Kaksiakselisen välijäähdytyksellä, välipoltolla ja rekuperaattorilla varustetun mikrokaasuturbiinin osakuormahyötysuhteen säilyvyyden optimointi

Työssä pyrittiin etsimään differentiaalievoluutioalgoritmilla kaksiakseliselle, välijäähdytyksellä, välipoltolla ja rekuperaattorilla varustetulle mikrokaasuturbiinille sellaiset kompressorien painesuhteet ja rekuperaattorin rekuperaatioaste, että saavutettaisiin mandollisimman hyvä osakuormahyötysuhteen säilyvyys. Osakuormatehon säätömenetelmäksi oli valittu pyörimisnopeussäädön ja turbiinien sisääntulolämpötilan alentamisen yhdistelmä, jossa generaattorilla varustetun akselin pyörimisnopeus sekä molempien turbiinien sisääntulolämpötilat olivat toisistaan riippumatta vapaasti säädettävissä. Työssä löydettiin optimaalinen säätömenetelmien yhdistelmä, jolla saavutetaan parempi osakuormahyötysuhteen säilyvyys, kuin millään käytetyistä menetelmistä yksinään. Lisäksi havaittiin, ettei optimaalinen säätömenetelmä merkittävästi riipu koneikolle valituista suunnittelupisteen parametreista. Osakuormahyötysuhteen säilyvyyden kannalta optimaalinen koneikko ei merkittävästi poikennut suunnittelupisteen hyötysuhteen kannalta optimaalisesta.

Non-Linear Journal Bearing Model for Analysis of Superharmonic Vibrations of Rotor Systems

A rotating machine usually consists of a rotor and bearings that supports it. The nonidealities in these components may excite vibration of the rotating system. The uncontrolled vibrations may lead to excessive wearing of the components of the rotating machine or reduce the process quality. Vibrations may be harmful even when amplitudes are seemingly low, as is usually the case in superharmonic vibration that takes place below the first critical speed of the rotating machine. Superharmonic vibration is excited when the rotational velocity of the machine is a fraction of the natural frequency of the system. In such a situation, a part of the machine’s rotational energy is transformed into vibration energy. The amount of vibration energy should be minimised in the design of rotating machines. The superharmonic vibration phenomena can be studied by analysing the coupled rotor-bearing system employing a multibody simulation approach. This research is focused on the modelling of hydrodynamic journal bearings and rotorbearing systems supported by journal bearings. In particular, the non-idealities affecting the rotor-bearing system and their effect on the superharmonic vibration of the rotating system are analysed. A comparison of computationally efficient journal bearing models is carried out in order to validate one model for further development. The selected bearing model is improved in order to take the waviness of the shaft journal into account. The improved model is implemented and analyzed in a multibody simulation code. A rotor-bearing system that consists of a flexible tube roll, two journal bearings and a supporting structure is analysed employing the multibody simulation technique. The modelled non-idealities are the shell thickness variation in the tube roll and the waviness of the shaft journal in the bearing assembly. Both modelled non-idealities may cause subharmonic resonance in the system. In multibody simulation, the coupled effect of the non-idealities can be captured in the analysis. Additionally one non-ideality is presented that does not excite the vibrations itself but affects the response of the rotorbearing system, namely the waviness of the bearing bushing which is the non-rotating part of the bearing system. The modelled system is verified with measurements performed on a test rig. In the measurements the waviness of bearing bushing was not measured and therefore it’s affect on the response was not verified. In conclusion, the selected modelling approach is an appropriate method when analysing the response of the rotor-bearing system. When comparing the simulated results to the measured ones, the overall agreement between the results is concluded to be good.

Occlusal and dentofacial characteristics of the deciduous dentition and treatment effects of the eruption guidance appliance in the early mixed dentition

The aim of this investigation was to analyze the dental occlusion in the deciduous dentition, and the effects of orthodontic treatment carried out in the early mixed dentition with the eruption guidance appliance. The deciduous occlusion and craniofacial morphology of 486 children (244 girls and 242 boys) were investigated at the onset of the mixed dentition period (mean age 5.1 years, range 4.0-7.8 years). Treatment in the treatment group and follow-up in the control group were started when the first deciduous incisor was exfoliated (T1) and ended when all permanent incisors and first molars were fully erupted (T2). The mean age of the children was 5.1 years (SD 0.5) at T1 and 8.4 years (SD 0.5) at T2. Treatment was carried out with the eruption guidance appliance. Occlusal changes that took place in 167 children were compared with those of 104 untreated control children. Pre- and post-treatment cephalometric radiographs were taken, and the craniofacial morphology of 115 consecutively treated children was compared with that of 104 control children. The prevalence of malocclusion in the deciduous dentition was 68% or 93% depending on how the cut-off value between the acceptable and non-acceptable occlusal characteristic was defined. The early dentofacial features of children with distal occlusion, large overjet and deepbite differed from those with normal occlusion. However, the skeletal pattern of these three malocclusions showed considerable similarity each being characterized by a retrusive mandible, small maxillo-mandibular difference, convex profile, retrusive lower incisors, and large interincisal angle. In the treatment group, overjet and overbite decreased significantly from T1 to T2. Following treatment, a tooth-to-tooth contact was found in 99% of the treated children but only in 24% of the controls. A Class I molar relationship was observed in 90% of the children in the treatment group, and in 48% in the control group. Good alignment of the incisors was observed in 98% of the treated children, whereas upper crowding was found in 32% and lower crowding in 47% of the controls. A significant difference between the groups was found in the mandibular length, midfacial length and maxillo-mandibular differential. The occlusal correction, brought about by the eruption guidance appliance, was achieved mainly through changes in the dentoalveolar region of the mandible. In addition, the appliance seemed to enhance the growth of the mandible. Treatment in the early mixed dentition using the eruption guidance appliance is an effective method to normalize occlusion and reduce further need of orthodontic treatment. Only few spontaneous corrective changes can be expected without active intervention.

Liiketoimintastrategisten vaatimusten syntyminen ja niiden toteutumisen arviointi keskisuurten yritysten toiminnanohjausjärjestelmähankkeissa. Tapaustutkimus kolmesta teollisuusyrityksestä ja aineistolähtöinen teoria

Tietojärjestelmien strateginen kehittäminen on ollut niin liike-elämän kiinnostuksen kuin akateemisen tutkimuksenkin kohteena jo pitkään. Aihe on edelleen ajankohtainen, eikä ajankohtaisuus osoita laantumisen merkkejä. Valtaosa tutkimuksesta on kohdistunut suuryrityksiin ja jonkin verran pk-yrityksiin yhtenä ryhmänä. Tutkimus on kohdistunut aiheeseen tarkastelemalla onko tietojärjestelmien ja liiketoimintastrategian välillä yhteyttä, ja jos, onko sillä merkitystä yrityksen menestykselle. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli pureutua syvemmälle siihen tapaan, jolla yritys kytkee liiketoimintastrategiansa tietojärjestelmähankintaan. Kohdetietojärjestelmäksi tutkimuksessa valittiin toiminnanohjausjärjestelmät ja yrityskooksi keskisuuret yritykset. Toiminnanohjausjärjestelmän valintaa voidaan perustella sen kattavuudella yrityksen toiminnassa eri sidosryhmien suunnasta katsottaessa. Keskisuuret yritykset valittiin osittain sen vuoksi, koska niistä ei ole paljoakaan omaa tutkimusta, osittain sen vuoksi, että niiden luonne kehityspolun epäjatkumokohdassa haluttiin nostaa esille. Tutkimuksen empiirinen osa pohjautuu kolmeen tutkimustapaukseen, kolmen keskisuuren yrityksen toiminnanohjaushankkeeseen. Tapausyritysten liiketoiminta- ja ITjohtoa haastateltiin, ja lisäksi käytettiin kaikkea saataville ollutta kirjallista arkistoaineistoa. Tutkimuksen päämenetelmä oli Grounded Theory (GT). Tutkimustavassa ei, poiketen useista muista laadullisista tutkimustavoista, ole ennalta määrättyä viitekehystä, vaan tutkimus lähtee liikkeelle ns. puhtaalta pöydältä ilman esioletuksia luoden tutkimusprosessin kuluessa uutta teoriaa. Tutkimustavan etuna voidaan pitää ennakkoluulottomuutta. Aikaisemman tutkimuksen rooli tässä tutkimuksessa oli ensinnäkin kartoittaa tutkimusaluetta ja olla johdantona tutkimukselle, toisaalta tuloksia vertailtiin aikaisempaan tutkimukseen. Tutkimusaineisto analysoitiin tarkasti. Ensin aineisto käytiin läpi koodaamalla se aineistosta esille nousseiden käsitteiden alle. Seuraavaksi saatu tulos luokiteltiin aineistosta nousseisiin luokkiin sekä muodostettiin käsitteiden ja luokkien väliset yhteydet. Lopuksi muodostumassa oleva teoria konkretisoitiin 18 hypoteesin ja hypoteesit yhdistävän mallin avulla. Tutkimuksessa saatiin uutta tietoa siitä, miten vaatimusprosessi etenee ja miten keskisuuren yrityksen ominaispiirteet vaikuttavat vaatimusprosessiin. Lisäksi saatiin uutta tietoa siitä, mitkä ovat kriittisiä menestystekijöitä keskisuuren yrityksen toiminnanohjaushankkeessa. Keskisuuretyritykset näyttävät tämän tutkimuksen aineiston perusteella osaavan asettaa vaatimuksia toiminnanohjausjärjestelmälle liiketoimintastrategian, prosessikuvausten ja toiminnanohjausjärjestelmien tarjoamien mahdollisuuksien suunnista. Vaatimusten toteutumisenarviointi on keskisuurilla yrityksillä epäsystemaattista, kuten aikaisemmassa tutkimuksessa on todettu olevan myös suurilla yrityksillä. Resurssivaje vaikeuttaa toiminnanohjausjärjestelmän liiketoimintastrategisten vaatimusten toteutumista. Tutkimusaineiston perusteella voidaan päätellä, että keskisuurissa yrityksissä – huolimatta siitä, että niissä on olemassa prosessikuvaukset – ei ole varsinaista prosessiajattelua tai prosessijohtamista. Keskisuuret yritykset eivät tämän tutkimuksen aineiston perusteella näytä muodostavan poikkeusta, vaan mittariston käyttö on epäkypsää, eikä mittaristoa pystytä hyödyntämään tietojärjestelmähankkeen tukena. Tulosten pohjalta voidaan arvioida, että strategisen johtamisen komponentit ovat keskisuuressa yrityksessä toisistaan irrallisia. Vaikka toiminnanohjaushankkeen vaatimuksia asetettaessa liiketoimintastrategia on vahvasti mukana, jää vaatimuksenasettelu karkealle tasolle, eikä konkretisoidu prosesseihin ja mittarointiin. Sen seurauksena toiminnanohjausjärjestelmästä ei saada kaikkea sitä hyötyä ja tukea liiketoimintastrategialle, mikä olisi mahdollista. Tutkimuksessa tuli myös esille resurssi- ja osaamispuutteen haittavaikutuksia keskisuurten yritysten toiminnanohjaushankkeiden vaatimusprosessissa. Puutteet yhdistettynä hajallaan oleviin strategisen johtamisen komponentteihin muodostavat yhdessä vaikean lähtökohdan strategiselle toiminnanohjaushankkeelle.

Varavoimalaitosten pimeäkäynnistysmahdollisuudet

Nyky yhteiskunta tulee päivä päivältä riippuvaisemmaksi sähköstä ja sen luotettavasta siirrosta ja jakelusta. Suurhäiriö kantaverkossa on erittäin epätodennäköinen, mutta sen mahdollisuutta ei koskaan voida kokonaan rajata pois. Suurhäiriön seuraukset ovat erittäin vakavat ja yhteiskäytön palautus häiriön jälkeen voi pitkittyä. Diplomityössä käsitellään kantaverkkoyhtiö Fingrid Oyj:n kaasuturpiinivaravoimalaitoksia ja niiden ominaisuuksia kantaverkon suurhäiriössä. Varavoimalaitosten pimeäkäynnistysvalmiudet tarkastettiin ja niissä suoritettiin koeajoja, jotka sisälsivät jatkuvan ja dynaamisen tilan koeajo osuudet. Yhdessä laitosyksikössä tehtiin myös pimeäkäynnistys ja saarekekoeajo. Koeajojen perusteella saatiin arvokasta perustietoa kaasuturpiinilaitosten ominaisuuksista ja mahdollisuuksista toimia pimeäkäynnistystilanteissa. Varavoimalaitosten matemaattista mallintamista yksinkertaisella teollisuuskaasuturpiinilaitoksen mallilla kokeiltiin siinä kuitenkaan onnistumatta. Kokemusten perusteella esitetään keskeisimmät havainnot ja ehdotukset kevyen, moniakselisen kaasuturpiinilaitoksen mallintamiseksi.

Performance Evaluation and Calibration of Machine Vision Measurement

This thesis presents the calibration and comparison of two systems, a machine vision system that uses 3 channel RGB images and a line scanning spectral system. Calibration. is the process of checking and adjusting the accuracy of a measuring instrument by comparing it with standards. For the RGB system self-calibrating methods for finding various parameters of the imaging device were developed. Color calibration was done and the colors produced by the system were compared to the known colors values of the target. Software drivers for the Sony Robot were also developed and a mechanical part to connect a camera to the robot was also designed. For the line scanning spectral system, methods for the calibrating the alignment of the system and the measurement of the dimensions of the line scanned by the system were developed. Color calibration of the spectral system is also presented.

Taloushallinnon toimintatapojen ja laskentajärjestelmien integroiminen perustajarakennuttamisprosessiin

Työn tavoitteena on tuottaa kehitysehdotuksia kohdeyrityksen perustajarakennuttamisprosessiin. Toiminnan tarkastelun painopiste on taloushallinnossa ja tietojärjestelmissä. Prosessin analysoimisessa hyödynnetään liiketoimintaprosessikuvausta, jossa eritellään yksilöiden sekä järjestelmien toimintaa. Työn teoriaosuudessa tarkastellaan prosesseja ja niiden kuvaamista, talousohjausta sekä rakennuttamisliiketoimintaa yleisesti. Synteesiosuudessa prosessin kulku analysoidaan. Prosessin tarkastelussa keskitytään prosessin sopimusvaiheeseen sekä taloushallinnon ja tietojärjestelmien toteutukseen. Analyysin perusteella esitetään toiminnan keskeiset ongelmakohdat. Toiminnan ongelmat jakautuvat kolmelle tasolle: operatiiviseen toimintaan, taloushallinnon toteutukseen sekä tietojärjestelmäratkaisuihin. Operatiivisella tasolla ongelmat liittyvät yksilöiden toimintaan ja taloushallinnossa etenkin kustannusten kohdistamiseen. Tietojärjestelmien avulla yhdistetään operatiivinen ja taloushallinnollinen taso toisiinsa. Työssä esitettyjen ratkaisuehdotusten avulla kohdeyritys voi kehittää prosessia kokonaisuutena.

Strategic Orientation of Knowledge Management: Influence on Company's Performance

Nowadays, the huge part of the most important research is done in the area of interaction of two or more fields of research. They open doors for new ideas and help to find that was not possible to find before, explain simple things, which was missed because of narrow vision. This research investigates the interconnection of strategy study and knowledge management. Well-known researches (e.g. Michael Zack, 2003) point out that organization should align its' knowledge management to strategy to gain success. But this is not well developed area yet. This research contributes to the growing knowledge of knowledge management - strategy alignment. The research tests the relation between strategic orientation of knowledge management and performance of the company. It also investigates the nature of strategy typology influence on strategic orientation of knowledge management. These two points have critical importance for development of this area. Moreover, it has management implication for those practitioners, who cares about sustainable success of their company based on knowledge.

Pumppukäyttöjen energiankulutuksen määrittäminen prosessimittauksia käyttäen

Pumppukäytöt vastaavat noin neljännestä Euroopan alueen sähkömoottoreissa kuluvasta energiasta. Energian hinnan nousun vuoksi energian säästäminen ja energiatehokkuus ovat nousseet tärkeään asemaan paljon energiaa kuluttavassa teollisuudessa. Pumppukäyttöjen hyötysuhteen parantaminen on noussut olennaiseen osaan paperi- ja kartonkiteollisuuden energiatehokkuustarkasteluissa. Tässä työssä tarkastellaan kartonkikoneen pumppukäyttöjen toiminnan energiatehokkuutta moottorin virtamittausten perusteella. Analyysi perustuu moottorin akselitehon määrittämiseen ja sen perusteella tehtävään pumpun toimintapisteen laskentaan. Työssä esitellään käytetyt estimointimenetelmät ja niillä saadut tulokset kartonkikoneen pumppukäytöille. Lisäksi työssä arvioidaan kolmen yksittäisen pumppukäytön energiankulutuksen säästöpotentiaalia. Työssä käytettyä menetelmää voidaan käyttää sekä vakio- että vaihtonopeuspumppukäyttöjen toiminnan ja hyötysuhteen analysointiin.

Polttomoottorivoimalan energiatehokkuuden parantaminen hukkalämpövirtojen sähköksi muunnolla

Tämä diplomityö on osa FCEP hankeen Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa tehtävää tutkimusta polttomoottoreiden energiatehokkuuden parantamisesta. Työn tavoitteena on saada tutkimustietoa polttomoottoreiden hukkalämpövirtojen hyödyntämisestä sähköntuotannossa. Tavoitteena on kartoittaa polttomoottorin hukkalämpövirtojen sähköksi muunnon potentiaalia valituilla menetelmillä ja tekniikoilla. Työssä tarkasteltavaksi moottoriksi valittiin DF- monipolttoainemoottori. DF-moottorin polttoaineena voidaan käyttää joko kaasua tai polttoöljyä. Laskennat suoritettiin moottorin valmistajan antamien hukkalämpövirtojen arvojen ja moottorin lämpötaseen avulla. Laskennan perusperiaatteena oli vesihöyryprosessin ja ORC-prosessien vertailu pakokaasulämmön hyödyntämisessä sekä matalalämpöisten hukkalämpövirtojen hyödyntäminen ORC-prosesseilla. Lisäksi työssä tutkittiin korkealla painesuhteella ja korkealla hyötysuhteella toimivan turboahtimen vaikutusta hukkalämpövirroista saatavaan tehoon. Diplomityössä tarkasteltiin moottorin lämpötaseen mukaisten arvojen lisäksi moottorin parametrien muuttamisen vaikutusta hukkalämpövirroista saatavaan tehoon. Moottorin parametrien muuttamisen vaikutusta moottorin akselitehoon tai moottorin lämpötaseeseen ei kuitenkaan tämän tutkimuksen puitteissa tarkasteltu. Työssä saatiin arvokasta tietoa polttomoottoreiden hukkalämpövirtojen muuntamisesta sähköksi eri menetelmillä sekä moottorin energiatehokkuuden parantamisesta.

Cultural aspects of globalizing university-industry knowledge interaction in China

Previous studies of the local involvement of multinational corporation (MNC) subsidiaries focus on host-country firms and local business partners such as suppliers and customers. The role of host-country universities in the same context of innovation networks is neglected. Furthermore, there are many organizational culture- and knowledge-related differences between universities and companies, and this is likely to pose additional challenges for successful collaboration. Early university-industry (U-I) studies have primarily been limited within a national boundary, being concerned with a single level of culture (i.e., at an organizational level) and one-way knowledge transfer from university to industry. Research on more dynamic knowledge interaction in multinational settings is lacking. This is particularly true in the business context of China. In today’s globalizing and rapidly changing organizations, addressing cultural differences and clashes is an everyday reality, and inter-cultural U-I collaboration is becoming a key asset for gaining global competitiveness. This study deals with Finnish MNC subsidiaries’ research collaboration with Chinese universities. It aims to explore the essence of such U-I collaboration and knowledge interaction, uncovering the deep functioning mechanisms of culture underlying effective collaborative knowledge creation and innovation. The study reviews critically different bodies of literature including knowledge management theories and studies, U-I collaboration and knowledge interaction, and cross-cultural research in terms of organizational knowledge generation and utilization. It adopts a case study strategy with qualitative research methods, and data is collected through in-depth interviews and participant observation. The study presents the following major findings: 1. In the light of a comprehensive analysis of U-I collaboration, an effective matching strategy is proposed, in the assumption that good alignment of knowledge interaction strategies and approaches with their corresponding knowledge type, capability development and research task may greatly enhance the effectiveness of cross-cultural U-I collaboration and knowledge interaction. 2. It is proposed that in the Chinese MNC context more dynamic types of knowledge interaction like knowledge co-creation should be of key concern particularly when dealing simultaneously with multi-disciplinary applied research of human factors and technologies. U-I knowledge interaction, otherwise, pays attention only to the study of one-way technology and knowledge transfer. 3. It is posited that the influence of culture on collaborative knowledge interaction can be studied in a valuable way when knowledge-related variables are simultaneously taken into account. A systematic analysis of the role of knowledge in cross-cultural knowledge interaction could best be approached from multi-aspects of knowledge including not only nature, characteristics and types of knowledge but also the process of knowledge (e.g., intensifications of knowledge interaction). 4. The study demonstrates the significant role of aspects of the host-country culture (e.g., Chinese guanxi) in U-I collaboration and knowledge interaction. This is evident, for instance, in issues related to interpersonal relationships and trust, true interest and the relatedness of the research, mutual commitment and learning, communication intensity and interaction, and awareness of cultural and knowledge-related differences between collaboration partners. Theoretical and practical implications of the findings are suggested and discussed.

Insulation System in an Integrated Motor Compressor

A high-speed and high-voltage solid-rotor induction machine provides beneficial features for natural gas compressor technology. The mechanical robustness of the machine enables its use in an integrated motor-compressor. The technology uses a centrifugal compressor, which is mounted on the same shaft with the high-speed electrical machine driving it. No gearbox is needed as the speed is determined by the frequency converter. The cooling is provided by the process gas, which flows through the motor and is capable of transferring the heat away from the motor. The technology has been used in the compressors in the natural gas supply chain in the central Europe. New areas of application include natural gas compressors working at the wellheads of the subsea gas reservoir. A key challenge for the design of such a motor is the resistance of the stator insulation to the raw natural gas from the well. The gas contains water and heavy hydrocarbon compounds and it is far harsher than the sales gas in the natural gas supply network. The objective of this doctoral thesis is to discuss the resistance of the insulation to the raw natural gas and the phenomena degrading the insulation. The presence of partial discharges is analyzed in this doctoral dissertation. The breakdown voltage of the gas is measured as a function of pressure and gap distance. The partial discharge activity is measured on small samples representing the windings of the machine. The electrical field behavior is also modeled by finite element methods. Based on the measurements it has been concluded that the discharges are expected to disappear at gas pressures above 4 – 5 bar. The disappearance of discharges is caused by the breakdown strength of the gas, which increases as the pressure increases. Based on the finite element analysis, the physical length of a discharge seen in the PD measurements at atmospheric pressure was approximated to be 40 – 120 m. The chemical aging of the insulation when exposed to raw natural gas is discussed based on a vast set of experimental tests with the gas mixture representing the real gas mixture at the wellhead. The mixture was created by mixing dry hydrocarbon gas, heavy hydrocarbon compounds, monoethylene glycol, and water. The mixture was chosen to be more aggressive by increasing the amount of liquid substances. Furthermore, the temperature and pressure were increased, which resulted in accelerated test conditions. The time required to detect severe degradation was thus decreased. The test program included a comparison of materials, an analysis of the e ects of di erent compounds in the gas mixture, namely water and heavy hydrocarbons, on the aging, an analysis of the e ects of temperature and exposure duration, and also an analysis on the e ect of sudden pressure changes on the degradation of the insulating materials. It was found in the tests that an insulation consisting of mica, glass, and epoxy resin can tolerate the raw natural gas, but it experiences some degradation. The key material in the composite insulation is the resin, which largely defines the performance of the insulation system. The degradation of the insulation is mostly determined by the amount of gas mixture di used into it. The di usion was seen to follow Fick’s second law, but the coe cients were not accurately defined. The di usion was not sensitive to temperature, but it was dependent upon the thermodynamic state of the gas mixture, in other words, the amounts of liquid components in the gas. The weight increase observed was mostly related to heavy hydrocarbon compounds, which act as plasticizers in the epoxy resin. The di usion of these compounds is determined by the crosslink density of the resin. Water causes slight changes in the chemical structure, but these changes do not significantly contribute to the aging phenomena. Sudden changes in pressure can lead to severe damages in the insulation, because the motion of the di used gas is able to create internal cracks in the insulation. Therefore, the di usion only reduces the mechanical strength of the insulation, but the ultimate breakdown can potentially be caused by a sudden drop in the pressure of the process gas.

Komposiittien käyttö tämän päivän koneenrakennuksessa

Komposiitit ovat yhdistelmämateriaaleja, jotka koostuvat kahdesta tai useammasta eri materiaalista. Komposiitit ovat kiinnostavia tämän päivän koneenrakennukselle niiden korkean vahvuuden ja jäykkyyden suhteesta niiden kevyeeseen painoon nähden. Kuitulujitteisten komposiittien ja laminaattien valmistukseen on monia eri menetelmiä ja ne eroavat toisistaan lähinnä hartsin levittämistapojen sekä kuitujen asettelutapojen perusteella. Komposiittien työstäminen on vaikeaa, mikä johtuu niiden epähomogeenisesta ja anistrooppisesta laadusta ja komposiittien sisältävien lujitteiden korkeasta abrasiivisesta vaikutuksesta. Tavanomaisia työstömenetelmiä, kuten sorvausta, porausta ja jyrsimistä käytetään komposiittien työstämiseen. Kuitujen suuntaus komposiiteissa vaikuttaa paljon niiden työstämiseen. Ultraäänisen tärinän käyttäminen kuitulujitteisia komposiitteja sorvattaessa parantaa työstetyn kappaleen pinnanlaatua. Komposiittimateriaalien kiinnittäminen metalleihin eroaa selvästi muiden materiaalien kiinnittämisestä. Komposiittien yhdistämisen yhteydessä on otettava huomioon monia eri asioita, kiinnitysreikien valmistuksesta käytettäviin kiinnikkeisiin. Komposiittien kierrätys ja hävittäminen on tärkeä osa niiden elinkaarta, eikä niiden kierrätykseen ole tällä hetkellä hyviä ja kustannustehokkaita kierrätysmenetelmiä. Tällä hetkellä kierrättäminen tuleekin kalliimmaksi, kuin käytettyjen komposiittien vieminen kaatopaikalle.

Monitoring of centrifugal pump operation by a frequency converter

Centrifugal pumps are widely used in industrial and municipal applications, and they are an important end-use application of electric energy. However, in many cases centrifugal pumps operate with a significantly lower energy efficiency than they actually could, which typically has an increasing effect on the pump energy consumption and the resulting energy costs. Typical reasons for this are the incorrect dimensioning of the pumping system components and inefficiency of the applied pump control method. Besides the increase in energy costs, an inefficient operation may increase the risk of a pump failure and thereby the maintenance costs. In the worst case, a pump failure may lead to a process shutdown accruing additional costs. Nowadays, centrifugal pumps are often controlled by adjusting their rotational speed, which affects the resulting flow rate and output pressure of the pumped fluid. Typically, the speed control is realised with a frequency converter that allows the control of the rotational speed of an induction motor. Since a frequency converter can estimate the motor rotational speed and shaft torque without external measurement sensors on the motor shaft, it also allows the development and use of sensorless methods for the estimation of the pump operation. Still today, the monitoring of pump operation is based on additional measurements and visual check-ups, which may not be applicable to determine the energy efficiency of the pump operation. This doctoral thesis concentrates on the methods that allow the use of a frequency converter as a monitoring and analysis device for a centrifugal pump. Firstly, the determination of energy-efficiency- and reliability-based limits for the recommendable operating region of a variable-speed-driven centrifugal pump is discussed with a case study for the laboratory pumping system. Then, three model-based estimation methods for the pump operating location are studied, and their accuracy is determined by laboratory tests. In addition, a novel method to detect the occurrence of cavitation or flow recirculation in a centrifugal pump by a frequency converter is introduced. Its sensitivity compared with known cavitation detection methods is evaluated, and its applicability is verified by laboratory measurements for three different pumps and by using two different frequency converters. The main focus of this thesis is on the radial flow end-suction centrifugal pumps, but the studied methods can also be feasible with mixed and axial flow centrifugal pumps, if allowed by their characteristics.

Laakerivirrat kestomagneettitahtikoneissa

Diplomityössä on esitelty ja tutkittu laakerivirtailmiötä sähkökoneissa. Työn pääpaino on suurissa kestomagneettitahtikoneissa, joissa niin sanotut kiertävät laakerivirrat ovat dominoivia. Työssä on lisäksi tarkasteltu staattorin segmentoinnin aiheuttamia matalataajuisia kiertovirtoja. Laakerivirran ja akselijännitteen ehkäisyyn on esitetty sekä testattu mahdollisia ratkaisuja.