Direct torque control of permanent magnet synchronous machines - analysis and implementation

Thedirect torque control (DTC) has become an accepted vector control method besidethe current vector control. The DTC was first applied to asynchronous machines,and has later been applied also to synchronous machines. This thesis analyses the application of the DTC to permanent magnet synchronous machines (PMSM). In order to take the full advantage of the DTC, the PMSM has to be properly dimensioned. Therefore the effect of the motor parameters is analysed taking the control principle into account. Based on the analysis, a parameter selection procedure is presented. The analysis and the selection procedure utilize nonlinear optimization methods. The key element of a direct torque controlled drive is the estimation of the stator flux linkage. Different estimation methods - a combination of current and voltage models and improved integration methods - are analysed. The effect of an incorrect measured rotor angle in the current model is analysed andan error detection and compensation method is presented. The dynamic performance of an earlier presented sensorless flux estimation method is made better by improving the dynamic performance of the low-pass filter used and by adapting the correction of the flux linkage to torque changes. A method for the estimation ofthe initial angle of the rotor is presented. The method is based on measuring the inductance of the machine in several directions and fitting the measurements into a model. The model is nonlinear with respect to the rotor angle and therefore a nonlinear least squares optimization method is needed in the procedure. A commonly used current vector control scheme is the minimum current control. In the DTC the stator flux linkage reference is usually kept constant. Achieving the minimum current requires the control of the reference. An on-line method to perform the minimization of the current by controlling the stator flux linkage reference is presented. Also, the control of the reference above the base speed is considered. A new estimation flux linkage is introduced for the estimation of the parameters of the machine model. In order to utilize the flux linkage estimates in off-line parameter estimation, the integration methods are improved. An adaptive correction is used in the same way as in the estimation of the controller stator flux linkage. The presented parameter estimation methods are then used in aself-commissioning scheme. The proposed methods are tested with a laboratory drive, which consists of a commercial inverter hardware with a modified software and several prototype PMSMs.

Toimitusketjun kehittäminen prosessiteollisuudessa

Diplomityön tavoitteena oli erään prosessiteollisuuden yrityksen toimitusketjun kehittäminen pääasiakkaan toimitusten osalta. Ongelmana olivat epäoptimaalinen tuotannon lajinvaihto ja toimitusketjun jakelutoimintojen tehottomuus asiakkaan tilausmäärien huonon ennustettavuuden vuoksi. Työssä keskityttiin tuotannon lajinvaihto- ja jakelutoimintoihin sekä niiden kustannusten määrittämiseen toimintolaskennan avulla. Päätavoitteena oli mallintaa Excel-pohjainen työkalu, joka soveltuu tuotannon lajinvaihdon, kuljetusten ja jakeluvarastoinnin karkeasuunnitteluun tarpeiden ja kapasiteetin yhteensovittamiseksi sekä em. kustannusten määrittämiseksi. Työkalua voidaan käyttää myös analysointityökaluna simuloimalla kustannuksia eri toimintavaihtoehdoilla ja tarkastelemalla kustannusten suhdetta toisiinsa. Työkalun avulla laskettiin tuotantotiheyden, kuljetuseräkoon ja tuotantoerien lukumäärän kustannusvaikutukset. Edellytyksenä työkalun käytölle suunnittelussa ja analysoinnissa ovat viikkokohtaiset kysyntäennusteet, joiden saamiseksi ehdotetaan yhteistyön kehittämistä asiakkaan kanssa. Työkalua voidaan jatkossa käyttää myös apuna erään tietojärjestelmän syöttötietojen määrittelyssä.

EDI-järjestelmän käyttöönottoprosessi pienessä tukkuliikkeessä

Työn tavoitteena oli auttaa yritystä ensimmäisessä EDI-projektissa ja dokumentoida prosessia tulevaisuutta varten. Työn tarkoitus on toimia oppaana yrityksen seuraavissa EDI-projekteissa. Ensin luotiin kirjallisuuden avulla kokonaiskuva EDIstä ja EDI-järjestelmistä. Tämän jälkeen pyrittiin luomaan kuva EDIn mahdollisista vaikutuksista yritykseen, esimerkiksi siitä saatavista hyödyistä ja aiheutuvista ongelmista ja kustannuksista. Yrityksen EDI-projektin etenemisestä pyrittiin kirjaamaan ylös tärkeimmät vaiheet. Prosessia vietiin eteenpäin lyhyissä pätkissä, joiden väliin jäi pitkiäkin aikoja. Lisäksi dokumentoitiin yrityksen tulevaa EDI-järjestelmää ja käytettäviä tekniikoita. Yritys osti EDI-järjestelmänsä valmiina, mutta jonkin verran räätälöintiä jouduttiin tekemään niin EDI-järjestelmään kuin toiminnan-ohjausjärjestelmäänkin. Ongelmia teknisessä toteutuksessa tuli vastaan, mutta ne olivat aina selvitettävissä. Yrityksessä selvitettiin myös perinteisin tavoin käydyn kauppatapahtuman kulkua ja toimintatapoja. Tämän jälkeen mietittiin, miten EDI tulee muuttamaan prosessia. Huomattiin kuitenkin, että vaikutusten miettiminen ennen EDIn käyttöönottoa on melko vaikeaa. Tulevaisuutta ajatellen kartoitettiin mahdollisuuksia EDI-järjestelmien käyttöön yrityksen muiden asiakkaiden ja kahden toimittajan kanssa. Mahdollisuuksia EDIn laajentamiseen löytyi molempiin suuntiin.

Pitkäketjuisten keteenien valmistusreaktiot ja kinetiikka.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia pitkäketjuisten rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) valmistusreaktioiden kinetiikkaa. Työn tavoitteena oli saada mittaustuloksia, joiden perusteella voitaisiin kehittää reaktioille kineettinen kineettinen malli ja suorittaa valmistusprosessien alustava optimointi. Teoreettisessa osassa on selvitetty rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) eri valmistustapoja. Lisäksi on perehdytty tarkemmin rasvahappokloridien dehydrohalogenointireaktioiden reaktiomekanismeihin ja valmistusprosessin problematiikkaan. Kokeellisessa osassa tutkittiin rasvahappokloridien valmistusta klooraamalla öljyhappoa 30 mol-% fosforitrikloridiylimäärällä lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Alkyyliketeenidimeerien valmistusta tutkittiin dehydrohalogenoimalla palmitiini- ja öljyhappokloridia 0-30 mol-% trietyyliamiiniylimäärällä inertissä liuottimessa, lämpötiloissa 45 ja 50OC. Reaktiot toteutettiin puolipanosreaktiona, joissa reaktioastiassa olevaan reagenssin ja liuottimen seokseen lisättiin lähtöaine tasaisena massavirtana. Reaktioiden etenemistä seurattiin FT-IR- ja GC-analyysien avulla. Kalorimetrisilla kokeilla tutkittiin öljyhappokloridin dimeroitumisreaktion reaktiolämmön muodostumista ja UV-VIS-analyyseillä seurattiin öljyhappokloridin vanhenemista. Öljyhappokloridin valmistusreaktiolle saatiin hyvä kineettinen malli. Kineettisen mallin puutteena voidaan pitää sitä, ettei kokeissa saatu tietoa mahdollisten sivutuotteiden muodostumisesta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Happokloridien dimeroitumisreaktioiden kineettisen mallin sopivuudelle saatiin suhteellisen hyvä kuva Kuten öljyhappokloridin tapauksessa, myöskään AKD:n valmistusreaktioissa syntynyt sivutuotteita, joten niiden osuutta oletettuun kineettiseen malliin ei tunneta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45 ja 50OC.

Mekanisoidun hitsauksen käyttö ydinvoimalaitoksella

Diplomityössä päätavoitteena oli selvittää kuinka mekanisointia voitaisiin hyödyntää Fortum Power & Heat Oy:n Loviisan voimalaitoksen hitsauksissa. Työn osatavoitteisiin kuului mm. tutkia saadaanko mekanisoinnin käytön seurauksena parannettua laatua pienennettyä säteilyannoksia tai kustannuksia. Käytännön esimerkkinä oli pääkiertopumpun pesän tiivistepinnan korjaushitsaus. Teoriaosuus käsittelee nykyaikaisia hitsausmenetelmiä sekä hitsauksen mekanisoinnista ja automatisoinnista saatavia etuja. Käytännön osuudessa käytiin läpi Loviisan voimalaitoksen mekanisoidun hitsauksen historia ja hitsauksen nykytila ja tulevaisuus. Tulevaisuuden tarkastelussa kartoitettiin kohteita missä mekanisoinnin käytöstä saataisiin hyötyä ja mietittiin miten kyseinen kohteen mekanisointi voitaisiin toteuttaa. Tarkastelujen perusteella Loviisan voimalaitokselta löytyi kolme kohdetta, jossa hitsauksen mekanisointi olisi järkevä toteuttaa tavoitteiden puitteissa. Mekanisoitavissa olevat kohteet olivat putkiston hitsaus, suurien säiliöiden vuorauksien hitsaus ja suurien tiivistepintojen pinnoitushitsaus. Pääkiertopumpun pesän tiivistepinnan hitsaukselle löydettiin kolme laitteistovaihtoehtoa, joiden pohjalta lopullinen päätös voidaan tehdä.

Kaukolämpöjärjestelmän suunnittelu Liljendalin kunnassa

Tämän työn tavoitteena on löytää suositeltavat mitoitusarvot Liljendalin kunnan kaukolämpöjärjestelmään. Kirjallisuuden perusteella tarkastellaan kaukolämpö-järjestelmän suunnittelua ja mitoitusta sekä lämmön hinnoittelua ja niistä annettuja määräyksiä, suosituksia ja ohjeita. Työssä käsitellään mahdollisuuksia ja keinoja kaukolämmityksen siirtolämpötilojen pienentämiseen. Lisäksi vertaillaan nykyarvomenetelmällä laskemalla kaukolämpöjärjestelmän siirtokustannuksia eri mitoituslämpötiloilla, putkikoolla ja eristyspaksuuksilla. Lämmön myyntihinnalle on tehty tariffiehdotus. Lopuksi on esitetty lämpökeskuksen hankintaa koskevia tietoja. Laskennan tuloksena havaittiin, että siirtolämpötilojen, putkikoon ja eristyspaksuuden oikealla valinnalla voidaan säästää lämmönsiirron kustannuksissa. Laskelmien perusteella suositellaan Liljendalin kunnan kaukolämpöjärjestelmän mitoituslämpötiloiksi 100/50°C ja eristyspaksuudeksi III-luokan eriste. Putkikoon oikealla valinnalla voidaan säästää merkittävästi varsinkin, kun kyseessä on lyhyt siirtoetäisyys. Putkikoon valinnassa on kuitenkin huomioitava mahdolliset tulevaisuuden laajennukset verkossa ja kulutuksen kasvu.

Ympäristöjärjestelmien kehittäminen rakennustuotealan yrityksen Keski-Euroopan toimipaikoissa

Tämän diplomityön tavoitteena oli antaa kehittämisehdotuksia, joilla voidaan parantaa rakennustuotealan yrityksen ympäristöjärjestelmien kustannustehokkuutta sekä ympäristöpolitiikkaan liittyvän jatkuvan parantamisen yhtenäistä toteutumista eri toimipaikoilla. Lähtökohtana olivat havainnot siitä, että melko pienissä toimipaikoissa laatu- ja ympäristöasiat kattavan toimintajärjestelmän rakentaminen ja ylläpitäminen vie paljon resursseja. Lisäksi selvitettiin uuden ISO 14001-standardiehdotuksen mahdollisia vaikutuksia käytössä oleviin ympäristöjärjestelmiin. Tutkimusmenetelminä käytettiin eri sertifiointielimille tehtyä haastattelua, toimipaikkojen ympäristövastaaville lähetettyä kyselyä, verkkosivuille kohdistettua kilpailijaseurantaa sekä selvitystä uuden ISO 14001- standardiehdotuksen muutoksista. Eri toimipaikkojen ympäristöjärjestelmien yhdistäminen saman sertifikaatin alle oli kaikkien sertifiointielinten edustajien mielestä hyvä tapa vähentää järjestelmien ulkoisesta valvonnasta aiheutuvia kustannuksia ja parantaa järjestelmien tehokkuutta. Ulkoisten kustannusten aleneminen on noin yksikolmasosa, joka syntyy ensinnäkin sertifikaattimaksujen alenemista ja toisaalta sertifiointipäivien vähenemisestä. Sertifikaattimaksut alenevat, koska yhdistetyssä järjestelmässä sertifikaatteja on vähemmän, ja sertifiointipäivien määrä vähenee, koska yhdistetyn järjestelmän ulkoisessa valvonnassa käytetään otanta -periaatetta. Kilpailijaseurannan osalta havaittiin, että yrityksen verkkosivuilla kerrottiin kilpailijoita paremmin ympäristö- sekä laatujärjestelmistä. Kehitettävää on eri maiden verkkosivujen yhtenäisyydessä ja ympäristö- ja laatupolitiikan esittämisessä. Nämä politiikat tulee olla esillä, koska järjestelmästandardit edellyttävät politiikkojen julkisuutta. Ympäristövastaaville tehdyn kyselyn perusteella havaittiin, että tällä hetkellä toimipaikoilla käytössä olevissa ympäristäjärjestelmissä on eroavuuksia. Syynä tähän on muun muassa järjestelmien eri-ikäisyys, maiden toimipaikkojen erilainen lainsäädäntö sekä erilaiset resurssit. Kehittämistä on erityisesti ympäristönnäkökohtien tunnistamisessa ja merkittävien ympäristönäkökohtien valinnassa, ympäristöjärjestelmän tavoitteissa ja päämäärissä sekä käytettävissä indikaattoreissa. Näiden osalta tulee lisätä koulutusta ja ohjeistusta. Uuden ISO 14001 -standardin muutoksia tarkasteltaessa havaittiin, ettei se aiheuta suuria muutostarpeita nykyisiin ympäristöjärjestelmiin. Standardin suurimmat muutokset ovat tulleet tekstin rakenteeseen, joka on nyt selkeälukuista ja yhteensopivampaa ISO 9001 laatuhallintastandardin kanssa. Standardi painottaa entistä standardia enemmän tuotteista aiheutuvia ympäristönäkökohtia, mutta on muistettava, että sen vaikutukset nykyisiin ympäristöjärjestelmiin tiedetään vasta, kun sitä aletaan tulkita. Tulosten perusteella päädyttiin siihen, että ympäristöjärjestelmien yhdistäminen saman sertifikaatin alle on tehokkain tapa parantaa kustannustehokkuutta sekä parantaa ympäristöpolitiikkaan liittyvää jatkuvaa parantamista. Ulkoisten kustannusten aleminen ei ole tärkein syy järjestelmien yhdistämiseen, koska yhdistämisen alkuvaiheessa se aiheuttaa sisäisten kustannusten lisääntymistä. Jatkossa yhdistämisestä voidaan odottaa myös sisäisten kustannusten säästöjä, koska yhdistäminen vähentää päällekkäistä työtä. Yrityksen ympäristöpolitiikan mukaiseen jatkuvaan parantamiseen järjestelmien yhdistäminen vaikuttaa positiivisesti usealla tavalla, ja tätä voidaan pitää kustannussäästöjä tärkeämpänä syynä sertifikaattien yhdistämiseen. Se yhtenäistää toimintatapoja ja lisää yhteistyötä, mikä vaikuttaa ympäristöpolitiikan yhtenäiseen toteutumiseen.

Eristystekniikan kehittämisen vaikutukset

Diplomityön tavoitteena oli selvittää eristysmenetelmien ja –materiaalien vaikutukset eristyksestä aiheutuviin käyttökustannuksiin. Tavoitteena oli selvittää nykyisistä eristeistä aiheutuvat lämpöhäviöt ja muut kustannukset, vertailla eri eristysmateriaaleja keskenään, löytää paras mahdollinen eristysmateriaali ja –menetelmä öljynjalostamolle ja verrata uudesta eristyksestä syntyneitä kustannuksia vanhan eristyksen aiheuttamiin kustannuksiin. Työssä selvitettiin, kuinka eristykset on tehty öljynjalostamolla, paneuduttiin huonon eristämisen aiheuttamiin ongelmiin ja pyrittiin ratkaisemaan ne. SFS –standardiin perustuvilla menetelmillä laskettiin eristysten lämpöhäviöt ja lisäksi laskettiin niistä aiheutuvat kustannukset. Materiaaleja verrattiin toisiinsa erilaisilla investointilaskentamenetelmillä. Työssä havaittiin, että nykyisten eristysten aiheuttamat lämpöhäviöt ovat niin suuret, että vanhojen eristysten uusiminen on kannattavaa. Saatavilla olevien tietojen perusteella vuorivillakouru on paras eristysmateriaali vanhaa eristystä korjattaessa. Uutta linjaa tehdessä polyuretaanilla esieristetty putki on taloudellisesti kannattavin ratkaisu.

Turbulenttisen putkivirtauksen numeerinen mallinnus.

Numeerisella mallinnuksella on tavoitteena täydentää ja korvata kokeellista tutkimusta. Tässä tutkimuksessa on mallinnettu CFX 4.1- ja CFX 4.2-ohjelmien avulla lämmönsiirtoa putken sisäpinnalla. Virtausaineena putkessa on käytetty vettä ja vesi-monopropyleeniglykoliliuosta. Tarkasteltujen virtaustapausten Reynoldsin luku vaihtelee 200 - 30000. Kun glykolipitoisuus on suuri ja liuoksen lämpötila on pieni virtaus on laminaarista ja tällöin lämmönsiirtymiskerroin on pieni. Lämmönsiirron tehostamiseksi putkeen on asennettu turbulaattorilanka. Työssä on selvitetty edellytyksiä mallintaa hydraulisesti sileässä putkessa tapahtuvaa virtausta. Reynoldsin luvun ollessa alle 2300 mallinnuksessa on käytetty laminaarimallia. Reynoldsin luvuilla 2300-30000, turbulenttisella alueella, on käytetty pienten Reynoldsin luvun k-ɛ-mallia. Malli vaatii toimiakseen tiheän laskentaverkon putken seinämän läheisyydessä. Tarkastellulla alueella virtauksen ja lämmönsiirron mallinnuksen tulokset ovat vastaavat kuin teorian perusteella lasketut ja kokeellisista mittauksista saatavat tulokset. Lämmönsiirron tehostamiseksi putkeen on asennettu turbulaattorilanka. Tässä työssä on numeerisin menetelmin (pienten Reynoldsin luvun k-ɛ-malli ja k-ɛ-malli) suoritettu laskentaa yhdellä turbulaattorilankarakenteella. Laskennan vertailuaineistona on käytetty aikaisemmasta kokeellisesta tutkimuksesta saatua mittausdataa. Kokeellisessa tutkimuksessa turbulaattorirakenteena on käytetty putken seinämällä kiertyvää turbulaattorilankaa. Todellinen kolmiulotteinen geometria osoittautui vaikeaksi mallintaa. Toimivaa mallia ei ollut mahdollista toteuttaa aikataulun puitteissa ja mallin laskentakapasiteetin tarve kasvoi liian suureksi. Lankarakenne yksinkertaistettiin tasavälein toistuvaksi riparakenteeksi, joka on helpompi mallintaa aksisymmetriaa käyttäen kaksiulotteisena. Mallin tuloksista painehäviö asettuu kirjallisuudesta saatavan vertailuaineiston kanssa samalle tasolle, mutta lämmönsiirtymiskerroin on vertailuaineistoa huomattavasti suurempi.

Prosessihyötysuhteen parantamiskohteiden kartoitus painevesireaktorityyppisessä ydinvoimalaitoksessa

Työn tavoitteena on kartoittaa painevesireaktorityyppisen ydinvoimalaitoksen prosessihyötysuhteen parantamiskohteita. Aluksi kirjallisuudesta etsitään hyötysuhteen parantamiskeinoja ideaalisessa höyryvoimalaitosprosessissa. Näistä valitaan sopivimmat tarkastelun kohteeksi todellisessa voimalaitoksessa: syöttöveden esilämmityksen tehostaminen väliottohöyryvirtausta kasvattamalla ja syöttöveden esilämmittimen lämmönsiirtopintaa lisäämällä. Tarkastelussa pyritään löytämään paras mahdollinen hyötysuhde väliottohöyrylinjojen putkikokoa sekä esilämmittimien putkien lukumäärää muuttamalla. Diskreetin optimoinnin iteraatioaskel määritetään hyötysuhteen osittaisderivaattojen avulla. Tehtäviä muutoksia simuloidaan APROS-simulointiohjelmalla, jossa käytetään Loviisan voimalaitoksesta tehtyä mallia VVER-440. Työssä havaittiin, että pelkkiä väliottohöyrylinjojen putkikokoja – ja massavirtaa – kasvattamalla Loviisan voimalaitoksen hyötysuhdetta voidaan parantaa parhaimmillaan 32,75%:sta 32,85%:iin. Syöttöveden esilämmittimien lämmönsiirtopintaa lisäämällä saadaan suurempi parannus hyötysuhteeseen: 32,75%:sta 32,99%:iin. Näissä tapauksissa muutettiin kaikkia väliottohöyrylinjoja tai syöttöveden esilämmittimien lämpöpintoja. Työssä tarkasteltiin myös joitakin pienempiä muutoskohteita, joista paras hyötysuhteen kasvu saatiin korkeapaine-esilämmittimien lämmönsiirtopintaa kasvattamalla sekä toisen väliottohöyrylinjan (RD12) ja sitä vastaavan syöttöveden esilämmittimen muutosten yhteisvaikutuksena.

Toimitusvarmuuden parantaminen yrityksen sisäistä toimintaa tehostamalla

Time’s meaning as a competitive factor has been growing significantly from 1970’s to 2000. Product life cycles have got significantly shorter, customers are not ready to keep their own inventories and fast changing markets are making it dangerous to count on forecasts. All these factors are forcing companies to shorten their lead times and answer to customer hopes on faster basis. Good delivery reliability is increasing its importance in making difference between competitors.In this thesis we get deep into KWH Pipe Ltd. Finland’s, and especially Vaasa factory’s, delivery reliability problems. Target is to find causes, which are causing problems in delivery reliability. In year 2007 has delivery reliability been 87 %, as management has set target in 95 %. Delivery reliability has been quite the same for few years now, and at the same time storage values have been growing up. The causes of poor delivery reliability were searched by analyzing company’s order-delivery-process using among other things root cause analysis. Furthermore the meters, which are used in company at the moment, are analyzed and some new meters are suggested to take in use. As outcome of process analysis is a list of confirmed problems in order of priority and by using this list it is possible to decide of actions, which are taken in future to bring delivery reliability to better level.

3D-tuoteyhdistelmämallien ja mittakuvien tuottaminen PDM-järjestelmästä

Tämä diplomityö on selvitystyö mittakuvien ja kolmiulotteisten CAD-mallien tuottamisesta. Mittakuvat ja 3D-CAD-mallit halutaan Neles-tuotemerkin omaaville tuotteille. Olennaisena osana työssä on tuotetiedonhallintajärjestelmä AtonPDM, koska mittakuvia ja malleja toivottaisiin hallittavan AtonPDM-järjestelmällä. Työ tehdään Metso Automationin (MA) Flow Control (FC) –liiketoimintalinjalle. Nykyiset mittakuvat aiheuttavat ongelmia sekä MA:ssa että asiakkaille. MA:ssa mittakuvien tekeminen kestää kauemmin kuin asiakas toivoisi. Nykyisen mittakuvaohjelmiston riittämättömät ominaisuudet aiheuttavat lisätyötä mittakuvien valmistuksessa. Asiakkaille mittakuvien viivästyminen on suunnittelua hidastava tekijä. Mittakuvissa olevat virheet ja puutteet vaikeuttavat asiakkaan suunnittelutyötä ja saattavat päästä läpi tarkatuksien myös loppusuunnitelmiin, jolloin seurauksena voi olla rahallisia menetyksiä. Tämän päivän putkistosuunnittelu hoidetaan suurimmaksi osaksi 3D-CADohjelmistoilla. Suunnittelua helpotetaan ja nopeutetaan valmiilla komponenttien 3Dmalleilla, joihin on liitetty tuotetietoa. Työssä on haastateltu MA:n henkilökuntaa, CAD-järjestelmien toimittajia ja asiakkaita. Haastattelut ovat työn tärkein tiedonlähde. Teoriatietoa on selvitetty kirjoista, lehdistä ja internetistä. Teoriaosiossa käydään läpi tuotetiedonhallinta (Product Data Management, PDM), tietokanta ja parametrinen mallintaminen. Työn lopputuloksena on pyritty saamaan kuvaus siitä miten tuotetaan 3D-CAD-mallit ja mittakuvat Neles-tuotteista käyttäen tiedonlähteenä AtonPDM:ää ja millaisia 3Dmallien ja mittakuvien tulee olla. Malleja ja mittakuvia tuottavaan järjestelmään on etsitty ratkaisuja CAD-ohjelmistoista. Ratkaisuja on verrattu keskenään ominaisuuksien, joustavuuden ja AtonPDM yhteensopivuuden perusteella.

Täysmoduuli- ja semimoduulihyttien vertailu laivassa NB 1361

Tämän insinöörityön tavoitteena oli vertailla täysja semimoduulihyttien tarkoituksenmukaista käyttöä laivassa NB 1361. Moduulihyttejä on käytetty Helsingin telakalla jo pitkään, mutta enenevässä määrin halutaan siirtyä täysmoduulihyttien käyttöön. Nykyään kokoonpanotelakan on kehityttävä lisääntyvässä määrin siihen suuntaan, että telakalla asennetaan valmiit materiaalit, komponentit ja esivalmisteet. Laiva NB 1361:ssä telakan omilla hyttialueilla ei tarvitse käyttää semimoduulihyttejä asennusajan ja kustannusten säästämiseksi verrattuna täysmoduulihytteihin. Aker Yards Cabins saavuttaa omilla hyttialueillaan hyötyä käyttämällä semimoduulihyttejä oikeissa paikoissa verrattuna täysmoduulihytteihin. Vertailu osoittaa, että semimoduulihytti säästää aikaa ja kustannuksia, kun sitä käytetään oikeassa paikassa oikeaan aikaan. Täysmoduulihytti on sisustussuunnittelun ja tuotannonohjauksen lähtökohta laivan suunnittelun aloituksesta lähtien, mutta semimoduulihytin käyttöä tulee miettiä, kun muut työt kuin hyttiasennukset pitkittävät hyttialueiden valmistumista.

The effects of some variables on CO2 laser-MAG hybrid welding

The CO2-laser-MAG hybrid welding process has been shown to be a productive choice for the welding industry, being used in e.g. the shipbuilding, pipe and beam manufacturing, and automotive industries. It provides an opportunity to increase the productivity of welding of joints containing air gaps compared with autogenous laser beam welding, with associated reductions in distortion and marked increases in welding speeds and penetration in comparison with both arc and autogenous laser welding. The literature study indicated that the phenomena of laser hybrid welding are mostly being studied using bead-on-plate welding or zero air gap configurations. This study shows it very clearly that the CO2 laser-MAG hybrid welding process is completely different, when there is a groove with an air gap. As in case of industrial use it is excepted that welding is performed for non-zero grooves, this study is of great importance for industrial applications. The results of this study indicate that by using a 6 kW CO2 laser-MAG hybrid welding process, the welding speed may also be increased if an air gap is present in the joint. Experimental trials indicated that the welding speed may be increased by 30-82% when compared with bead-on-plate welding, or welding of a joint with no air gap i.e. a joint prepared as optimum for autogenous laser welding. This study demonstrates very clearly, that the separation of the different processes, as well as the relative configurations of the processes (arc leading or trailing) affect welding performance significantly. These matters influence the droplet size and therefore the metal transfer mode, which in turn determined the resulting weld quality and the ability to bridge air gaps. Welding in bead-onplate mode, or of an I butt joint containing no air gap joint is facilitated by using a leading torch. This is due to the preheating effect of the arc, which increases the absorptivity of the work piece to the laser beam, enabling greater penetration and the use of higher welding speeds. With an air gap present, air gap bridging is more effectively achieved by using a trailing torch because of the lower arc power needed, the wider arc, and the movement of droplets predominantly towards the joint edges. The experiments showed, that the mode of metal transfer has a marked effect on gap bridgeability. Transfer of a single droplet per arc pulse may not be desirable if an air gap is present, because most of the droplets are directed towards the middle of the joint where no base material is present. In such cases, undercut is observed. Pulsed globular and rotational metal transfer modes enable molten metal to also be transferred to the joint edges, and are therefore superior metal transfer modes when bridging air gaps. It was also found very obvious, that process separation is an important factor in gap bridgeability. If process separation is too large, the resulting weld often exhibits sagging, or no weld may be formed at all as a result of the reduced interaction between the component processes. In contrast, if the processes are too close to one another, the processing region contains excess molten metal that may create difficulties for the keyhole to remain open. When the distance is optimised - i.e. a separation of 0-4 mm in this study, depending on the welding speed and beam-arc configuration - the processes act together, creating beneficial synergistic effects. The optimum process separation when using a trailing torch was found to be shorter (0-2 mm) than when a leading torch is used (2-4 mm); a result of the facilitation of weld pool motion when the latter configuration is adopted. This study demonstrates, that the MAG process used has a strong effect on the CO2-laser-MAG hybrid welding process. The laser beam welding component is relatively stable and easy to manage, with only two principal processing parameters (power and welding speed) needing to be adjusted. In contrast, the MAG process has a large number of processing parameters to optimise, all of which play an important role in the interaction between the laser beam and the arc. The parameters used for traditional MAG welding are often not optimal in achieving the most appropriate mode of metal transfer, and weld quality in laser hybrid welding, and must be optimised if the full range of benefits provided by hybrid welding are to be realised.

Fluid flow in T-junction of pipes

The aim of this work is to study flow properties at T-junction of pipe, pressure loss suffered by the flow after passing through T-junction and to study reliability of the classical engineering formulas used to find head loss for T-junction of pipes. In this we have compared our results with CFD software packages with classical formula and made an attempt to determine accuracy of the classical formulas. In this work we have studies head loss in T-junction of pipes with various inlet velocities, head loss in T-junction of pipes when the angle of the junction is slightly different from 90 degrees and T-junction with different area of cross-section of the main pipe and branch pipe. In this work we have simulated the flow at T-junction of pipe with FLUENT and Comsol Multiphysics and observed flow properties inside the T-junction and studied the head loss suffered by fluid flow after passing through the junction. We have also compared pressure (head) losses obtained by classical formulas by A. Vazsonyi and Andrew Gardel and formulas obtained by assuming T-junction as combination of other pipe components and observations obtained from software experiments. One of the purposes of this study is also to study change in pressure loss with change in angle of T-junction. Using software we can have better view of flow inside the junction and study turbulence, kinetic energy, pressure loss etc. Such simulations save a lot of time and can be performed without actually doing the experiment. There were no real life experiments made, the results obtained completely rely on accuracy of software and numerical methods used.