Vesihöyryä hyödyntävän alipainejärjestelmän parantaminen DMAIC-mallin avulla

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkittiin sillisäilykkeiden tuotantolinjassa esiintyvää ongelmaa, joka liittyi höyryjärjestelmän kykyyn tuottaa riittävä määrä höyryä lasipurkkien kansikoneeseen. Tutkimus toteutettiin yhdessä kohdeyrityksen kanssa, ja sen tarkoituksena oli mahdollistaa uuden, helpommin avattavan Orbit® Closure -kannen käyttöönotto olemassa olevassa tuotantojärjestelmässä. Olemassa oleva järjestelmä ei kyennyt saavuttamaan vaadittua alipainetasoa, mikä esti uuden kannen käyttöönoton. Tutkimuksessa pyrittiin selvittämään ongelman juurisyy sekä esittämään kehitystoimenpiteet, joilla järjestelmä saadaan toimimaan vaatimusten mukaisesti. Työssä sovellettiin Six Sigma -menetelmän DMAIC-prosessia, joka tarjoaa systemaattisen ja dataan perustuvan lähestymistavan prosessien analysointiin ja kehittämiseen. Tutkimuksessa määriteltiin ensin ongelman rajat ja tavoitteet, minkä jälkeen kerättiin mittausdataa järjestelmän eri osista, kuten höyrynkehittimestä, höyrypesurista, kansikoneesta ja putkistosta. Analyysivaiheessa tarkasteltiin erityisesti virtausmekaniikkaan liittyviä tekijöitä: painehäviöitä, virtauksen kitkaa, paikallishäviöitä ja lämpöhäviöitä. Lisäksi arvioitiin lauhteen muodostumisen vaikutuksia järjestelmän toimintaan. Tulosten perusteella todettiin, että höyrynkehittimen tuottama paine ja massavirta olivat sinänsä riittäviä, mutta putkiverkoston mitoitus ja eristys eivät tukeneet tehokasta virtausta. Pienihalkaisijaiset putket aiheuttivat merkittäviä kitkapainehäviöitä, ja eristyksen puutteellisuus lisäsi lämpöhäviöitä sekä lauhteen syntymistä. Tämä johti siihen, että kansikoneelle saapuvan paineen taso jäi vaaditusta. Lisäksi havaittiin, että putkiverkoston geometria oli epäsymmetrinen ja sisälsi ylimääräisiä osuuksia, jotka loivat vastapainetta ja lisäsivät virtausvastusta. Parannusehdotuksina esitettiin putkikoon kasvattamista, eristepaksuuden lisäämistä, lauhteenpoistomekanismien asentamista sekä putkiston rakenteen yksinkertaistamista. Näiden muutosten avulla voidaan merkittävästi vähentää painehäviöitä ja varmistaa, että kansikone saa riittävän paineen ja höyryn määrän alipaineen muodostamiseen. Tulosten perusteella järjestelmän suorituskykyä voidaan parantaa sekä energiatehokkuuden että tuotantovarmuuden näkökulmasta. Työn tulokset osoittavat, että pienillä mutta kohdennetuilla teknisillä parannuksilla voidaan ratkaista monimutkainen teollinen ongelma tehokkaasti ja tieteellisesti perustellulla tavalla.