatiojärjestelmästä saatavaan signaalitietoon, nämä yhdistettiin Microsoft Excelissä aikajanakaavioksi. Aikajanakaavion avulla etsittiin proses-sista sopivia osia, joita voitiin optimoida. Optimointi tehtiin Hitachin automaatiojärjestelmän ohjelmalla. Luotiin erityyppisten liipaisinsignaalien avulla ehtoja, joiden mukaan rullaradat pyörisivät vähemmän tyhjäkäyntiä. Työssä luotiin kaksi liitettä, aikajanakaaviot ja tulokset. Liitteet ovat luottamuksellisia, joten ne jäävät vain toimeksiantajan käyttöön.
Saavutetut tulokset olivat lupaavia, mutta mittakaava jäi rajalliseksi tehtyjen muutosten määrän vuoksi. Energiankulutuksessa saavutettiin kuitenkin noin 2–6 % säästö askelpalkkiuunien ja päätyleikkurin välisillä rullaradoilla. Vaikka suurempi optimointi olisi ollut mahdollinen, loppupään muutosten epäonnistuminen ja aikataulupaineet estivät tavoitteiden saavuttamisen kokonaisuudessaan.