Forskare vid Luleå tekniska universitet har i samarbete med SKF och BillerudKorsnäs i Karlsborg, utvecklat en sensor som beräknas kunna spara miljoner genom minskade driftstopp i pappers- och massafabriker och stålverk. Hemligheten - en sensor som varnar för vatten i fettsmorda lager och därigenom förhindrar allvarliga skador på maskinerna.
– I nuläget är det vanligt med vibrationsövervakning inom industrin som talar om när en maskin börjar gå sönder, till exempel på grund av vatten eller andra föroreningar i lagren. Vår sensor varnar redan innan maskinerna skadats och på så vis kan till exempel en pappersfabrik spara flera miljoner på att förhindra driftstopp, säger Pär Marklund, biträdande professor i maskinelement vid Luleå tekniska universitet.
Industrier som pappers- och massafabriker och stålverk är extremt utsatta för fukt. Samtidigt används fett i stor utsträckning som smörjmedel i maskinernas lager vilket gör eventuellt vatten mycket svårt att upptäcka.
I pappersfabriker är hela miljön fuktig och ångande av tillverkningsprocessen som går ut på att torka pappersmassan för att tillverka papper. Efter att pappersmassan sprutats ut på en plastduk där vatten sugs ut förs pappersbanan in mellan stora roterande uppvärmda valsar där pappret torkas ytterligare. Valsarna i pappersmaskinen roterar tack vare stora rullager som är olje- eller fettsmorda. I pappersmaskinen finns över 200 valsar och cylindrar och därmed även ett stort antal lager som riskerar att bli förorenade med vatten.
Om vatten kommer in i smörjfettet i ett lager och blir kvar en längre tid, försämras fettets egenskaper och delar i maskinen rostar sönder. I värsta fall leder det till oplanerade stopp eftersom lagret måste bytas ut. I en pappersfabrik som BillerudKorsnäs i Karlsborg som går dygnet runt kostar ett stopp fort flera miljoner kronor i utebliven produktion. BillerudKorsnäs i Karlsborg har en årsproduktion av 300 000 ton kraftpapper, säckpapper (vitt) och pappersmassa.
Övervakar smörjningen i lagret
– Även om dagens övervakningssystem, som ofta är baserade på vibrationsanalys, är väldigt förfinade och känsliga, kan man trots detta bara få en varning när lagren redan har fått en liten skada. Det vi arbetar med fokuserar på vad vi kallar TriCoMo, eller Tribologisk Condition Monitoring, det vill säga övervakning av själva smörjningen i lagret. Kan man upptäcka till exempel att vatten har kommit in i smörjfettet, har man ofta möjlighet att förbättra smörjningen innan det leder till oåterkalleliga skador i lagren, säger Pär Marklund.
Genom att forskarna på Luleå tekniska universitet kan arbeta både i labbmiljö med sensorn och sedan testa löpande i industrimiljö, hoppas man utveckla sensorn ytterligare så att den får en tillräcklig noggrannhet men samtidigt är väldigt robust för att klara tuffa industriella miljöer.
– Nu siktar vi på att utveckla sensorn vidare tillsammans med andra projekt på universitetet för att få till trådlös kommunikation och kunna använda energin från själva lagret för att driva sensorn, säger Pär Marklund.
Forskningen har gjorts inom det starka forskningsområdet Smarta maskiner och material vid Luleå tekniska universitet via SKF-LTU University Technology Center, ett av endast fem liknande center i världen. SKF-LTU University Technology Center i avancerad tillståndsövervakning arbetar med att utveckla morgondagens teknologi för övervakning av maskiner med smarta lager med integrerad sensorteknik, trådlös kommunikation och så kallad energy harvesting teknologi.
