Telan linjauksen mittaus.

Tavallisesti telojen ja valssien linjaukset tehdään optisilla mittalaitteilla ja yksinkertaisimmillaan vesivaakojen ja mittanauhojen avulla. Haasteena jälkimmäisissä on mittauksen epätarkkuus ja luotettavuus.

Kuva 3. Hyrrä-periaate.

Optisissa mittauksissa on myös omat rajoitteensa: tarvitaan näköyhteys kohteeseen ja mittauksen aikana häiritsevät tekijöitä kuten lämpösäteily tai ulkoinen värähtely vaikuttavat tuloksien laatuun. Myös kokonaisen konelinjan linjauksien mittaaminen ja korjaaminen on aikaa vievä prosessi ja se voi olla jopa mahdotonta lyhyiden seisokkiaikojen puitteissa.

Saksalaisen Prüftechnikin vuonna 2005 kehittämä ja patentoima Paralign-mittaus perustuu rengas-laser-gyroskooppeihin, jotka mittaavat hyrrä-periaatteen mukaisesti kulman muutoksia kolmeen toisistaan kohtisuoraan suuntaan. Itse laitteen sisällä ei ole pyöriviä hyrriä, vaan kulmanmittaus X-, Y- ja Z-akselin suhteen tapahtuu rengaslaserien avulla, jolloin laite tunnistaa asentonsa avaruudessa kunakin hetkenä.

Samaa gyroskopia-teknologiaa käytetään avaruussukkuloiden ja ohjuksien ohjausjärjestelmissä. Mittauksessa käytettyjen lasergyroskooppien erottelukyky on 0,004 mm/m ja mittaustarkkuus telojen linjaukselle on 0,05 mm/m.

Kuva 4. Paralign-laite, jonka sisällä lasergyroskoopit.

Nopeaa ja tarkkaa mittausta

Gyroskooppi-mittaus suoritetaan kahden mittausinsinöörin toimesta. Toinen mittaaja pyyhkäisee Paralignilla telan pintaa (Pääkuva) ja toinen mittaaja seuraa mittauksien onnistumista reaaliajassa tietokoneelta. Pyyhkäisyn aikana (minimi 20 asteen kulma) mittalaite kerää telan pinnasta satoja mittapisteitä, joista ohjelmisto laskee telan keskiakselin sijainnin.

Kuva 5. Mittaussuunnat (roll, pitch, yaw), joista telan linjaus lasketaan.

Yksittäisen telan mittaus kestää muutaman minuutin ja kun halutut kohteet on mitattu, linjaustuloksia voidaan katsella samassa näkymässä (Kuva 6) suoraan tietokoneen näytöltä. Paralign-mittauksen etuina ovat nopeat ja aina luotettavat mittaukset, joka mahdollistaa kymmenien telojen mittauksen yhden seisokkipäivän aikana. Mittauksen suorittamiselle ei ole fyysisiä rajoituksia, kunhan kohteen luokse päästään.

Kuva 6. Kuivatuskoneen linjaustulokset.

Gyroskooppi-linjausmittausta on käytetty menestyksekkäästi niin paperi- ja painokoneissa kuin terästeollisuuden parissa, kaikkialla missä teloja tai sylintereitä. Suomessa kyseistä mittausta on suoritettu viime vuosien aikana useita kymmeniä ympäri maata.

Testimittaus VTT:n tiloissa

Kuivatuskoneella.

Linjauksien testimittaus tehtiin Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:n Jyväskylän tutkimusyksikön pilot-kuivatuslaitteella, joka on nelisylinterinen höyrylämmitteinen kuivain. VTT:llä kuivatuslaitetta käytetään paperin- ja kartonginvalmistuksen tutkimusympäristössä pilot-paperikoneella tehtyjen rullien jälkikuivaukseen, asiakkaiden omien rullien jälkikuivaukseen ja muuhun tutkimuskäyttöön. Kuivatuslaitteen suurin rullan rataleveys voi olla 600 mm, suurin rullan halkaisija 1200 mm ja käyntinopeus 10–70 m/min.

Mitattavia teloja oli yhteensä 21 kappaletta ja sylintereitä 4 kappaletta. Mittausvalmisteluihin meni tunti ja itse mittaukseen kaksi tuntia. Linjaustulokset olivat välittömästi käytettävissä mittauksien jälkeen. Linjaustuloksien luetaan seuraavasti: vihreä ympyrä on telan tai sylinterin hoitopuolen pääty ja punainen on käyttöpuolen pääty.

Mitä enemmän punaista näkyy, sitä enemmän tela on vinossa suhteessa valittuun referenssitelaan (kuvassa 6 sylinteri 3). Tuloksesta erottuvat etenkin ohjaustelat, jotka mitattiin kaksi kertaa telan ollessa säädettynä molempiin ääriasentoihinsa. Kyseisten telojen kohdalla tarkisteltiin lähinnä korkotulosta. Suurimmat linjausvirheet havaittiin taulukon 1 mukaisesti seuraavissa teloissa.

Taulukon koordinaatit: Koneen hoitopään siirtymä pystysuunnan + suunta on ylöspäin ja Vaakasuunnan + suunta oikealle. Telojen tai sylinterien linjauksien korjauksia ei tehty mittauksien aikana.

VTT:n kommentit

Paralign-mittaus on erittäin nopeaa. Laitteen avulla pystytään mittaamaan samassa ajassa jopa nelinkertainen määrä teloja verrattuna perinteisiin optisiin mittalaitteisiin. Nopeuden lisäksi laitteen selkeänä etuna on se, että tällä voidaan suorittaa mittaus, kun optista mittalaitetta ei voi käyttää näköesteen johdosta.

Laitetta on helpompi käyttää kuin optisia mittalaitteita. Eri mittaajien suorittamien mittausten hajonta on todennäköisesti pienempi tämän mittausmenetelmän ansiosta.

Teemu Ritvanen

toimitusjohtaja

MLT Machine & Laser Technology Oy

Roope Siilasto

Research Scientist

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Jyväskylä