Klapikuivurin ohjausautomaatio
Seppälä, Juho (2013)
Seppälä, Juho
Tampereen ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201305056266
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201305056266
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa ohjausautomaatio klapikuivurille. Työn kohteena oli Pinsiön Klapiaitta Oy:n kuivuri ja teettäjänä Metecno Oy. Kuivuri on toimintaperiaatteeltaan kylmäilmakuivuri eli kuivausilmaa ei lämmitetä. Kuivurin ohjausta varten oli selvitettävä teoriataustaa puiden kuivaamisesta ja valittava sopivimmat mittausmenetelmät kuivurin ohjausta varten. Automaatiosovelluksen käyttöä varten tuli toteuttaa myös graafinen käyttöliittymä, jossa olisi trendit mittaussuureille sekä hälytykset mahdollisista vioista laitteistossa. Lisäksi tuli toteuttaa trendeissä esitettyjen tietojen tallennus erilliseen tiedostoon. Automaatiojärjestelmäksi valittiin Beckhoffin TwinCAT.
Polttopuiden kosteus on tärkein niiden laatuun vaikuttava tekijä. Puiden tehokas kuivaaminen auttaa ehkäisemään lahoamista ja siten puiden laadun heikkenemistä varastoitaessa. Kuivat polttopuut palavat myös puhtaammin ja luovuttavat enemmän lämpöä kuin kosteat puut.
Klapien kosteuden määrittämistä tutkittiin sekä tasapainokosteuden että resistanssimittauksen perusteella. Puun kosteus hakeutuu tasapainoon ympärillä vallitsevan ilmankosteuden ja lämpötilan mukaan. Tasapainokosteusmittausta varten tutkittiin, asettuisiko ilman kosteus suljetussa tilassa vastaamaan puun kosteutta, siten että klapien kosteus voitaisiin mitata ilmankosteuden ja lämpötilan perusteella. Vertailumittauksena kosteudet mitattiin punnitus ja kuivausmenetelmällä, joka on yksinkertainen ja tarkka tapa mitata kosteuspitoisuutta. Kosteusmittauksia verrattiin myös Klapiaitta Oy:n käyttämään piikkikosteusmittariin, joka toimii myös resistanssimittausperiaatteella.
Lopullisessa toteutuksessa päädyttiin käyttämään tasapainokosteusperiaatetta. Mittaustavasta saatiin hyviä kokemuksia suljetussa astiassa toteutetuilla mittauksilla ja kuivuri päätettiin rakentaa ajatellen mittaustavan testaamista käytännössä. Toteutettu ohjaus vertaa klapien kosteutta ulkoilmasta saavutettavissa olevaan tasapainokosteuteen ja ohjaa puhallinta tämän perusteella.
Valmis automaatiokeskus asennettiin Klapiaitta Oy:n kuivurin ohjaukseen. Lopullinen toiminta jää vielä testattavaksi seuraavalla kuivauskaudella. Kuivurissa on kuitenkin mahdollisuus syöttää kosteusarvot käsin luotettavan mittauksen perusteella, jos valitulla mittausmenetelmällä ei päästäkään riittävän hyvään tarkkuuteen. Tämän kerättävän tiedon perusteella Metecno Oy:n on mahdollista pohtia laitteen kehittämistä edelleen kaupalliseksi tuotteeksi.
Polttopuiden kosteus on tärkein niiden laatuun vaikuttava tekijä. Puiden tehokas kuivaaminen auttaa ehkäisemään lahoamista ja siten puiden laadun heikkenemistä varastoitaessa. Kuivat polttopuut palavat myös puhtaammin ja luovuttavat enemmän lämpöä kuin kosteat puut.
Klapien kosteuden määrittämistä tutkittiin sekä tasapainokosteuden että resistanssimittauksen perusteella. Puun kosteus hakeutuu tasapainoon ympärillä vallitsevan ilmankosteuden ja lämpötilan mukaan. Tasapainokosteusmittausta varten tutkittiin, asettuisiko ilman kosteus suljetussa tilassa vastaamaan puun kosteutta, siten että klapien kosteus voitaisiin mitata ilmankosteuden ja lämpötilan perusteella. Vertailumittauksena kosteudet mitattiin punnitus ja kuivausmenetelmällä, joka on yksinkertainen ja tarkka tapa mitata kosteuspitoisuutta. Kosteusmittauksia verrattiin myös Klapiaitta Oy:n käyttämään piikkikosteusmittariin, joka toimii myös resistanssimittausperiaatteella.
Lopullisessa toteutuksessa päädyttiin käyttämään tasapainokosteusperiaatetta. Mittaustavasta saatiin hyviä kokemuksia suljetussa astiassa toteutetuilla mittauksilla ja kuivuri päätettiin rakentaa ajatellen mittaustavan testaamista käytännössä. Toteutettu ohjaus vertaa klapien kosteutta ulkoilmasta saavutettavissa olevaan tasapainokosteuteen ja ohjaa puhallinta tämän perusteella.
Valmis automaatiokeskus asennettiin Klapiaitta Oy:n kuivurin ohjaukseen. Lopullinen toiminta jää vielä testattavaksi seuraavalla kuivauskaudella. Kuivurissa on kuitenkin mahdollisuus syöttää kosteusarvot käsin luotettavan mittauksen perusteella, jos valitulla mittausmenetelmällä ei päästäkään riittävän hyvään tarkkuuteen. Tämän kerättävän tiedon perusteella Metecno Oy:n on mahdollista pohtia laitteen kehittämistä edelleen kaupalliseksi tuotteeksi.