Disc Filter External Models in an Integrated Simulation Environment

Työssä tutkittiin kiekkosuodattimeen liittyviä ulkoisia simulointimalleja integroidussa simulointiympäristössä. Työn tarkoituksena oli parantaa olemassa olevaa mekanistista kiekkosuodatinmallia. Malli laadittiin dynaamiseen paperiteollisuuden tarpeisiin tehtyyn simulaattoriin (APMS), jossa olevaan alkuperäiseen mekanistiseen malliin tehtiin ulkoinen lisämalli, joka käyttää hyväkseen kiekkosuodatinvalmistajan mittaustuloksia. Laitetiedon saatavuutta suodattimien käyttäjille parannettiin luomalla Internetissä sijaitsevalle palvelimelle kiekkosuodattimen laitetietomäärittelyt. Suodatinvalmistaja voi palvella asiakkaitaan viemällä laitetiedot palvelimelle ja yhdistämällä laitetiedon simulointimalliin. Tämä on mahdollista Internetin ylitse käytettävän integroidun simulointiympäristön avulla, jonka on tarkoitus kokonaisvaltaisesti yhdistää simulointi ja prosessisuunnittelu. Suunnittelijalle tarjotaan työkalut, joilla dynaaminen simulointi, tasesimulointi ja kaavioiden piirtäminen onnistuu prosessilaitetiedon ollessa saatavilla. Nämä työkalut on tarkoitus toteuttaa projektissa nimeltä Galleria, jossa luodaan prosessimalli- ja laitetietopalvelin Internetiin. Gallerian käyttöliittymän avulla prosessisuunnittelija voi käyttää erilaisia simulointiohjelmistoja ja niihin luotuja valmiita malleja, sekä saada käsiinsä ajan tasalla olevaa laitetietoa. Ulkoinen kiekkosuodatinmalli laskee suodosvirtaamat ja suodosten pitoisuudet likaiselle, kirkkaalle ja superkirkkaalle suodokselle. Mallin syöttöparametrit ovat kiekkojen pyörimisnopeus, sisään tulevan syötön pitoisuus, suotautuvuus (freeness) ja säätöparametri, jolla säädetään likaisen ja kirkkaan suodoksen keskinäinen suhde. Suotautuvuus kertoo mistä massasta on kyse. Mitä suurempi suotautuvuus on, sitä paremmin massa suodattuu ja sitä puhtaampia suodokset yleensä ovat. Mallin parametrit viritettiin regressioanalyysillä ja valmistajan palautetta apuna käyttäen. Käyttäjä voi valita haluaako hän käyttää ulkoista vai alkuperäistä mallia. Alkuperäinen malli täytyy ensin alustaa antamalla sille nominaaliset toimintapisteet virtaamille ja pitoisuuksille tietyllä pyörimisnopeudella. Ulkoisen mallin yhtälöitä voi käyttää alkuperäisen mallin alustamiseen, jos alkuperäinen malli toimii ulkoista paremmin. Ulkoista mallia voi käyttää myös ilman simulointiohjelmaa Galleria-palvelimelta käsin. Käyttäjälle avautuu näin mahdollisuus tarkastella kiekkosuodattimien parametreja ja nähdä suotautumistulokset oman työasemansa ääreltä mistä tahansa, kunhan Internetyhteys on olemassa. Työn tuloksena kiekkosuodattimien laitetiedon saatavuus käyttäjille parani ja alkuperäisen simulointimallin rajoituksia ja puutteita vähennettiin.

External models for rotary disc filters in an integrated simulation environment were studied in this work. The purpose of the work was to improve the accuracy of an existing disc filter model. The model was created into an dynamic simulation tool for the pulp and paper industry (APMS). The External model utilises measurement data and it can be used with an already existing mechanistical disc filter model. Availability of the disc filter parameters was enhanced by creating type definitions for filters in a server in the Internet. The filter manufacturer may export its equipment information into the server and combine it with simulation models for the equipment. This is enabled by an integrated simulation environment that comprehensively combines simulation, process design and the Internet. Dynamic simulation, steady state simulation and process diagram drawing can be made with one united toolset while process component data is available. These tools are to be implemented in a project called Gallery. A process model and component information database will be created into the Internet. A gallery user interface enables the designer to use different simulation tools, ready-made models and get up-to-date information on process equipment. The external disc filter model calculates drainages for different filtrates (cloudy, clear and super clear) and consistencies of the filtrates. Input parameters of the model are rotational speed, inlet consistency, freeness and angle of offset (determines the ratio between cloudy and clear filtrates). Freeness describes the mass that is being filtrated. Greater freeness means greater drainages and usually cleaner filtrates. The parameters of the model are tuned with regression analysis and by feedback from the manufacurer. The user may choose whether he wants to use the external model or the original model. The original model needs to be formatted by giving it nominal points for drainages and consistencies at certain rotational speed. The equations of the external model can be used in determining the nominal points should the original model give better results. The external model may also be used from the Gallery server without the simulation program. The user may also examine the disc filter parameters and see simulation results from his work station anywhere in the world, as long as there is a connection to the Internet. The work resulted in better availability for disc filter parameters and the shortcomings of the original model were diminished.