Mätskalor i bearbetningsmaskiner: En studie om minskad energianvändning vid renblåsning av mätskalor

(1)

INOM

EXAMENSARBETE TEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP

STOCKHOLM SVERIGE 2017,

Mätskalor i

bearbetningsmaskiner

En studie om minskad energianvändning vid renblåsning av mätskalor

ALEXANDER BRUS

(2)

TRITA -IM-KAND 2017: 19

(3)

1 Sammanfattning

Detta examensarbete utförs som en del i att nå Scanias energimål att minska sin energianvänd- ning med 33 % per tillverkad lastbil från 2010 till 2020. Syftet är att minska användningen av tryckluft, och därmed energianvändningen, för renblåsning av mätskalor.

Över 90 % av alla fabriker använder sig idag av tryckluft, som är ett mycket ineffektivt energislag. Nästan 100 TWh går åt till att driva tryckluft inom industrin bara inom EU. Detta arbete försöker därför att hitta sätt att minska mängden tryckluft som används på Scania Södertälje. Detta görs genom att först kartlägga nuläget, för att sedan undersöka effektiviseringsalternativ, samt alternativa tekniker som kan användas för att renblåsa mätskalor, med bibehållna krav på stabilitet, kvalitet, och underhållsmässighet.

I nuläget har Scania Södertälje drygt 500 bearbetningsmaskiner i drift med i snitt 4 mäts- kalor i varje maskin. För att renblåsa alla dessa används Scanias centrala tryckluftssystem.

Detta innebär att renblåsningen av mätskalorna ger upphov till en driftskostnad på drygt 2.13 mkr, och en underhållskostnad för filter och oljeavskiljare över 310 000 kr.

Fyra olika tekniker presenteras som möjliga alternativ. Den teknik som bedöms som det bästa alternativet är ett byte till att ha en membraenormtnpump per bearbetningsmaskin. Med denna teknik bedöms Scania Södertälje kunna spara 828 000 kr/år. Utöver detta identifieras olika effektiviseringsåtgärder som kan genomföras. Med dessa åtgärder bedöms Scania Södertälje kunna spara ytterligare 354 000 kr/år med minimala investeringar.

(4)

2 Abstract

This bachelors thesis is done as a part of Scanias energy goal to reduce their energy usage by 33 % per produced truck from 2010 to 2020. The purpose of the thesis is to reduce the usage of compressed air when creating higher pressure in linear encoders, and thereby reducing the energy usage.

Over 90 % of all factories today use compressed air, which is a very ineffective type of energy.

Almost 100 TWh is therefore used within the industrial sector only in the EU. This thesis is therefore trying to find ways of reducing the energy consumption of compressed air at Scania Södertälje. This is done by first mapping the current situation, and then looking for ways to increase efficiency and other potential technologies for generating the compressed air, while maintaining the requirements for stability, quality, and maintainability.

Today Scania Södertälje has about 500 processing machines in operation, with around 4 linear encoders per machine. To maintain an airflow to these linear encoders, Scanias central compressed air system is used. In this configuration, maintaining the airflow through the linear encoders leads to an operation cost of around 2.13 mkr, and a maintenance cost for filters and degreasers around 310 000 kr.

Four different technologies are presented as possible alternatives. The technology that is deter- mined to be the best alternative is a change from the central system to having one diaphragm pump per processing machine. With this technology Scania Södertälje will be able to save an estimated 828 000 kr per year. Two ways of increasing the efficiency are also presented. Imple- menting both these will further save Scania Södertälje an estimated 354 000 kr per year with minimal investment.

(5)

Innehåll

1 Sammanfattning 3

2 Abstract 4

3 Inledning 6

3.1 Bakgrund . . . 6

3.2 Syfte . . . 6

3.3 Mål . . . 6

3.4 Avgränsningar . . . 6

4 Teori och antaganden 8 5 Metod 9 5.1 Nuläge och analys . . . 9

5.1.1 Fysisk genomgång . . . 9

5.1.2 Viktiga parametrar . . . 9

5.1.3 Litteraturstudie . . . 10

5.1.4 Intervjuer . . . 10

6 Resultat 12 6.1 Kartläggning av nuläge . . . 12

6.1.1 Bearbetningsmaskiner . . . 12

6.1.2 Tryckluftens väg till mätskalan . . . 13

6.1.3 Hur mätskalor fungerar . . . 16

6.1.4 Kostnader för renblåsning av mätskalor . . . 18

6.1.5 Krav och regler . . . 18

6.2 Analys . . . 20

6.2.1 Viktiga parametrar . . . 20

6.2.2 Membranpump KNF . . . 21

6.2.3 Kolvkompressor KNF . . . 21

6.2.4 Mindre luftpump . . . 22

6.2.5 Luftridå . . . 22

6.2.6 Effektivisering . . . 22

6.2.7 Jämförelse alternativ . . . 23

7 Diskussion 24 7.1 Felkällor . . . 25

7.2 Förslag på framtida forskning . . . 26

8 Slutsats 27

(6)

3 Inledning

Detta kapitel introducerar läsaren till de generella förhållanden som omger studien. Först kommer en bakgrund rama in de yttre omständigheterna som har bäring på studien, vilket leder till ett syfte och mål. Avslutningsvis presenteras de avgränsningar som gjorts.

3.1 Bakgrund

Människans påverkan på det globala klimatet påverkar nu alla världens länder. Den globala uppvärmningen kostar samhället enorma summor varje dag, och kostnaderna kommer att bli ännu högre i framtiden (UN u.å.). För att begränsa dess påverkan skrev 196 länder på Paris- avtalet år 2016. Genom att skriva på detta avtal visade man att man på allvar ville hejda den globala uppvärmningens framfart (UN 2016). Målen som Parisavtalet sätter upp är ambitiösa, och om Sverige ska göra sin del i att nå dessa mål måste både privatpersoner och industrin lägga i en högre växel i sitt arbete att minska utsläpp (Lagerwall 2016). För att göra sin del av detta arbete har Scania satt upp ett eget miljömål att minska sin energianvändning med 33

% per producerad lastbil mellan 2010 och 2020 (Dahlström 2017).

Över 90 % av alla fabriker använder sig idag av tryckluft (Scania 2017), då produktionen och hanteringen av tryckluften är både säker och enkel (Blaustein, Radgen 2001). Tryckluften beräknas stå för upp till 10 % av industrins elkonsumtion (Blaustein och Radgen, 2001), vilket innebär att nästan 100 TWh går åt till tryckluft bara inom EU (European Environment Agen- cy 2014). Energieffektiviteten hos tryckluft är dock låg (Blaustein, Radgen 2001). På grund av att merparten av tillförd energi blir värme krävs en stor mängd energi för att få ut ganska lite arbete (Kara et.al., 2014), samtidigt som en genomsnittlig tryckluftsanläggning läcker någon- stans mellan 20 och 40 procent (Dudic et.al., 2012). Att effektivisera och minska användningen av tryckluft är därför ett viktigt steg för att minska industrins påverkan på miljön.

3.2 Syfte

Examensarbetet utförs i syfte att minska användningen av tryckluft, och därmed energian- vändningen, för renblåsning av mätskalor. Detta utförs som stöd för att nå Scanias energimål att minska energianvändningen med 33 % per tillverkad lastbil från 2010 till 2020.

3.3 Mål

Examensarbetet ska identifiera de kostnader som finns för renblåsning av mätskalor i nuläget.

Dels i form av driftskostnader för renblåsning, och dels i form av underhållskostnader som renblåsningen ger upphov till. Svar på hur mycket energi som används ska ges, och därmed även vilken mängd utsläpp av växthusgaser det ger upphov till.

En teknisk och ekonomisk lösning på hur man kan skapa övertryck i mätskalor på ett mer energieffektivt sätt, med bibehållna krav på stabilitet, kvalitet, och underhållsmässighet ska presenteras. Dels som förbättringsförslag för befintliga bearbetningsmaskiner, dels som förslag för framtida investeringar.

3.4 Avgränsningar

Denna rapport undersöker olika förändringar av teknik för renblåsning av mätskalor. Under- sökningsområdet är begränsat till teknik inuti och i närområdet av mätskalan, samt de delar av bearbetningsmaskinen som påverkar tryckluftstillförseln till mätskalor. Rapporten tar därför inte upp ett eventuellt byte av själva mätskalorna, utan endast tekniken som renblåser dessa.

(7)

Inte heller förändringar av tryckluftssystemet utanför bearbetningsmaskinen eller andra delar av bearbetningsmaskinen tas upp.

Denna studie ser bara till användandet av energin, och hur man ska minska det. Studien redovisar endast det som händer från det att tryckluften nått bearbetningsmaskinen. Hur denna tryckluft nått maskinen, och hur energin som driver kompressorerna har nått Scania tas inte upp.

På Scania Södertälje används två olika typer av mätskalor, glas och stål. Denna rapport ser endast till glasskalor, då en överväldigande majoritet av Scania Södertäljes mätskalor är av denna typ (Alin 2017).

(8)

4 Teori och antaganden

EN 60 529 är en internationell standard som hanterar skyddsklassningar av förslutningar (IEC 2015). Klassningen består av två siffror där den första korresponderar mot skyddet mot partiklar, och den andra korresponderar mot skyddet mot vätskor (Rittal 2017). De två klassi- ficeringar som hanteras i denna rapport är IP 53 och IP 64. Deras definition enligt EN 60 529 är

• IP 53: Full protection against contact. Protection against interior detrimental dust de- position. Protection against diagonal water drips (up to a 60^◦angle). (Rittal 2017)

• IP 64: Total protection against contact. Protection against intrusion of dust. Protection against splashed water from all directions. (Rittal 2017)

-

För att approximera tryckfallet som uppkommer under tryckluftens väg genom slangar an- vänds denna formel

∆P = 1.6 × 10³× Q^1.85× L

Ps× (₁₀₀₀^Dⁱ )⁵ (1)

-

∆P = Tryckfall [Pa]

Q = Luftflöde genom slangen [m³/s]

L = Slanglängd [m]

Ps= Absolut systemtryck [Pa]

Di = Innerdiameter slang [mm]

Ett antal kostnadskalkyler görs i denna rapport. I alla kalkyler antas att Scania för närvarande har 500 bearbetningsmaskiner, att varje maskin har 4st mätskalor som alla har ett genomflöde av luft på 10 l/min, och att det är 220 produktionsdagar på ett år. 50% av bearbetningsmaskiner antas ha gemensam emulsionsränna. Det antas också att alla bearbetningsmaskiner med torr bearbetning stänger av tryckluften till mätskalor vid produktionsstopp. Bland de bearbetningsmaskiner som har våt bearbetning, men inte gemensam emulsionsränna antas att 50%

stänger av tryckluften till mätskalor vid produktionsstopp. Alla dessa antaganden är förank- rade i uppskattningar från underhållstekniker på Scania och i egna observationer.

Då energianvändning och underhållskostnader per kubikmeter för Scanias centrala tryckluftssystem är sekretessbelagda uppgifter används i denna rapport istället ungefärliga uppskattningar av dessa. Energimyndighetens minimum för effektivitet hos tryckluftssystem, 0.11 kWh/m³ (Energimyndigheten 2006), används för att beräkna energianvändningen, och underhållskost- naden per m³ antas till 12 öre.

Alla kostnadskalkyler är baserade på ett elpris på 75 öre per kWh, vilket är ett ungefärligt snittpris vid stor energianvändning hämtat från ElprisGuiden (Jämför elpriser 2017).

Den luftpump som används för kostnadskalkylen av ’Mindre luftpump’ är en 11 W akvariepump, Eden Waterparadise.

För KNF luftpumpar antas att nya pumpar behöver köpas in efter 13 140 timmar, vilket motsvarar ett och ett halvt år vid kontinuerlig drift.

(9)

5 Metod

I följande avsnitt ges en utförlig redogörelse för den metod som använts för att samla in och analysera de data som utgör grunden för studien.

5.1 Nuläge och analys

Innan några förbättringsförslag kunde läggas fram krävdes att nuläget kartlades. Detta gjordes genom fysisk genomgång av tekniken i fråga, intervjuer med insatta personer, samt en litteraturstudie.

När kartläggningen av nuläget var gjord analyserades informationen och olika viktiga parametrar som tekniken måste tillhandahålla identifierades. Utifrån dessa parametrar gjordes en litteraturstudie där möjligheter för alternativ teknik, samt energieffektiviserande åtgärder på existerande teknik undersöktes och utvärderades. I samma syfte utfördes även ytterligare intervjuer med leverantörer och tekniker.

5.1.1 Fysisk genomgång

För att först få en grundläggande förståelse om bearbetningsmaskinen gjordes ett besök där en ansvarig underhållstekniker förklarade vilken funktion den utförde. Mätskalornas roll i detta förklarades tydligt då detta var studiens huvudfokus.

Syningar av bearbetningsmaskiner utfördes sedan kontinuerligt under studiens gång för att se vilka föroreningar mätskalorna utsattes för och i vilken utsträckning detta förändrades vid produktion, samt produktionsstopp. Under dessa syningar kartlades även tryckluftssystemets väg genom bearbetningsmaskinen fram till mätskalorna. Detta gjordes för att bottna i hur tryckluften kom fram till mätskalorna, och vilka andra apparaturer i maskinen som drevs med tryckluft. Denna information var nödvändig för att kunna bestämma hur och var eventuell alternativ teknik skulle monteras på bearbetningsmaskinen på bästa sätt. För att kunna beräkna vilket driftstryck som skulle krävas av eventuella alternativa tekniker mättes och dokumente- rades alla slanglängder, slangdiametrar, filtertyper, reglage och ventiler.

Under en dag mättes övertrycket i ett flertal mätskalor i tre av typmaskinerna för att fastställa vilket övertryck som genererades i mätskalorna. Detta gjordes med hjälp av en underhållstek- niker som monterade ned de delar av bearbetningsmaskinerna som behövdes för att det skulle vara möjligt att komma åt mätskalorna. Sedan användes en differenstrycksmätare för att få reda på övertrycket i mätskalorna. Differenstrycksmätarens ena slang fördes in innanför mätskalans tätläppar, medan den andra slangen hölls i omgivningsluften. Differenstrycket mättes sedan under 30 sekunder, och mätaren presenterade sedan ett medelvärde för övertrycket i mätskalan.

5.1.2 Viktiga parametrar

För att kunna bedöma vilka tekniker som skulle kunna fungera som alternativ till tryckluften identifierades viktiga parametrar. De viktiga parametrarna definierades som de egenskaper som ett alternativ måste ha för att kunna utföra samma funktion och behålla samma produktions- säkerhet som tryckluften från centralsystemet. Parametrarna togs fram utifrån all information som fåtts från intervjuer, litteratur, och beräkningar, men framför allt baserades de på information från intervjuer med leverantören av mätskalor och beräkningar om tryckfall.

(10)

5.1.3 Litteraturstudie

En litteraturstudie genomfördes där lämplig litteratur rörande mätskalor och tryckluft togs fram. För att få information om mätskalor användes framför allt produktblad från Scanias leverantör av mätskalor. Lämplig litteratur rörande tryckluft hittades genom sökningar i aka- demiska databaser såsom Google Scholar och KTHB Primo, med sökord som “Compressed air”,

“Industrial energy savings”, och “Elförbrukning tryckluft”. Sökorden användes både individuellt och i kombinationer för att få fram lämplig litteratur. Från relevanta studier användes sedan källor i litteraturen som ledde till ytterligare litteratur.

Litteratursökning i Scanias arkiv gjordes för att få ingående teknisk information om tryck- luftsflöden i de olika bearbetningsmaskinerna. Detta gjordes både digitalt och analogt. Den digitala sökningen gjordes i Scanias digitala arkiv, genom att söka på bearbetningsmaskiners individuella artikelnummer. Den information som inte fanns i det digitala arkivet hittades istället på plats i Scanias analoga arkiv. Den analoga sökningen gjordes genom att leta efter maskinernas individuella nummer i välsorterade bokhyllor på Scania. Viss litteratur tillhanda- hölls även av handledare på Scania.

Litteratursökning gällande olika filter, reglage och ventilers egenskaper gjordes för att få information om vilket tryckfall de orsakade, samt vilken funktion de utförde. Detta gjordes genom produktblad från leverantörers webbsidor. För att få reda på tryckfall i de olika komponenterna användes grafer över tryckfall och luftflöde i komponenternas produktblad. I dessa grafer plottades tryckfallet mot luftflödet och med vetskap om luftflödet genom komponenten kunde då tryckfallet uppskattas.

För att sedan bestämma olika lämpliga alternativa tekniker bedömdes den framtagna informationen i samråd med kunniga på Scania och några förslag togs fram. Ytliga genomgångar av möjliga kostnader för dessa gjordes, och de mest lovande alternativen undersöktes djupare.

För att hitta produkter som uppfyllde de viktiga parametrarna användes ett flertal olika åter- försäljare och leverantörers webbsidor, samt plattformar som sammanställer och jämför indu- striprodukter. För att hitta dessa webbsidor och plattformar gjordes sökningar i sökmotorn google med sökord som äir pump", "compressoröch "industrial pumps". I de fall där produkter hittades som ansågs passa den tänkta funktionen kontaktades leverantören av produkten via mail, vilket beskrivs i kapitel 4.1.4.

5.1.4 Intervjuer

Det utfördes flera face-to-face intervjuer med anställda på Scania. De första intervjuobjekten var Anders Ramström - underhållsutvecklare, och Magnus Alin - underhållstekniker. Dessa intervjuer utfördes i syfte att få ingående förklaringar om bearbetningsmaskinernas utformning och funktion med fokus på mätskalornas roll, samt att få en beskrivning av hur tekniken i mätskalan fungerar. Även förklaringar av de olika problemen med tekniken ur underhållssyn- punkt förklarades, och därmed varför tekniken behöver hållas ren. Kontinuerlig kontakt med Magnus Alin hölls under hela studiens gång, då han tillhandahöll svar på tekniska frågor som uppkom.

Även intervjuer med Scanias leverantörer av olika komponenter gjordes. De intervjuer som haft störst inverkan på denna studie var intervjuerna med Scanias leverantör av mätskalor.

Dessa intervjuer skedde via mail, där en tekniker på företaget fick svara på frågor rörande tekniken de använder, konsekvenser vid förorening av mätskalor, samt de krav och regler som gäller. Även intervjuer med leverantörer av andra komponenter, som filter, tryckregulatorer, och ventiler gjordes. Dessa intervjuer skedde via mail där tekniker svarade på frågor rörande inköp- och underhållskostnader.

(11)

Intervjuer via mail gjordes också med olika leverantörer av luftpumpar. Dessa intervjuer inled- des med en förklaring av vad för typ av luftpumpar som behövdes, och vad de skulle användas till. Sedan kom leverantörer med olika förslag på luftpumpar som de tyckte passade behoven.

För de pumpar som passade behoven begärdes offerter och produktblad, samt uppskattningar av livslängd och servicekostnader.

(12)

6 Resultat

I detta avsnitt presenteras de resultat som är relevanta för studien. Först presenteras en kart- läggning av nuläget där all relevant information om de nuvarande omständigheterna tas upp.

Sedan presenteras de resultat som tagits fram om potentiella alternativa tekniker.

6.1 Kartläggning av nuläge

Fem olika typmaskiner studerades i denna rapport. Typmaskinerna som studerades är exempel på det mest frekventa utformandet av bearbetningsmaskiner på Scania Södertälje. I nuläget har Scania Södertälje över 500 sådana bearbetningsmaskiner (Alin, 2017). Bearbetningsmaskiner- na rör sig längst flera olika axlar och behöver göra detta med stor noggrannhet, då toleranserna för komponenterna som produceras är mycket små. För att kunna bestämma sin position med tillräcklig noggrannhet används mätskalor (Ramström 2017). Enkelt beskrivet består mätska- lorna i en lång glaslinjal med mikroskopiska sträck på, som bearbetningsmaskinen kan läsa av för att bestämma sin position. Tryckluften som används för att renblåsa dessa mätskalor kommer i nuläget från Scanias centrala tryckluftssystem. Detta system består av ett fåtal stora kompressorer som förser hela Scania Södertälje med tryckluft.

Anledningen till att man idag använder tryckluft i mätskalorna är för att förhindra förore- ning av mätskalorna. Om föroreningar kommer in i mätskalan kan det innebära att signalerna från mätskalan blir felaktiga, och vid grövre föroreningar kan även elektroniken i läshuvudet förstöras (Landelius 2017).

6.1.1 Bearbetningsmaskiner

Bearbetningsmaskinerna på Scania är maskiner som bearbetar olika typer av delar till lastbilar på olika sätt (Ramström 2017). Miljön inuti de olika bearbetningsmaskinerna varierar då olika maskiner bearbetar olika typer av delar, olika noggrant, och på olika sätt. De största skillna- derna som påverkar mängden föroreningar i miljön är om bearbetningen är våt eller torr. Den stora majoriteten av bearbetning på Scania är våt, ca 90%. Våt bearbetning innebär att kylvatten används vid bearbetningen. Vid våt bearbetning används ungefär 500 liter kylvatten per minut, och cirka 50 liter av dessa är högtrycksvatten på 70 bar (Alin 2017). Detta innebär att det finns stora mängder skvättvatten och vattenångor som potentiellt kan ta sig in i mätskalan.

Ca 50% av bearbetningsmaskiner på Scania har en gemensam emulsionsränna som löper under dem. Detta är en kanal som med hjälp av vatten spolar bort kylvattnet, tillsammans med flisrester och annat från bearbetningsmaskinen. Då denna emulsionsränna löper direkt under bearbetningsmaskinerna kan det komma vattenångor från rännan upp i miljön runt mätska- lorna. Då denna emulsionsränna inte stängs av när bearbetningsmaskinen stängs av, så finns det risk för förorening av mätskalor även vid produktionsstopp (Alin 2017).

(13)

-

I stort sett alla bearbetningsmaskiner på Scania Södertälje använder sig av mätskalor för att bestämma sin position. I snitt har varje bearbetningsmaskin ca 4st mätskalor, och för närva- rande har Scania Södertälje minst 500 bearbetningsmaskiner (Alin 2017). De typmaskiner som valts ut för att representera denna maskinpark är

• Sv 36136 - Junker Slip. Motorblock. 4st mätskalor.

• Sv 36182 - Grob Fleroperation. Motorblock. 3st mätskalor.

• Sv 36292 - Boehringer Svarv. Torr bearbetning. Vevaxel. 4st mätskalor.

• Sv 90426 - MAG Fleroperationsmaskin. Våt bearbetning. Cylinderhuvud. 4st mätskalor.

• Sv 91531 - Heller Virvelfräs. Vevaxel. 3st mätskalor.

-

I nuläget är det oklart vilka maskiner som stänger av sin tryckluft till mätskalor vid produktionsstopp, och vilka som inte gör detta. Under de mätningar som gjordes observerades att de bearbetningsmaskiner med torr bearbetning samt en maskin med egen emulsionshantering stängde av tryckluften till mätskalor vid produktionsstopp. En bearbetningsmaskin med gemensam emulsionsränna stängde även av tryckluften till mätskalor vid produktionsstopp, men med en fördröjning på 30 minuter. Enligt de underhållstekniker på Scania som intervjuats stänger dock den stora majoriteten av bearbetningsmaskiner inte av tryckluften till mätskalor vid produktionsstopp.

6.1.2 Tryckluftens väg till mätskalan

Scanias centrala tryckluftssystem har ett övertryck på 7 bar. När tryckluften når bearbetningsmaskinerna regleras detta ned till bearbetningsmaskinens behov, som varierar mellan 4 och 6 bar beroende på maskin. Samtidigt går det genom ett filter som renar tryckluften till maskinens behov. Bland typmaskinerna är detta som lägst 5 mikrometers- och som högst 40 mikrome- tersfilter, se figur 1 till 5. Ibland finns här även en oljeavskiljare för att minska oljemängden i tryckluften. Sedan grenar sig denna tryckluft till alla de funktioner i bearbetningsmaskinen som drivs av, eller kräver tryckluft på något sätt. Hur detta ser ut är olika mellan olika maskiner, då de utför olika funktioner och ingen standard finns för hur tryckluften inuti bearbetningsmaskinen ska vara utformad. Även tryckluften som till slut mynnar ut i mätskalan tar olika vägar fram beroende på vilken bearbetningsmaskin det är. Vissa har många olika för- greningar och filter på vägen som är till för att matcha olika typer av apparaturer i maskinens behov, medan vissa endast har en slang och ett filter innan det når mätskalan. Tryckluftens väg genom typmaskinerna illustreras i figur 1 till 5. Bristen på standardisering leder här ofta till att försiktighetsprincipen använts och därmed onödigt många filter. Som kan ses i figur 1, 2 och 4 finns det grövre filter strax innan ett finare partikelfilter. Eftersom det i nuläget inte finns något behov av detta tjänar dessa filter inget syfte, utan orsakar endast onödiga tryckfall.

I alla bearbetningsmaskiner som observerats i denna studie har vägen fram till mätskalan dock avslutats på liknande sätt. Tryckluften går då igenom ett finfilter på max 0.1 mikrometer och ett oljefilter på 0.01 mg/m³, men oftast så fint som 0.01 mikrometer och 0.003 mg/m³ för att sedan dras raka vägen fram till mätskalan, se figur 1 till 5. Tryckluften är ansluten till mätskalan genom en nippel. Denna nippel är en strypning som reglerar flödet så att det ligger mellan 7 och 10 liter per minut (Heidenhain 2016b). Vad detta flöde ska åstadkomma för övertryck är inte specificerat enligt leverantör. I de mätningar som gjordes observerades att övertrycket ligger runt 10 pa, dock var det i vissa mätskalor så lågt som 2 pa. För att flödet

(14)

Figur 1: Flödesschema tryckluft Sv 36136 -

I figur 1 kan man se att på bearbetningsmaskin Sv 36136 sitter två filter med samma filtreringsgrad. Detta kanske är nödvändigt om man har anledning att tro att det är mycket rost eller liknande i slangarna mellan dessa filter och behöver rena luften igen. I annat fall orsakar det andra filtret endast ett ytterligare tryckfall.

På samma sätt som på bearbetningsmaskin Sv 36136, sitter även på bearbetningsmaskin Sv 36182 flera filter med samma filtreringsgrad. På denna maskin fanns det fler filter på maskinen än vad som specificerades i maskinens flödesscheman i Scanias arkiv.

(15)

Figur 3: Flödesschema tryckluft Sv 36292

I figur 4 syns tryckluftens väg genom bearbetningsmaskin Sv 90426. Denna maskin har flera filter som inte hade behövts, samt att tryckluften som renats till de krav som finns för tryckluft till mätskalor även används som spärrluft till verktygsbrottskontroll.

(16)

I bearbetningsmaskin Sv 91531 renas tryckluften först med ett filter när den kommer in i maskinen, sedan sitter inga filter emellan fören den når det sista filtret. Detta filter är dock, i likhet med bearbetningsmaskinerna i figur 1, 2 och 4, finare än det krav som finns från leverantör.

6.1.3 Hur mätskalor fungerar

Mätskalorna som undersöks i denna studie har som syfte att leverera information om den exakta positionen av maskinen längst en axel. Mätskalorna består av en 300mm - 3000mm avlång rektangulär glasskiva som är monterad längst en axel på maskinen, samt ett läshuvud som är monterat på den del av maskinen som rör sig (Ramström 2017). Glasskivan har på ena sidan svarta linjer som bildar ett gitter. På andra sidan av glasskivan finns fotoceller som avger en elektrisk signal när ljus träffar dem. Läshuvudet består av en LED-lampa som lyser genom en lins så att ljusstrålarna lyser ortogonalt mot glasskivan, samt ett gitter). Detta gitter är identiskt med glasskivans gitter (Alin 2017). Konstruktionen som den illustreras av tillverkaren kan ses i figur 6 (Heidenhain 2016a). När läshuvudet och glasskivans gitters öppningar är i rak linje mot varandra så passerar ljuset från LED-lampan hela vägen till fotocellen, som då avger en maximal elektrisk signal. Om öppningarna på läshuvudets gitter sammanfaller med de svarta linjerna på glasskivan passerar inget ljus till fotocellerna som då inte avger någon elektrisk signal. När scannern rör sig relativt glasskivan så skapar detta en sinusformad elektrisk output-signal från fotocellerna som sedan kan läsas av för att ge maskinens exakta position (Alin 2017).

(17)

Figur 6: Imaging principle (Heidenhain 2016) -

De mätskalor som används är av märket Heidenhain (Alin, 2017). Mätskalorna är positionerade innanför ett skyddande hölje för att förhindra kontamination. Höljet skyddar skalan, läshuvu- det och dess styrskenor från spån, damm och vätskor (Landelius 2017). Längst ena långsidan av mätskalan finns en öppning. Genom denna öppning läser ett läshuvud av maskinens position på mätskalan. På denna öppning finns tätläppar i elastiskt gummi för att läshuvudet ska kunna röra sig utefter öppningen, utan att det uppstår för stora oskyddade öppningar (Alin, 2017). Hela konstuktionen illustreras i figur 7 (Heidenhain 2016a), som är en omarbetning av Heidenhains egen illustration. Dock uppstår det springor mellan läshuvudet och tätläpparna där kontaminationer kan tränga in (Alin, 2017). Mätskalor med skyddande hölje uppfyller tät- ningsklass IP53 enligt EN 60 529 (Landelius 2017).

Figur 7: Schematic design of the LC 115 sealed linear encoder (Heidenhain 2016). Omarbetad för att utelämna irrelevant information

(18)

omgivningen. Detta övertryck agerar som tätningsluft och försvårar för kontaminationer från omgivningen att tränga in innanför mätskalornas hölje (Landelius 2017). Tryckluften är kopplad till mätskalan genom en eller flera speciellt konstruerade nipplar som finns vid läshuvudet och i båda ändarna av höljet (Heidenhain 2016a).

6.1.4 Kostnader för renblåsning av mätskalor

Genomflödet av luft i Scanias mätskalor ligger mellan 7 och 10 liter per minut och mätskala, och bearbetningsmaskinerna använder sig i snitt av 4st mätskalor vardera. Detta resulterar i ett luftflöde mellan 14 727 och 21 038 kubikmeter per år och maskin. Scania Södertälje har för närvarande minst 500 sådana maskiner i bruk (Alin 2017). Baserat på energimyndighetens minimum för effektivitet hos tryckluftssystem, 0,11 kWh/m³, resulterar tryckluften till mätskalorna i mellan 809 270 och 1 156 320 kWh per år (Energimyndigheten 2006). Antaget en underhållskostnad för det centrala tryckluftssystemet på 0.12 kr/m³, och ett elpris på 0.75 kr/kWh resulterar alltså renblåsningen av mätskalor i mellan 1.49 och 2.13 miljoner kronor varje år. Används ett medel av nordisk elmix mellan 2005 och 2009 resulterar detta i mellan 101 och 145 ton koldioxidekvivalenter (Arnell et al. 2012).

En mätskala som inte blir kontaminerad behöver aldrig bytas ut. Om mätskalan blir smut- sig tas den ut ur bearbetningsmaskinen och glasskivan görs rent, och läshuvudet byts ut. Byte av mätskalor sker ytterst sällan. Ca 30 gånger per år görs mätskalor rent och läshuvuden byts på grund av förorening (Rönngård 2017). Inköpskostnaden för läshuvud är ca 3 000 och arbetet tar 2 personer ca 4 timmar (Alin 2017). Om ett antagande görs om att underhållstekniker på Scania tjänar samma som snittlönen för en underhållstekniker i Sverige blir arbetskostnaden för Scania ca 233 kr per timme efter avgifter och försäkringskostnader (Lönestatistik u.å.; Till- växtverket 2017). Detta innebär att den totala underhållskostnaden för mätskalor per år på Scania Södertälje uppgår till 145 920 kr.

Byte av partikelfilter och oljeavskiljare sker en gång per år, och bytet tar en person unge- fär en timme (Rönngård 2017). Kostnaden per filter är 194 kr, och kostnaden är densamma för oljeavskiljare (Sunnebro 2017). Tryckregulatorer kräver normalt inget underhåll. Antas igen 233 kr per timme i arbetskostnader ger detta tillsammans att underhållskostnaden av filter, oljeavskiljare, och tryckregulatorer blir 621 kr per år och maskin. Sammanställning av detta ses i tabell 1. På Scania Södertälje finns drygt 500 sådana bearbetningsmaskiner. Detta resulterar i en total kostnad på 310 500 kr.

Tabell 1: Underhållskostnader filter och avskiljare Kostnad per år och maskin

Partikelfilter 194 kr^a

Oljeavskiljare 194 kr^a

Arbete 233 kr^b

Totalt 621 kr

——————————a. Sunnebro 2017. b. Rönngård 2017.

6.1.5 Krav och regler

Tryckluft som ska användas till att hålla övertryck i mätskalor måste hålla vissa krav på renlighet för att förhindra föroreningar på mätskalorna (Heidenhain 2016b). Dessa krav uttrycks i form av partikelinnehåll samt oljeinnehåll och presenteras i tabell 2.

(19)

Tabell 2: Krav på renlighet i luft (Heidenhain 2016) Partikelstorlek Partiklar per m³ 0.1 µm till 0.5 µm ≤ 20 000

0.5 µm till 1.0 µm ≤ 400

1.0 µm till 5.0 µm ≤ 10

Max. tryck daggpunkt 3^◦C Max. oljeinnehåll 0.01 mg/m³

-

För att uppnå ett effektivt skydd mot föroreningar i miljöer där mätskalan utsätts för höga koncentrationer av kylvätska och dimma ska luftflödet genom mätskalan ligga mellan 7 och 10 liter per minut (Heidenhain 2016a). Detta luftflöde motsvarar nödvändig mängd för att uppnå ett tillräckligt övertryck, med hänsyn till det läckage som finns i mätskalan. Mätskalan hål- ler då tätningsklass IP64. Utan tryckluft håller rätt monterade mätskalor tätningsklass IP53 (Landelius 2017).

(20)

6.2 Analys

Här presenteras först vad som krävs av en alternativ teknik för att vara ett tänkbart alternativ.

Sedan presenteras den alternativa teknik som potentiellt kan användas för att utföra samma funktion, samt energieffektiviserande åtgärder som kan implementeras.

6.2.1 Viktiga parametrar

De viktiga parametrar som identifierades som nödvändiga för en alternativ teknik att uppfylla var att kunna generera ca 10 Pa övertryck i mätskalan och därmed erhålla täthetsklass IP64, samt att upprätthålla renlighetskraven på tryckluften som presenteras i tabell 2.

För att undvika energiförluster genom tryckfall i slangar och filter monteras förslagsvis en alternativ teknik så nära mätskalan som möjligt. Samtidigt ska tryckluften upprätthålla kraven på renlighet. Om en alternativ teknik ska monteras utan större ingrepp på bearbetningsmaskinen behöver därför detta göras innan det sista partikelfiltret. Detta är normalt 6 till 10 meter slang ifrån mätskalorna. Beräkningar på tryckfall i slangar visar att ett tryck runt en bar krävs i slangarna för att sluttrycket ska vara förutsägbart. Detta för att tryckfallet varierar kraftigt med slanglängden vid låga tryck. På grund av denna oförutsägbarhet anses det bättre att hålla ett tryck över 0.8 bar i slangar, och sedan strypa flödet med en nippel in till mätskalan. Då trycket vid nuvarande nippel ska vara mellan 0.8 och 1.2 bar för att rätt flöde ska uppnås (Heidenhain 2016b), bestämdes efter beräkningar på tryckfall i systemet att en alternativ teknik behöver kunna generera ett övertryck på ungefär 1.5 bar. Samtidigt måste den kunna generera det flöde som behövs för fyra stycken mätskalor eller fler. Detta innebär att en alternativ teknik behöver generera mellan 40 och 50 liter per minut, vid ett tryck av ca 1.5 bar.

För att behålla samma produktionssäkerhet som nuvarande tryckluft monteras den alternativa tekniken förslagsvis via en backventil in på det existerande systemet, samtidigt som tryckluften från den alternativa tekniken är ansluten till en luftstyrd ventil som sitter längre upp i systemet, på samma sätt som i figur 8. På detta sätt stängs luften från centrala tryckluftssystemet av om den alternativa tekniken genererar tillräckligt övertryck. Om den alternativa tekniken av någon anledning inte längre genererar övertryck slår ventilen om och tryckluft från det centrala tryckluftssystemet börjar flöda istället. På detta sätt blir produktionssäkerheten för systemet lika hög som innan.

Figur 8: Monteringsförslag av alternativ teknik, ex luftpump

(21)

6.2.2 Membranpump KNF

KNF presenterade två stycken olika luftpumpar som skulle kunna passa för detta projekt. Den första var en membranpump med effekt på 190 W. Membranpumpen fungerar genom att driva ett membran upp och ner i en oscillerande rörelse. Under den nedåtgående rörelsen suger membranet in luften via inloppsventilen, och under den uppåtgående rörelsen pressar membranet sedan ut luften genom utloppsventilen. Membranpumpen har inget behov av oljesmörjning, vilket innebär att ingen oljeavskiljare behöver användas (KNF u.å.). Den membranpump som presenterades har två stycken pumphuvuden, vilket medför ett jämnare flöde men också större servicekostnader. Vid beställning av den mängd som Scania planerar kostar varje enhet 2500 kr, och den uppskattade livslängden är mellan 6 000 och 16 000 timmar vid kontinuerlig drift (Henriksson 2017). Membranpumpen passar för närvarande inte in på det tryck och flöde som behövs, men KNF arbetar med en modifikation så att den ska nå ett tryck runt 1.5 bar vid ett luftflöde av 40 l/min. En kostnadskalkyl för ett teknikbyte till membranpumpar, samt jämfö- relse med nuläget kan ses i tabell 3.

Tabell 3: Kostnadskalkyl Membranpump KNF

Membranpump Nuläge

Inköp pump per år 1 667 kr^a -

Energiförbrukning per år 1 249 kr^a 1 736 kr

Underhåll filter/avskiljare per år 310 kr 621 kr

Underhåll pump per år okänt -

Underhåll centralt tryckluftssystem per år - 2 525 kr

Total årskostnad 3 226 kr 4 882 kr

———— a. Henriksson 2017

6.2.3 Kolvkompressor KNF

Den andra luftpumpen som KNF presenterade var en kolvkompressor på 240 W. Precis som membranpumpen behövs ingen oljesmörjning, vilket innebär att ingen oljeavskiljare behövs (KNF u.å.). Skillnaden från membranpumpen är att en kolv används istället för ett membran för att suga in och pressa ut luften. Kolvkompressorn har bara ett pumphuvud, vilket medför lägre servicekostnader. Vid beställning av den mängd som Scania planerar kostar varje enhet 3900 kr, och den uppskattade livslängden är mellan 6 000 och 16 000 timmar vid kontinuerlig drift (Henriksson 2017). Driftstrycket för denna pump får maximalt vara 2 bar. Vid ett tryck på 1.5 bar är flödet ca 40 l/min, vilket innebär att den precis möter behoven. En kostnadskalkyl för ett teknikbyte till kolvkompressorer, samt jämförelse med nuläget kan ses i tabell 4.

Tabell 4: Kostnadskalkyl Kolvkompressor KNF

Kolvkompressor Nuläge

Inköp pump per år 2 600 kr^a -

Energiförbrukning per år 1 788 kr^a 1 736 kr

Underhåll filter/avskiljare per år 310 kr 621 kr

(22)

6.2.4 Mindre luftpump

Ett annat alternativ vore att undvika tryckfallet genom slangarna genom att placera en mycket liten luftpump precis i anslutning till varje mätskala. På så sätt behöver pumpen bara generera 10 Pa och ett flöde på mellan 7 och 10 l/min. Ett exempel på detta vore att använda en liten akvariepump. På detta sätt minskar energiförbrukningen avsevärt, dock uppstår ett antal problem som behöver lösas innan en sådan lösning kan implementeras.

Mätskalorna på bearbetningsmaskiner sitter ofta mycket trångt, och har maskindelar som rör sig längst med mätskalan, det blir därför mycket svårt att hitta plats för en luftpump i direkt anslutning till mätskalan. Mätskalornas placering i bearbetningsmaskinen är ofta svåråtkomlig, och detta blir ett problem då luftpumparna förmodligen kommer behöva bytas ut årligen. Då denna lösning kräver en luftpump per mätskala istället för en per bearbetningsmaskin ökar antalet mätskalor från ca 500 till ca 2000, vilket självklart också medför mer underhåll. På grund av detta krävs också ett filter per mätskala istället för ett per maskin, vilket ytterligare ökar underhållskostnaderna. Ett annat problem är att dessa luftpumpar måste sitta i samma miljö som mätskalorna gör, och därför också måste vara skyddade mot kylvatten och andra kontaminationer. En kostnadskalkyl för ett teknikbyte till mindre luftpumpar, samt jämförelse med nuläget kan ses i tabell 5.

Tabell 5: Kostnadskalkyl Mindre luftpump

Mindre luftpump Nuläge

Inköp pump per år 860 kr^a -

Energiförbrukning per år 291 kr^a 1 736 kr

Underhåll filter/avskiljare per år 1 240 kr 621 kr

Total årskostnad 2 391 kr 4 882 kr

———— a. Conrad 2017

6.2.5 Luftridå

Om man vill undvika tryckfall i slangar, samt undvika problemet med allt för många filter skulle man kunna använda en luftridå. Tanken är då att luft blåses längs med mätskalans tät- läppar och därmed bildar en barriär som kontaminationer inte kan tränga igenom. Luftridån skulle då drivas av en liten luftpump som sitter i anslutning till mätskalan, likt det tidigare förslaget. Skillnaden blir att renlighetskraven för tryckluften inte behöver hållas då luften inte sprutas in i mätskalan, och därför krävs ingen filtrering. Vilket tryck eller flöde som skulle krävas för att en sådan lösning ska fungera har dock inte undersökts.

6.2.6 Effektivisering

Under arbetets gång identifierades ett antal punkter där det nuvarande systemet kan effektivi- seras. De effektiviseringsåtgärder som presenteras i denna rapport är de som även kan tillämpas vid ett teknikbyte.

Skapa tydlig standard för installation av tryckluft till mätskalor. Som man kan se i figur 1 till 5 ser tryckluftens väg fram till mätskalan väldigt olika ut beroende på vilket bearbetningsmaskin det är. I många fall finns det fler filter än vad som är nödvändigt för att bibehålla kvaliteten (Dahlström 2017). Varje filter orsakar ett bortfall av energi i form av tryckfall (Gustafsson

(23)

2009). Dessa tryckfall är enkla att bygga bort genom att ha en tydlig standard för vilka, och hur många filter som ska användas för varje specifik funktion.

Ta bort tryckluftsanslutning till torr bearbetning. Ungefär 10% av all bearbetning på Scania Södertälje sker i torr miljö, vilket innebär att inget kylvatten används i processen (Alin 2017).

Enligt leverantör krävs tryckluftsanslutning till mätskalor endast om mätskalorna utsätts för höga koncentrationer av kylvatten och dimma (Landelius 2017). I och med att mätskalorna inte utsätts för detta i torr bearbetning skulle tryckluftsanslutningen kunna tas bort helt i all torr bearbetning på Scania Södertälje. Antas att maskiner med torr bearbetning i nuläget stänger av tryckluften vid produktionsstopp, och att produktion sker 220 dagar om året kan Scania minska sin energianvändning med nästan 69 700 kWh och därmed spara ca 130 000 kr per år med endast denna åtgärd.

De bearbetningsmaskiner som har våt bearbetning, men i nuläget inte stänger av tryckluften vid produktionsstopp skulle kunna börja med detta. Antingen kan tryckluften stängas av direkt vid produktionsstopp, alternativt kan den stängas av med en 30 minuters fördröjning för att minimera riskerna att kontaminationer tränger in i mätskalorna. Ett flertal av bearbetningsmaskinerna på Scania Södertälje har observerats stänga av sin tryckluft vid produktionsstopp, och det har inte märkts någon skillnad i mängden underhåll av dessa (Rönngård 2017). Ungefär 250st bearbetningsmaskiner har egen hantering av emulsioner, av dessa är ca 50st maskiner med torr bearbetning (Alin 2017). Om det antas att 75st av resterande 200 redan stänger av tryckuften vid produktionsstopp, kan Scania minska sin energianvändning med drygt 115 000 kWh och därmed spara ca 210 000 kr per år på att endast införa denna åtgärd. Tabell 6 visar denna besparing i relation till den som fås av att ta bort tryckluftsanslutning till torr bearbetning.

Tabell 6: Kostnadskalkyl Effektivisering

Åtgärd Besparing kr/år

Ingen tryckluft torr bearbetning 128 304 Ingen tryckluft vid produktionsstopp 211 775

6.2.7 Jämförelse alternativ

Tabell 7 visar vilka besparingar som kan göras per år för varje specifik åtgärd. Besparingarna är baserade på att den nuvarande kostnaden och energianvändningen är 2 441 000 kr respekti- ve 145 ton CO2 ekvivalenter, vilket motsvarar 500 bearbetningsmaskiner med fyra mätskalor var. Detta har jämförts med kostnaderna som presenteras i tabell 3-6. Den största besparingen som kan göras är enligt tabell 7 ett teknikbyte till en mindre luftpump. Detta alternativ ses dock inte som realistiskt i nuläget då det inte är klargjort om det är möjligt att genomfö- ra i praktiken. Ett teknikbyte till en kolvkompressor är däremot fullt möjligt att genomföra utan några tekniska svårigheter, dock ger detta alternativ en relativt liten besparing jämfört med membranpumpen. Membranpumpen utför samma funktion som kolvkompressorn och har en betydligt lägre energikonsumtion. Dock kommer underhållskostnaderna vara högre, vilket inte är inkluderat i kalkylen. Det är heller inte helt klargjort om membranpumpen kommer att kunna generera det tryck och flöde som behövs, då den fortfarande modifieras och testas av leverantör. Effektiviseringsåtgärderna kommer inte leda till lika stora besparingar som ett

(24)

Tabell 7: Totalkostnader kostnadskalkyler

Åtgärd Besparing kr/år Besparing ton CO2 ekv/år

Teknikbyte - Membranpump 828 000 40.5

Teknikbyte - Kolvkompressor 92 000 -4.6

Teknikbyte - Mindre luftpump 1 245 500 120.6

Ingen tryckluft torr bearbetning 134 000 8.75

Ingen tryckluft vid produktionsstopp 220 000 14.4

7 Diskussion

Den minskade kostnaden som uppnås av att genomföra detta teknikbyte är tämligen liten i relation till Scanias omsättning (Allabolag 2015). Dock är mätskalorna under vissa perioder den enda apparaturen som använder tryckluft från det centrala systemet. Därför skulle ett teknikbyte av mätskalorna potentiellt innebära att man under perioder skulle kunna strypa flödet av tryckluft till delar av fabriken och därmed inte bara minska användningen, utan alla läckage, friktionsförluster, och tryckfall över filter också. Man skulle på detta sätt förmodli- gen kunna minska sin energianvändning och sina kostnader avsevärt. Att sluta använda det centrala tryckluftssystemet för renblåsning av mätskalor är också en del i att på sikt helt byta ut tryckluftsberoendet mot annan teknik. Anledningen till att man vill göra detta är att kompressorer har låg verkningsgrad (Kara et.al., 2014) och tryckluftssystemet har mycket läckage (Dudic et al. 2012), vilket resulterar i att tryckluft som energislag är väldigt ineffektivt.

Miljöpåverkan för de olika alternativen presenteras endast genom de CO₂ ekvivalenter som deras energiförbrukning ger upphov till. Detta är långt ifrån att beskriva vilket alternativ som är bäst ur miljösynpunkt. Jämför man endast energianvändningen mellan de olika alternativen så verkar exempelvis ett teknikbyte till membranpumpar som ett mycket bra alternativ. Detta är för att energieffektiviteten höjs, då tryckluften till mätskalorna endast behöver komprimeras till 1.5 bar istället för centralsystemets 7 bar. I nuläget kommer centralsystemets tryckluft från flera massiva kompressorer, som har många års livslängd. Ett teknikbyte till membranpumpar hade inneburit att över 500 pumpar måste bytas ut vartannat år. Miljöpåverkan som pumparna ger upphov till genom energiförbrukning är förmodligen en mycket liten del av den totala miljöpåverkan de har under sin livscykel. Ska därför miljöpåverkan av ett teknikbyte bedömas måste man ha i åtanke all miljöpåverkan som dessa pumpar har innan och efter de är i drift på Scania. Samtidigt kommer fortsatt användning av det centrala tryckluftssystemet leda till att fler massiva kompressorer behöver köpas in, och den miljöpåverkan de ger upphov till under sin livscykel är förmodligen ekvivalent med hundratals, om inte tusentals pumpar av den typ som presenteras som alternativ här. För att bedöma vilket alternativ som ger upphov till minst miljöpåverkan måste därför grundliga livscykelanalyser göras för varje teknik. Energieffektivi- seringsalternativen som presenteras i denna rapport kan dock med säkerhet sägas kommer att ha en positiv påverkan på miljön. Då de inte innebär någon produktion eller extra material, utan endast minskar energianvändningen. De hade också bidragit till att öka livslängden för de pumpar/kompressorer som driver tryckluften, då effektiviseringarna minskar tiden de är i drift.

Ett teknikbyte till någon av de alternativ som presenteras i denna rapport skulle också kunna påverka arbetsmiljön för de som arbetar i fabriken, då membranpumpens, kolvkompressorns, och den mindre luftpumpens ljudnivåer vid drift skulle kunna bidra till ett ökat buller. Då ingen information om ljudnivåer för de olika alternativa teknikerna togs fram i denna studie kan inte risken för detta bedömas, dock är det viktigt att poängtera att risken finns där.

Den montering av luftpump som föreslås i rapporten innebär att existerande system används för ledning av luften fram till mätskalorna. Detta monteringsalternativ gör det enkelt att ge-

(25)

nomföra och säkrar att produktionssäkerheten inte påverkas. Dock innebär det också att i de fall där annan apparatur är påkopplad efter finfiltren kommer luften från luftpumpen även användas till dessa. Trycket som uppnås av luftpumpen matchar det tidigare systemet, så detta borde då inte vara ett problem. Dock är flödet från luftpumpen begränsat, vilket innebär att ett för stort behov av luftflöde från annan apparatur kan leda till ett för lågt övertryck i mätskalorna och även problem som uppstår när annan apparatur inte får tillräckligt högt flöde. På grund av detta behöver man undersöka vad för luftflöde som krävs i varje enskilt fall där luft från luftpumpen ska gå till annat än mätskalor om ett teknikbyte ska kunna göras på dessa maskiner. Ett allmänt problem med monteringsförslaget är att det inte blir uppenbart för operatörer att luftpumpen har slutat fungera. Eftersom det centrala tryckluftssystemet direkt tar vid när luftpumpen slutar leverera rätt tryck så märks inte detta på processen. Därför krävs vid denna typ av montering en regelbunden manuell kontroll att pumpen fortfarande fungerar av operatör eller tekniker.

7.1 Felkällor

De faktiska energi- och underhållskostnaderna för det centrala tryckluftssystemet på Scania är sekretessbelagda och får därför inte användas i denna rapport. Istället användes Energi- myndighetens minsta tillåtna effektivitet för tryckluftssystem, och en uppskattad kostnad för underhåll av systemet. Detta innebär att om Scania har ett mycket mer effektivt system än vad Energimyndigheten kräver, så överskattas energianvändningen i nuläget i denna rapport.

Den uppskattade underhållskostnaden är baserad på ett eget antagande efter diskussion med ansvariga inom underhåll och är baserad på erfarenhet, inte fakta. Det borde därför inte läggas för mycket vikt vid underhållskostnaderna för det centrala tryckluftssystemet i denna rapport.

Underhållskostnader för själva pumparna är inte medräknat i någon av kalkylerna för teknikbyten. Detta är på grund av att dessa kostnader varierar kraftigt beroende på vilken miljö och påfrestning pumparna utsätts för. Varken leverantör eller kunniga på Scania kunde göra en trovärdig uppskattning, och därför lämnades denna kostnad utanför kalkylerna. Dock ska det påpekas att dessa kostnader med all sannolikhet skulle vara av stor vikt vid val av teknik.

Därför rekommenderas att Scania testar de olika pumparna för att kunna uppskatta en under- hållskostnad innan stora investeringar görs.

I kostnadskalkylerna räknas det med att Scania inte kommer behöva en oljeavskiljare om de byter teknik till en luftpump. Anledningen till detta är för att de nuvarande kompressorerna är oljesmorda och det kommer då ut olja i tryckluften, men på dessa luftpumpar behövs ingen oljesmörjning vilket innebär att ingen olja behöver filtreras ur tryckluften. I kalkylerna räknas det också med att det finfilter som redan finns på bearbetningsmaskinen räcker som filtrering av tryckluften från membranpumpen och kolvkompressorn. Att denna filtrering räcker är inte alls klargjort då ingen undersökning av renligheten i fabriksluften gjorts. Det finns därför en möjlighet att fler filter behöver användas om ett teknikbyte sker, vilket i så fall ökar under- hållskostnaderna.

Av Scanias drygt 500 bearbetningsmaskiner undersöktes i denna studie endast fem stycken noggrant, och ca 8st maskiners ritningar och flödesscheman inspekterades. Tillsammans med information från underhållstekniker generaliserades sedan dessa maskiners egenskaper till hela maskinparken. Därför bör det inte läggas för stor vikt vid de antaganden som gjorts om mängd maskiner med/utan emulsionsränna, mängd torr bearbetning, antal som stänger av vid produktionsstopp etc.

(26)

upphov till.

7.2 Förslag på framtida forskning

För att kunna göra verklighetsförankrade kalkyler över kostnad och energianvändning behö- ver en kartläggning göras över de existerande bearbetningsmaskinerna. Vilka maskiner har gemensam/egen emulsionshantering? Hur många maskiner stänger av tryckluften vid produktionsstopp, och vad har de gemensamt? Hur många av dessa har fördröjning på avstängningen?

Finns det någon angiven anledning till att dessa maskiner stänger av tryckluften och inte andra? Hur stora variationer är det i övertryck i mätskalorna? Finns det någon anledning till att vissa maskiner har högre/lägre övertryck än andra? Svar på dessa frågor skulle underlätta av- sevärt i att förstå nuläget. Med en bättre förståelse av nuläget skulle också bättre lösningar kunna nås. Man kanske inte behöver så högt tryck som det är i nuläget, eller kanske borde alla maskiner stänga av vid produktionsstopp?

Som en del i att kartlägga nuläget vidare borde det undersökas om det i nuläget behövs mer underhåll av mätskalor i maskiner där tryckluft stängts av vid produktionsstopp. Om det är så att det inte är någon märkbar skillnad i mängden underhåll av mätskalor, tyder detta på att avstängning vid produktionsstopp är ett gångbart effektiviseringsalternativ. Därefter mås- te det undersökas om det finns någon anledning till att just dessa mätskalor inte behöver ha tryckluft vid produktionsstopp.

Under mätningar av övertryck i mätskalor observerades att minst en bearbetningsmaskin har avsevärt mycket lägre tryck i mätskalorna än de andra. En undersökning om det behövts mer underhåll av mätskalor i denna maskin vore intressant då den antingen kommer visa att trycket bör ökas i denna maskin, eller att man förmodligen kan sänka trycket i flera andra maskiner.

Är det så att det inte krävt mer underhåll än normalt behöver man också undersöka om det finns några egenskaper hos just denna maskin som gör att det går på den, men inte på andra.

I syfte att minska tryckfall över filter borde möjligheten att använda centrala filter istället för lokala utredas. Kan man använda filter som sitter på stamrör istället för i bearbetningsmaskinerna kan det totala tryckfallet över filter minskas. Tanken är då att ett större filter sitter på stamröret och filtrerar tryckluften till den nivå som flera maskiner kräver. På så sätt kanske bara ett filter behövs till 15 bearbetningsmaskiner, istället för att varje maskin ska ha varsitt.

Detta hade också minskat underhållet, då färre filter behöver bytas.

Det kan vara så att den största risken för förorening är när läshuvudet rör sig längst mätska- lan, då den snabba rörelsen pressar luft från ena delen av mätskalan till den andra och därmed skapar en tryckskillnad. Risken finns då att det inte längre är tillräckligt övertryck i ena delen av mätskalan och att föroreningar tränger in. Om detta är fallet skulle man kunna styra så att flödet minskar när läshuvudet inte rör sig. Sedan när det rör sig ökar man trycket så att man inte riskerar kontaminering. På detta sätt kanske det är möjligt att minska övertrycket vid stillastående till mindre än hälften, och därmed minska energianvändningen. Därför skulle en utredning om fördelarna, samt möjligheterna för styrning av tryckluftsflödet vara av nytta.

Undersökning av hur andra företag som använder liknande mätskalor gör skulle kunna leda till enkla förbättringar. Andra företag kanske redan gjort dessa undersökningar och har svar som de kan dela med sig av. I denna studie gjordes ett flertal försök att få information om hur andra företag går till väga för att renblåsa sina mätskalor. Dock ville ingen av de kontaktade ge svar på detta. Detta antas vara på grund av att detta arbete gjordes på uppdrag av Scania, som då är en konkurrent. Om en oberoende studie skulle göras kanske dessa företag skulle vara mer villiga att dela med sig av information.

(27)

8 Slutsats

Driftskostnaden för att förse mätskalor med tryckluft från centrala tryckluftssystemet för Sca- nia Södertälje är ca 2.13 mkr/år. Underhållskostnader för filter och oljeavskiljare som behövs för tryckluft till mätskalor är ca 310 500 kr/år. Renblåsning av mätskalor på Scania Södertälje använder i dagsläget mellan 809 270 och 1 156 320 kWh/år, och leder därmed till utsläpp av mellan 101 och 145 ton koldioxidekvivalenter varje år.

I denna rapport presenteras fyra olika förslag på teknikbyte. Två av dessa bedöms som realis- tiska alternativ för Scania Södertälje att genomföra i nuläget. Dessa två alternativ är antingen ett teknikbyte till membranpumpar eller till kolvkompressorer. Av dessa två teknikbyten är ett byte till membranpumpar det mest ekonomiskt och miljömässigt fördelaktiga alternativet.

Genomförs ett teknikbyte till membranpumpar kan Scania göra en besparing på 828 000 kr/år, samtidigt som utsläppen kan minskas med 40.5 ton koldioxidekvivalenter per år genom att minska energiförbrukningen från renblåsning av mätskalor med upp till 30 %.

Två effektiviseringsåtgärder presenteras som kan implementeras oavsett vilken teknik som an- vänds för att generera tryckluften. Med dessa effektiviseringar kan Scania Södertälje spara ca 354 000 kr/år med minimala investeringar, och minska utsläppen av växthusgaser med 23.15 ton koldioxidekvivalenter per år genom att minska energianvändningen för renblåsning av mäts- kalor med runt 16 %.

(28)

Referenser

Allabolag. 2015. Scania Industrial Maintenance Aktiebolag.

<http://www.allabolag.se/5560704818/scania-industrial-maintenance-aktiebolag>

Alin, Magnus. Underhållstekniker vid avdelningen för teknikspecialister på Scania i Södertälje.

2017. Intervju 20 Feb - 28 April.

Arnell, Jenny. Gode, Jenny. Höglund, Jonas. Martinsson, Fredrik. 2012. Emissionsfaktor för nordisk elproduktionsmix. Energimyndigheten.

<http://www.ivl.se/download/18.343dc99d14e8bb0f58b7669/1445517637082/B2118.

pdf>

Blaustein, Edgar. Radgen, Peter. 2001. Compressed Air Systems in the European Union.

<http://www.isi.fraunhofer.de/isi-wAssets/docs/x/de/publikationen/c-air/

web-version.pdf>

Conrad. 2017. Akvariepump Eden WaterParadise 114 57168.

<https://www.conrad.se/Akvariepump-Eden-WaterParadise-114-57168.htm?

websale8=conrad-swe&pi=1176361

Dahlström, Roland. Chef vid avdelning QPA på Scania Södertälje. Intervju 10 Feb - 4 Maj.

Dudic S., Ignjatovic I., Šešlija D., Blagojevic V. och Stojiljkovic M. 2012. Leakage quantifi- cation of compressed air using ultrasound and infrared thermography. Measurement, vol. 45, ss. 1689-1694.

Energimyndigheten. 2006. Krav på tryckluftssystem.

<https://energiradgivningen.se/system/tdf/krav_pa_tryckluftssystem.pdf?file=

1>

European Environment Agency. 2014. Overview of electricity production and use in Europe.

<http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/overview-of-the-electricity-production-2/

assessment>

Gustafsson, Per. 2009 Allt Du Behöver Veta Om Luftfilter

<https://www.slideshare.net/guestc97988/allt-du-behver-veta-om-luftfilter>

Heidenhain. 2016a. Linear Encoders For Numerically Controlled Machine Tools.

<http://www.heidenhain.se/fileadmin/pdb/media/img/571470-2A_Linear_Encoders_

For_Numerically_Controlled_Machine_Tools.pdf>

Heidenhain. 2016b. Product information DA 400 Compressed-Air Filter System.

<http://www.heidenhain.se/fileadmin/pdb/media/img/894509_03_A_02_DA400.pdf>

Henriksson, Åke. KNF säljare. 2017. Intervju 19 April - 2 Maj.

IEC. 2015. Corrigendum 2 - Degrees of protection provided by enclosures.

<https://webstore.iec.ch/publication/22444>

Jämför elpriser. 2017. Elprisguiden. <https://www.elprisguiden.se/elpriser>

Kara, Sami. Kornfeld, Bernard. Mousavi, Smaeil. 2014. Energy Efficiency of Compressed Air Systems.

<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827114004491>

KNF u.å. Arbetsprincip. <https://www.knf.se/technology/active-principle/>

Lagerwall, Katarina. 2016. Sveriges utsläpp minskar i långsammare takt.

<http://www.dn.se/ekonomi/sveriges-utslapp-minskar-i-langsammare-takt/>

(29)

Landelius, Anders. Tekniker på Heidenhain i Stockholm. 2017. Intervju 22 Feb - 10 April.

Lönestatistik. u.å. Lönestatistik.se

<http://www.lonestatistik.se/>

Ramström, Anders. Ansvarig för centrala funktioner vid avdelningen för underhållsutveckling på Scania i Södertälje. 2017. Intervju 20 Feb.

Rittal. 2017. Protection categories to IEC 60 529 (EN 60 529)

<https://www.rittal.com/com-en/content/en/support/technischeswissen/

qminformiert/schutzarten/ip/ip_1.jsp>

Rönngård, Stefan. Chef vid avdelningen för teknikspecialister på Scania i Södertälje. 2017.

Intervju 7 April - 27 April.

Scania. 2017. Scania Growth Capital Invests in Smart Factory Company.

<http://www.prnewswire.com/news-releases/scania-growth-capital-invests-in-smart-factory-company-300414635.

html>

Sunnebro, Sune. 2017. Festo kundcenter. Intervju 19 April.

Tillväxtverket. u.å. Räkna ut vad en anställd kostar.

<https://www.verksamt.se/alla-e-tjanster/rakna-ut/rakna-ut-vad-en-anstalld-kostar>

UN. u.å. Goal 13: Take urgent action to combat climate change and its impacts.

<http://www.un.org/sustainabledevelopment/climate-change-2/>

UN. 2016. Paris Agreement Signing Ceremony - FAQ.

<http://www.un.org/sustainabledevelopment/parisagreement22april/#FAQs>