Energiamallien sovittaminen koedataan

Abstract

Työssä tutkittiin energiamallien kertoimien sovittamista Rautpohjan koepaperikone 2:lla tehtyihin mittauksiin. Sovituksia varten ajettiin koeajot 5-7.10.2010 sekä tehtiin simulaattori vastaamaan koepaperikone 2:n viiraosaa. Alun perin oli tarkoitus tehdä sovitukset koko viiraosan simulaattorilla yhtaikaa, mutta ohjelmateknisistä syistä sovitukset suoritettiin yksittäisille komponenteille. Sovituksissa ja malleissa käytettiin Metson ja Numerolan kehittämää MOP-alustaa. Itse sovituksissa käytettiin MOP adaptor -sovellusta, joka hyödynsi laajennettua Kalman suodinta, eli EKF menetelmää. Sovituksia varten tehdyt energiamallit käsittelivät koekoneen viiraosan kitkahäviöistä aiheutuvaa käyttötehonkulutusta. Energiamallit vastasivat mittaustuloksia kohtalaisen hyvin ja energiamalleissa yleisesti käytetyillä oletuskertoimilla päästiin alle 10 % eroon mitattujen ja laskennallisten arvojen välille. Tehdyillä sovituksilla erot paranivat selvästi alle 5 % tasolle sekä viiraosan simuloitujen energiankulusten korrelaatio mittattuihin kulutuksiin parani arvosta 0,679 arvoon 0,825. Työn aloittaa kandidaatintutkielma, jossa perehdymme paperinvalmistusprosessiin ja varsinaiseen paperikonelinjastoon sekä tarkastelen eri energiamuotojen (höyry, sähkö, alipaineet) kulutuksen jakautumista eräällä Metsopaper Oy:n paperikoneella. Johdannon lopussa pohdiskelen energiankulutuksen mittaamisen ja hallitsemisen hyötyjä paperinvalmistusprosessissa. Kandidaatintutkielmaa seuranneessa kirjallisuuskatsauksessa esittelen energiamallien tyypit ja käyn läpi yleisiä adaptointimenetelmiä ja niiden toimintaperiaatteita. Lisäksi esittelen simulaatioissa käytettävän Metso MOP- järjestelmän ja sen käyttämän ExtendedKalmanFilter sovitusmetodin. Esittelen myös työssä käytetyn simulaattorin rakennustavan. Kokeellisessa osiossa esittelen rakentamani Rautpohjan Koekone 2:n viiraosaa vastaavan simulaattorin ja 5.10.-7.10.2010 tehdyt koeajot, joista saatuihin mittaustuloksiin sovitin energiamallien kertoimia paperikoneen eri komponenteille Metso MOP adaptor – työkalulla. Lopussa vertaan sovitetuilla kertoimilla simuloituja viiraosan energinkulutuksia mitattuihin ja pohdin mistä mahdolliset erot johtuvat sekä analysoin mahdollisia syitä eroille. Lopussa tarkastelen sovitusprosessia ja arvioin tarvittavia muutoksia menetelmän soveltamiseksi tuotantokoneille sekä tarvittavia jatkotoimia.