Data driven approach of understanding the relationship between vibration and wear rate to low-consistency refining process variables
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2025-04-16
Department
Major/Subject
Biomass Refining
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
72
Series
Abstract
The goal of this thesis is to evaluate how well data gathered with a continuous IIoT based monitoring system can be applied to monitor refiner plate lifetime and find out if the measured variables can be used to indicate changes in process conditions or refiner performance. For example, in refiner maintenance and operation optimization. Seven different real industrial refining cases are evaluated. From each vibration and plate position data are measured continuously. These were then compared against other mill process variables, measured in trial runs, to understand how these correlate with other process variables and refiner performance.Results showed a correlation of over 0.68 between wear rate and vibration with gross power, feed consistency SRE and each other. This indicates that vibration and plate position can be used as an indicator for changes in the refiner system. Between different refining cases the plate pattern and used furnish effected the wear rate and vibration the most. To further utilize the gathered data, methods used for forecasting the plate wear such as linear regression, ARIMA, and exponential smoothing techniques were evaluated. In most cases the wear was mostly linear, and a simple linear regression was enough to get a good forecast. Adding more variables or using more complex models increases the model accuracy, but the forecasts compared to actual data only had marginal improvements. ARIMA and exponential smoothing methods required data from a longer period of time to produce a reasonable forecast. The ARIMA worked reasonably well, especially with uneven wear rates. Future work should focus on testing these models with larger datasets to increase accuracy and further validating them using data over multiple plate lifetimes for the same refiner as well as more measurements in different types of refining cases. For example, determining the effect of consistency to vibration while using bleached kraft pulp as furnish.Tämän diplomityön tarkoituksena oli arvioida IIoT pohjaisen datakeruujärjestelmän käyttöä matalasakeusjauhatuksen prosessidatan arvioinnissa ja kehittää sen käyttökohteita, kuten ennakoivaa huollon tarpeen arvioimista. Dataa kerättiin seitsemästä eri jauhimesta. Itse datankeruujärjestelmä kerää teräasema- ja värinädataa. Näitä verrattiin muihin prosessisuureisiin, joita mitattiin koeajoissa osassa tehtaista, joissa jauhimet sijaitsivat. Korkeimmat korrelaatiot (yli 0.68) havaittiin kulumisnopeuden, massan sakeuden, jauhimen moottorin tehon, ominaissärmäkuorman sekä tärinän välillä. Jauhatusjärjestelmästä voi siis tällä perusteella tehdä arvioita perustuen teräasemaan ja värinään. Eri jauhimien välillä merkittävimmät värinään ja teräasemaan vaikuttavat suureet olivat jauhinterien kuviointiin ja massan laatuun liittyviä. Erilaisten menetelmien, kuten lineaarisen regression, eksponentiaalisen tasoituksen ja autoregressiivisen liukuvan keskiarvon käyttöä terän kulumisen ennustamiseen arvioitiin. Suurimmassa osassa jauhimista, mistä dataa oli kerätty kuluminen lineaarista, jolloin yksinkertainen lineaarinen regressio oli riittävä. Suureiden lisääminen malliin ja monimutkaisempien metodien käyttäminen nostatti mallin sopivuuden arvoja, mutta visuaalisesti vertaillessa, eivät ne merkittävästi olleet lähempänä todellisia arvoja. Jatkotutkimuksissa tulee keskittyä suurempien datamäärien keräämiseen, jotta voidaan tehdä vertailua saman jauhimen eri teräjaksoista, sekä erilaisissa jauhimissa ja käyttökohteissa. Esimerkiksi sakeuden vaikutus värinään, kun jauhettava massa on valkaistua sulfaattisellua.Description
Supervisor
Maloney, ThaddeusThesis advisor
Heymer, JensKeywords
paperinvalmistus, jauhatus, jauhinterät, kuluminen, värinä, ennustaminen(arviointi)