Teollisissa vallankumouksissa on aina käytetty olemassa olevaa tekniikkaa uudella tavalla. Nyt neljännessä teollisessa vallankumouksessa brittiläinen höyrykattilavalmistaja Byworth Boilers on yhdistänyt voimansa SICKin kanssa ja saavuttanut jopa seitsemän prosentin säästöjä polttoainekuluissa.
Höyry on edelleen yksi teollisuusprosessien tehokkaimmista tavoista siirtää lämpöä. Prosessin ytimessä on höyrykattila, työjuhta jonka luotettavuus on ensiarvoisen tärkeää. Kattilamallit, kuten Yorkshireman, Dalesman ja Fellsman, ovat olleet perheyhtiö Byworthin valikoimissa jo yli 50 vuotta, mutta niiden tuotekehitys ei ole pysähtynyt.
Läpi koko historiansa Byworth on ratkonut teollisuuskattiloihin liittyviä haasteita ketterästi, tavoitteena pienentää polttoaineenkulutusta, vähentää seisokkeja ja parantaa tuotteiden energiatehokkuutta. Vuoden 2020 alussa Byworth Boilers avasi 2,2 miljoonaa euroa maksaneen laajennuksen päätuotantolaitokseensa West Yorkshiren Keighleyssä. Pienimpiä kattiloita myydään erityisesti pienpanimoihin, joiden tuotteiden kysyntä tuntuu jatkuvasti kasvavan. Suurimman kapasiteetin teollisuuskattiloita käytetään muun muassa sairaaloissa ja maataloudessa rehun tuotannossa. Byworthin asiakkuudet perustuvat pitkäaikaisiin kumppanuuksiin.
Teollinen höyrykattila käyttää valtavasti energiaa, joten pienikin säästö energiankulutuksessa voi tarkoittaa suurta euromääräistä hyötyä.
Höyrykattiloiden taloudellisuus perustuu tarkkaan mittaamiseen ja ohjaamiseen. Byworthin tutkimus- ja kehitystyö keskittyy Keighleyhin, missä uusinta tekniikkaa tutkitaan ja testataan höyrykattilaympäristössä ennen niiden vientiä asiakastoteutuksiin.
Byworthin ja SICKin yhteinen taival alkoi yksinkertaisista paineantureista. Nyt SICKin tuotteita käytetään vakioidusti läpi kattilavalikoiman: Uusissa kattiloissa, samoin kuin olemassa olevien kattiloiden varaosina käytetään PBS plus -paineantureita, LFP Inox -pinnankorkeusantureita, TBS-lämpötila-antureita ja DOSIC-virtausantureita. Uusimpana projektinaan Byworthin tuotekehitys on onnistuneesti testannut T-Easic FTS-virtausantureita.
Byworthin tuotekehitysjohtaja Jason Atkinson painottaa, että vaikka komponenttien suorituskyky on tärkeää, niin erityisen tärkeää on toimitusketjun luotettavuus.
“Asiakkaan näkökulmasta nimenomaan Byworthin höyrykattila toimii osana tuotantolaitosta, eikö niinkään siinä olevat yksittäiset anturit. Niinpä toimittajasuhteidemme täytyy olla pitkäaikaisia kumppanuuksia. SICKin toiminta on ollut laadukasta ja varmaa alusta asti. He ymmärtävät omaa teknologiansa, tarjoavat hyvää koulutusta ja tukea meille ja he ovat myös oppineet hyvin ymmärtämään meidän prosesseja”, Atkinson jatkaa.
Kattiloihin liitettävän instrumentoinnin eli erilaisten antureiden ja hallintalaitteiden vakiointi on ollut jatkuva projekti läpi koko Byworthin kattilavalikoiman. Tästä on hyötyä asiakkaalle, mutta vakiointi parantaa myös Byworthin toiminnan tehokkuutta.
“Kattilateollisuus on melko konservatiivista, joten välillä joudumme vähän ravistelemaan toimintatapoja jotta saamme parhaat teknologiat käyttöön. Olemme lopettaneet perinteisten kattila-antureiden käytön ja siirtyneet SICKin antureihin”, Atkinson kertoo.
“Käytämme SICKin PBS-paineantureita kuumavesisäiliön pinnankorkeuden ja kattilan höyrynpainetehon säätelyyn. PBS on mittausmuunnin, jossa on kaksi kytkentäpistettä. Siten pystyimme kolmen tai neljän eri anturin sijaan käyttämään yhtä ainoaa anturia kahdessa eri kattilarakenteessa. Tämä auttoi meitä myös siirtymisessä 230 voltin ja 110 voltin jännitteistä standardinmukaiseen 24 voltin tasavirtaohjausarkkitehtuuriin. Tämä ei säästä vain energiaa, vaan myös tilaa ja asennuksessa käytettäviä johtoja. SICKin PBS-painelähettimet perustuvat kaikki M12-pistoliittimiin, mikä helpottaa huomattavasti huoltajien ja asentajien työtä. Uudet anturit voidaan vain kytkeä paikalleen ja ne ovat heti käytössä.”
PBS:n erillisen anturin ja näytön ansiosta Byworth pystyi sijoittamaan kuumavesisyötön näytön hyvälle työskentelykorkeudelle säiliön yläreunan sijaan. Myös PBS:n ylimääräinen analogialähtö on osoittautunut hyödylliseksi monille asiakkaille, sillä sen ansiosta voitiin luopua jälleen yhdestä erillisestä anturista.
Ehkä tärkein tekninen kehitysaskel Byworthin kattilatekniikalle oli SICKin tutkatekniikkaan perustuva pinnankorkeusanturi, jonka Atkinson halusi höyrykattilaan mittaamaan kattilan vedenpinnan tasoa.
Ennen SICKin LFP Inox -anturia Byworth käytti joko kapasitiviisia tai kelluvia antureita eli uimureita vedenpinnan korkeuden mittaamiseen. Kapasitiiviset anturit ovat kuitenkin herkkiä kattilassa olevalle vaahdolle ja pärskeille ja uimurit puolestaan veden virtauksille.
LFP Inox -anturi ratkaisi molemmat ongelmat: Se mittaa nestepinnan tason vaahdon läpi ja virtauksista riippumatta.
“SICKin LFP Inox mittaa kattilan nestepinnan luotettavasti ja tarkasti. Tämä mahdollistaa vesisyöttöjärjestelmän tarkemman käytön”, Atkinson kuvailee. “Nyt vedenpinnan taso on helpompi pitää vakaana, mikä parantaa suoraan höyrykattilan energiatehokkuutta.”
SICK kehitti anturille uuden laiteohjelmiston, jossa vaahdonmuodostus ja veden virtaus huomioidaan ja jolla mittaustulos voidaan helposti esittää anturin näytöllä kattilaoperaattorille. Lisäksi anturin mittapää on voitu vakioida 1,3 metrin mittaiseksi ja viedä erilleen varsinaisesta anturielektroniikasta 3,3 metrin koaksaalikaapelilla.
Byworthin onnistuneet testit ultraäänitekniikkaa käyttävällä DOSIC-virtausanturilla vahvistivat sen valinnan pienempien höyrykattiloiden syöttötankkeihin. Syöttötankeissa käytettävä vesi on usein käsitelty käänteisellä osmoosiprosessilla, mikä poistaa vedestä tehokkaasti suoloja. Näin veden sähkönjohtavuus on hyvin matala, mikä puolestaan vaikeuttaa magneettisten virtausanturien käyttöä. DOSIC-anturi on osoittautunut hyväksi myös polttoöljyn virtauksen mittaamiseen. Lisäksi SICKin kalorimetristä periaatetta käyttävän FTS-anturin testit vedenpehmennyslaitteissa on saatu valmiiksi.
Anturien vakiointi ja laiteohjauksen kokoaminen yhteen keskitettyyn järjestelmään oli keskeinen idea Byworthin Unity-ohjausjärjestelmän kehitystyössä. Se voitti Kuningattaren teollisuuden kehityspalkinnon (Queen’s Award for Enterprise in Innovation) vuonna 2016. Aiemmin höyrykattiloiden eri osia on hallittu eri ohjausjärjestelmillä.
“Tutkimustemme mukaan Unity-ohjausjärjestelmä säästää polttoainetta jopa seitsemän prosenttia, mikä on enemmän kuin täysin uuden kattilajärjestelmän asennuksella voidaan saavuttaa. Unityn avulla pystymme säätelemään kaikkea kattilahallissa yhdestä paikasta, yksittäisten kattilasäätimien sijaan. Voimme hallita kattiloiden käyttöä sarjassa, niiden modulointia ja ylösajoa.”, Atkinson selittää.
“Vakioidut anturit helpottavat tiedon hakemista ja hyödyntämistä koko kattilahallista. Haemme tietysti mittaukseen myös tarkkuutta, luotettavuutta ja toistettavuutta. Esimerkiksi tutkatekniikkaan nojaavien LFP-Inox -anturien myynti oli aluksi hieman hankalaa ja meidän piti selittää miksi emme käytä perinteisiä kattilatekniikan mittalaitetoimittajia, mutta nyt asiakkaamme nimenomaan pyytävät näitä uusia antureita. Tämä muutos meidän piti ajaa läpi.”
“Yhteistyömme SICKin kanssa on ollut todellista molempia osapuolia hyödyttävää kumppanuutta ja olemme molemmat pystyneet kehittämään tuotteitamme sen ansiosta paremmiksi”, Atkinson päättää.
