Tuotantolinjoilla saavutettuja parannuksia
Neliömassa- ja kosteusmittausten parantaminen
Neliömassa- ja kosteusmittauksia voidaan parantaa kalibroimalla mittarit jäljitettävillä refensseillä ja poistamalla havaitut virheet. Toimenpiteellä on saadaan pienennettyä näiden mittauksen epävarmuutta yleensä noin 85 %. Tämä tulos käy ilmi allaolevista kahdesta julkaisusta, jotka perustuvat asiakkaiden tuotantolinjoilla saavutettuihin parannuksiin. Artikkelit sisältävät yli kymmenen vuoden aikana kerättyä dataa.
Neliömassamittausten parannukset
Artikkeli neliömassamittausten parannuksista on julkaistu ISA Transactions -lehdessä. Lehti julkaisee artikkeleita teollisuuden parhaista käytännöistä:
Abstract. The automatic control of grammage (basis weight) in paper and board production is based upon on-line grammage measurement. Furthermore, the automatic control of other quality variables such as moisture, ash content and coat weight, may rely on the grammage measurement. The integrity of Kr-85 based on-line grammage measurement systems was studied, by performing basic calibrations with traceably calibrated plastic reference standards. The calibrations were performed according to the EN ISO/IEC 17025 standard, which is a requirement for calibration laboratories.
The observed relative measurement errors were 3.3% in the first time calibrations at the 95% confidence level. With the traceable basic calibration method, however, these errors can be reduced to under 0.5%, thus improving the integrity of on-line grammage measurements. Also a standardised algorithm, based on the experience from the performed calibrations, is proposed to ease the adjustment of the different grammage measurement systems. The calibration technique can basically be applied to all beta-radiation based grammage measurements.
Kosteusmittausten parannukset
Artikkeli IR-kosteusmittausten parannuksista paperi- ja kartonkilinjoilla on julkaistu Measurement -lehdessä. Lehden julkaisija on kansainvälinen mittausjärjestö IMEKO:
Abstract. The automatic control of product moisture content in the paper industry is based upon online moisture measurement. Furthermore, the automatic control of other quality variables such as coat weight may also rely on the moisture measurement. The integrity of infrared radiation (IR) based online moisture measurement systems was studied by performing basic calibrations at the mills with references sealed between two glass plates. The calibrations were performed according to the EN ISO/IEC 17025 standard which is a requirement for calibration laboratories.
The observed measurement errors were 2.9% moisture in the first time calibrations at the 95% confidence level. It is demonstrated that these errors can be reduced to under 0.5% moisture by applying traceable methods in the basic calibration, thus improving the integrity of online moisture measurements. Also a standardised algorithm, based on the experience from the performed calibrations, is proposed to ease the adjustment of different moisture measurement systems.
Tuotekohtaisten mittausten parantaminen
Referensseillä suoritetun kalibroinnin/virityksen jälkeen neliömassa- ja kosteusmittaukset täytyy kalibroida vielä tuotelajikohtaisesti. Olemme kehittäneet tähän tarkoitukseen palvelun. Oheisesta artikkelista nähdään, että palvelumme avulla on mahdollista päästä neliömassan mittauksen epävarmuudessa alle 0,5 %:n tasolle ja kosteuden mittauksessa 0,2 %:n tasolle. Myös näistä lasketussa kuivan neliömassan mittauksessa on mahdollista päästä 0,5 %:n epävarmuuteen. Artikkeli on julkaistu Measurement -lehdessä:
Abstract. A method is described for the simultaneous calibration of online grammage and moisture measurement by applying machine reel sampling and traceable sample area measurement. The area measurement is based on a flatbed scanner and image analysis. It is demonstrated that a relative uncertainty of 0.5% can be achieved in dry grammage calibration at the 95% confidence level. The determination of grammage and moisture were performed by applying the EN ISO 536 and the EN ISO 287 standards, respectively. The described technique can also be applied with the calibrations performed for the paper industry.
Kuivan neliömassamittauksen jäljitettävyyden parantaminen
Neliömassa- ja kosteusmittausten parantaminen parantaaa niistä lasketun kuivan neliömassan luotettavuutta. Kuivaneliömassa kertoo tuotantoon käytettyjen kuivien raaka-aineiden määrän. Mitä tarkemmin raaka-aineiden kulutus tunnetaan, sitä paremmin niiden käyttöä voidaan hallita.
Alla linkki Aalto yliopiston väitöskirjaan tuotantolinjalla tehtävän kuivan neliömassan mittauksen metrologisen jäljitettävyyden parantamisesta:
Tiivistelmä. Paperiteollisuudessa 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 säästoihin, 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.