Pyörivien sähkökoneiden kotelointia koskevat standardit ja aksiaalivuokoneen jäähdytyksen kehittäminen

Tämä diplomityö on osa Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Visedo Oy:n yhteistyöprojektia. Työssä selvitetään pyörivien sähkökoneiden kotelointeja koskevia standardeja ja niiden vaikutukset koneiden suunnittelulle ja valmistukselle. Lisäksi työssä käsitellään aksiaalivuokoneen jäähdytykseen liittyviä ongelmia, kehitetään koneen nykyisiä jäähdytysratkaisuja ja ideoidaan käytettävissä olevia uusia jäähdytysmenetelmiä. Kehitysideoiden rajoitteena toimii koneelta vaadittu kotelointiluokka IP 64 – IP 68 sekä koneelle määritetty kestomagnetoitu aksiaalivuorakenne. Sähkökoneiden kotelointeja koskevien standardien asettamien vaatimusten määrittäminen tapahtui suurilta osin kirjallisuusselvityksenä. Standardien vaikutukset koneiden suunnittelulle ja valmistettavuudelle on selvitetty standardien kotelointien rakenteelle asettamien vaatimusten perusteella. Aksiaalivuokoneen jäähdytysongelmien selvittäminen, käytössä olevien jääh-dytysratkaisujen kehittäminen ja uusien menetelmien ideointi suoritettiin projektiluontoisesti yhdessä eri alojen asiantuntijoista koostuvan jäähdytystyöryhmän kanssa. Työn tuloksena laadittiin Visedo Oy:lle standardikäsikirja, jonka avulla Visedon sähkökoneiden tuoteperheeseen kuuluvien koneiden suunnitteluvaiheessa voidaan varmistaa koneiden standardienmukaisuus. Käsikirjassa on myös esitetty huomioita eri kotelointiluokkien asettamista vaatimuksista koneiden valmistukselle. Aksiaalivuokoneiden jäähdytykseen liittyen tavoitteena oli ratkaista aksiaalivuokoneisiin liittyviä jäähdytysongelmia. Työn tuloksena saa-tiin selville aksiaalivuokoneissa jäähdytyksen kehittämistä vaativat kohteet, laadittiin nykyisten jäähdytysratkaisujen parannusehdotuksia ja kehitettiin täysin uusia jäähdytysmenetelmiä.

Osavalmistuksen tuotannonohjauksen kehittäminen liikkuvia työkoneita valmistavassa yrityksessä

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää erään liikkuvia työkoneita valmistavan yrityksen osavalmistuksen tuotannonohjausta. Ohjauksen kehittämisessä otettiin huomioon myös tehtaan liityntäpinnat, eli koko tilaus- toimitusketju. Tuotannonohjauksesta oli tavoitteena kehittää visuaalinen ja mahdollisimman itseohjautuva. Työssä on selvitetty osavalmistuksen nykytilanne ja ohjauksen ongelmakohdat. Kappaleiden valmistamiseen käytettävät vaiheajat tarkastettiin ja tutkittiin tehtaalla valmistettavien merkittävien osien kohdalta. Osasta tuotteista selvitettiin myös tuotteiden valmistuksen läpäisyajat konkreettisten seurantalomakkeiden avulla. Yritykselle soveltuvin ohjausmallin runko etsittiin työn tavoitteen ja toimintaympäristön kautta. Lopulta parhaaksi valitun ohjausmallin toimivuus varmistettiin tietokoneavusteisen simuloinnin avulla. Toiminnan tehostamiseksi työssä on annettu idea myös kuinka tehtaan layoutia olisi hyvä muuttaa. Ohjausmallin käytännön toteutuksesta on työssä annettu esimerkki. Esimerkissä on huomioitu millaista visuaalista ratkaisua olisi parasta käyttää ohjauksen itseohjautuvuuden lisäämiseksi. Työssä annettu myös ideoita kuinka osien varastointia ja kotiinkutsujen tekemistä olisi hyvä parantaa sekä miten saldotietoja saisi mahdollisesti helpommin ylläpidettäväksi.

Energiapuun haketuksen ja murskauksen kustannukset

Energiapuun tuotannossa puu on hienonnettava kuljettimille ja kattilaan sopivaan kokoon. Tämä tehdään Suomessa yleensä joko metsätien varressa välivarastolla, keskitetyssä terminaalissa tai voimalaitoksella. Puu hienonnetaan joko terävillä terillä hakettamalla tai tylpemmillä työkaluilla murskaamalla. Hakkeessa on vähemmän käsittelyä haittaavia pitkiä tikkuja ja sen valmistamiseen tarvittava energia on hiukan pienempi kuin murskaimilla. Viimeksi mainitulla on merkitystä lähinnä karsittua puuta haketettaessa. Murskain puolestaan sallii enemmän epäpuhtauksia raaka-aineessa, joten esimerkiksi kantoja käsitellään vain murskaimilla. Tässä tarkastellaan erityisesti pienpuun haketuksen ja murskauksen kustannuksia. Pienpuuta saadaan nuoren metsän kunnostuksista ja ensiharvennuksista. Se voi olla joko karsimatonta kokopuuta tai karsittua rankaa. Kokonaiskustannukset pienpuun haketukselle tai murskaukselle ovat tämän tutkimuksen mukaan välivarastolla noin 3,4 euroa/MWh ja terminaalilla tai voimalaitoksella noin 2 euroa/MWh. Pääomakustannukset ovat pienpuulla tavallisesti 1-1,2 euroa/MWh, keskitetyllä terminaalilla toimittaessa noin kolmanneksen vähemmän, jos pääomalle asetetaan 10% tuottovaatimus. Työvoimakustannukset ovat 30-80 snt/MWh varaston ja laitteen koosta riippuen, käyttöenergia dieselmoottoria käytettäessä noin 50 snt/MWh, sähkömoottorilla noin 30 snt/MWh. Muut kulut, mm. huolto, ovat yhteensä 40-80 snt/MWh. Energiapuun hankinnan kokonaiskustannuksista raaka-aineen hienontamisen osuus on 10-30% puutavaran lajista ja käytetystä työmenetelmästä riippuen. Terminaaleilla ja voimalaitoksilla toimittaessa on usein kiinnitettävä huomiota melun- ja pölyntorjuntaan. Muun muassa näistä syistä saattaa kiinteä, sähkökäyttöinen murska olla sopiva sellaisiin kohteisiin, joissa käsiteltävät määrät ovat suuria ja toiminta pysyvää. Melun ja pölyn kunnollinen torjunta vaatii suuria rakenteita, joita on vaikea yhdistää liikuteltaviin laitteisiin.

Cyanobacteria from the Baltic Sea and Finnish lakes as an energy source and modulators of bioenergetic pathways

Cyanobacteria are a diverse group of oxygenic photosynthetic bacteria that inhabit in a wide range of environments. They are versatile and multifaceted organisms with great possibilities for different biotechnological applications. For example, cyanobacteria produce molecular hydrogen (H2), which is one of the most important alternatives for clean and sustainable energy. Apart from being beneficial, cyanobacteria also possess harmful characteristics and may become a source of threat to human health and other living organisms, as they are able to form surface blooms that are producing a variety of toxic or bioactive compounds. The University of Helsinki Culture Collection (UHCC) maintains around 1,000 cyanobacterial strains representing a large number of genera and species isolated from the Baltic Sea and Finnish lakes. The culture collection covers different life forms such as unicellular and filamentous, N2-fixing and non-N2-fixing strains, and planktonic and benthic cyanobacteria. In this thesis, the UHCC has been screened to identify potential strains for sustainable biohydrogen production and also for strains that produce compounds modifying the bioenergetic pathways of other cyanobacteria or terrestrial plants. Among the 400 cyanobacterial strains screened so far, ten were identified as high H2-producing strains. The enzyme systems involved in H2 metabolism of cyanobacteria were analyzed using the Southern hybridization approach. This revealed the presence of the enzyme nitrogenase in all strains tested, while none of them are likely to have contained alternative nitrogenases. All the strains tested, except for two Calothrix strains, XSPORK 36C and XSPORK 11A, were suggested to contain both uptake and bidirectional hydrogenases. Moreover, 55 methanol extracts of various cyanobacterial strains were screened to identify potent bioactive compounds affecting the photosynthetic apparatus of the model cyanobacterium, Synechocystis PCC 6803. The extract from Nostoc XPORK 14A was the only one that modified the photosynthetic machinery and dark respiration. The compound responsible for this effect was identified, purified, and named M22. M22 demonstrated a dual-action mechanism: production of reactive oxygen species (ROS) under illumination and an unknown mechanism that also prevailed in the dark. During summer, the Baltic Sea is occupied by toxic blooms of Nodularia spumigena (hereafter referred to as N. spumigena), which produces a hepatotoxin called nodularin. Long-term exposure of the terrestrial plant spinach to nodularin was studied. Such treatment resulted in inhibition of growth and chlorosis of the leaves. Moreover, the activity and amount of mitochondrial electron transfer complexes increased in the leaves exposed to nodularin-containing extract, indicating upregulation of respiratory reactions, whereas no marked changes were detected in the structure or function of the photosynthetic machinery. Nodularin-exposed plants suffered from oxidative stress, evidenced by oxidative modifications of various proteins. Plants initiated strategies to combat the stress by increasing the levels of alpha-tocopherol, mitochondrial alternative oxidase (AOX), and mitochondrial ascorbate peroxidase (mAPX).

Development of Cost Estimation with Feedback Information in EPCM Business

Target company of this study is a large machinery company, which is, inter alia, engaged in energy and pulp engineering, procurement and construction management (EPCM) supply business. The main objective of this study was to develop cost estimation of the target company by providing more accurate, reliable and up-to-date information through enterprise resource planning (ERP) system. Another objective was to find cost-effective methods to collect total cost of ownership information to support more informed supplier selection decision making. This study is primarily action-oriented, but also constructive, and it can be divided in two sections: theoretical literature review and empirical study on the abovementioned part of the target company’s business. Development of information collection is, in addition to literature review, based on nearly 30 qualitative interviews of employees at various organizational units, functions and levels at the target company. At the core of development was to make initial data more accurate, reliable and available, a necessary prerequisite for informed use of the information. Certain development suggestions and paths were presented in order to regain confidence in ERP system as information source by reorganizing work breakdown structure and by complementing mere cost information with quantitative, technical and scope information. Several methods to use the information ever more effectively were also discussed. While implementation of the development suggestions outreached the scope of this study, it was forwarded in test environment and interest groups.

Palveluliiketoiminnan CCC-varaosahankinta: Toimitusaika ja toimitusvarmuus

Tutkimuksessa tarkastellaan suomalaisen konepajakonsernin palveluliiketoiminnan varaosien CCC-hankintaa. Tutkimuksella haetaan CCC-hankinnan toimitusaikoja ja toimitusvarmuutta parantavia tekijöitä ja ratkaisuja. Tutkimus on toteutettu soveltamalla aiempia tutkimuksia, konepajakonsernin kolmen suurimman yrityksen hankinnan haastatteluja sekä 22 varaosatoimittajan haastatteluja. Erillisten tekijöiden vaikutuksia toimitusaikoihin ja toimitusvarmuuksiin on arvioitu Pearsonin korrelaatio-testeillä. Johtopäätöksiin on päädytty yhdistämällä aiempien tutkimusten tuloksia, eri toimijoille tehtyjä haastatteluja ja tekijöiden vaikutuksia keskenään. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että toimitusvarmuutta arvioitaessa tulee ottaa huomioon kolmannen osapuolen myöntämät laatusertifikaatit, toimitusaikaan sen sijaan vaikuttaa negatiivisesti eniten tuotannonohjauksen taso ja parempaan suoritukseen niin toimitusvarmuuden kuin toimitusajankin saralla voidaan päästä kehittämällä yhteistyötä ja siirtämällä entistä enemmän operatiivista vastuuta varaosatoimittajille.

Elektrol moottoriöljyjen hinnasto

kuv., 12 x 13 cm

Prislista å Elektrol motor-oil

kuv., 12 x 13 cm

Indian laakerimetallit

kuv., 11 x 14 cm

Elektrol moottoriöljyjen hinnasto

kuv., 12 x 13 cm

JNK, a versatile regulator of kinesin-1 transport and cytoskeleton dynamics

C-Jun N-terminal kinase (JNK) is traditionally recognized as a crucial factor in stress response and inducer of apoptosis upon various stimulations. Three isoforms build the JNK subfamily of MAPK; generally expressed JNK1 and JNK2 and brain specific JNK3. Degenerative potency placed JNK in the spotlight as potential pharmacological option for intervention. Unfortunately, adverse effects of potential drugs and observation that expression of only JNK2 and JNK3 are induced upon stress, restrained initial enthusiasm. Notably, JNK1 demonstrated atypical high constitutive activity in neurons that is not responsive to cellular stresses and indicated existence of physiological activity. This thesis aimed at revealing the physiological functions of JNK1 in actin homeostasis through novel effector MARCKS-Like 1 (MARCKSL1) protein, neuronal trafficking mediated by major kinesin-1 motor protein and microtubule (MT) dynamics via STMN2/SCG10. The screen for novel physiological JNK substrates revealed specific phosphorylation of C-terminal end of MARCKSL1 at S120, T148 and T183 both ex vivo and in vitro. By utilizing site-specific mutagenesis, various actin dynamics and migrations assays we were able to demonstrate that JNK1 phosphorylation specifically facilitates F-actin bundling and thus filament stabilisation. Consecutively, this molecular mechanism was proved to enhance formation of filopodia; cell surface projections that allow cell sensing surrounding environment and migrate efficiently. Our results visualize JNK dependent and MARCKSL1 executed induction of filopodia in neurons and fibroblast indicating general mechanism. Subsequently, inactivation of JNK action on MARCKSL1 shifts cellular actin machinery into lamellipodial dynamic arrangement. Tuning of actin cytoskeleton inevitably melds with cell migration. We observed that both active JNK and JNK pseudo-phosphorylated form of MARCKSL1 reduce actin turnover in intact cells leading to overall diminished cell motility. We demonstrate that tumour transformed cells from breast, prostate, lung and muscle-derived cancers upregulate MARCKSL1. We showed on the example of prostate cancer PC-3 cell line that JNK phosphorylation negatively controls MARCKSL1 ability to induce migration, which precedes cancer cell metastasis. The second round of identification of JNK physiological substrates resulted in detection of predominant motor protein kinesin-1 (Kif5). Mass spectrometry detailed analysis showed evident endogenous phosphorylation of kinesin-1 on S176 within motor domain that interacts with MT. In vitro phosphorylation of bacterially expressed kinesin heavy chain by JNK isoforms displayed higher specificity of JNK1 when compared to JNK3. Since, JNK1 is constitutively active in neurons it signified physiological aspect of kinesin-1 regulation. Subsequent biochemical examination revealed that kinesin-1, when not phosphorylated on JNK site, exhibits much higher affinity toward MTs. Expression of the JNK non-phosphorable kinesin-1 mutant in intact cells as well as in vitro single molecule imaging using total internal reflection fluorescence microscopy indicated that the mutant loses normal speed and is not able to move processively into proper cellular compartments. We identify novel kinesin-1 cargo protein STMN2/SCG10, which along with known kinesin-1 cargo BDNF is showing impaired trafficking when JNK activity is inhibited. Our data postulates that constitutive JNK activity in neurons is crucial for unperturbed physiologically relevant transport of kinesin-1 dependant cargo. Additionally, my work helps to validate another novel physiological JNK1 effector STMN2/SCG10 as determinant of axodendritic neurites dynamics in the developing brain through regulation of MT turnover. We show successively that this increased MT dynamics is crucial during developmental radial migration when brain layering occurs. Successively, we are able to show that introduction of JNK phosphorylation mimicking STMN2/SCG10 S62/73D mutant rescues completely JNK1 genetic deletion migration phenotype. We prove that STMN2/SCG10 is predominant JNK effector responsible for MT depolymerising activity and neurite length during brain development. Summarizing, this work describes identification of three novel JNK substrates MARCKSL1, kinesin-1 and STMN2/SCG10 and investigation of their roles in cytoskeleton dynamics and cargo transport. This data is of high importance to understand physiological meaning of JNK activity, which might have an adverse effect during pharmaceutical intervention aiming at blocking pathological JNK action.

Taajuusmuuttajaohjattu kestomagneettitahtikone opetuslaboratoriokäytössä

Kestomagneettien kehittyminen on mahdollistanut sähkökoneen rakentamisen perinteisistä menetelmistä poiketen ja on samalla luonut uudenlaisia ominaisuuksia ja käyttökohteita. Erityisesti kestomagneettitahtikone (PMSM) on kasvattanut suosiota hyvän hyötysuhteen ja luotettavuuden myötä. Työssä esitellään kestomagneettitahtikonetta sen rakenteen ja toimintaperiaatteen avulla. Tarkastellaan kestomagneettien kehitystä ja tulevaisuuden näkymiä. Perehdytään myös taajuusmuuttajaan, mitä käytetään yleensä kestomagneettitahtikoneen ohjaukseen. Lisäksi esitetään taajuusmuuttajan erilaisia säätötapoja. Työn kokeellisessa osuudessa yliopiston opetuslaboratorioon kehitetään koneikko, jonka avulla tutkitaan kestomagneettitahtikoneen toimintaan osana sähkökäyttöä. Työn tavoitteena on selvittää PMSM:n ominaisuuksia sekä suunnitella sähkötekniikan työkurssille soveltuva mittaussarja, mikä johdattaa opiskelijat tässä työssä käsiteltyihin aihealueisiin.

Carbon Nanotubes as Material for Supercapacitor Electrodes

Electrochemical double-layer supercapacitors have an intermediate position between rechargeable batteries, which can store high amounts of energy, and dielectric capacitors, which have high output power. Supercapacitors are widely suggested to be used in automobiles (recuperation during braking, facilitate engine starting, electric stabilization of the system), industry (forklifts, elevators), hybrid off-road machinery and also in consumer electronics. Supercapacitor electrodes require highly porous material. Typically, activated carbon is used. Specific surface area of activated carbon is approximately 1000 m2 per gram. Carbon nanotubes represent one of prospective materials. According to numerous studies this material allows to improve the properties of supercapacitors. The task of this Master‘s Thesis was to test multiwalled carbon nanotubes and become confident with the testing methods.

Prediction of 3D structure and ligand-binding properties : ABC transporters and flavodiiron proteins from Synechocystis sp. strain PCC 6803

Cyanobacteria are unicellular, non-nitrogen-fixing prokaryotes, which perform photosynthesis similarly as higher plants. The cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803 is used as a model organism in photosynthesis research. My research described herein aims at understanding the function of the photosynthetic machinery and how it responds to changes in the environment. Detailed knowledge of the regulation of photosynthesis in cyanobacteria can be utilized for biotechnological purposes, for example in the harnessing of solar energy for biofuel production. In photosynthesis, iron participates in electron transfer. Here, we focused on iron transport in Synechocystis sp. strain PCC 6803 and particularly on the environmental regulation of the genes encoding the FutA2BC ferric iron transporter, which belongs to the ABC transporter family. A homology model built for the ATP-binding subunit FutC indicates that it has a functional ATPbinding site as well as conserved interactions with the channel-forming subunit FutB in the transporter complex. Polyamines are important for the cell proliferation, differentiation and apoptosis in prokaryotic and eukaryotic cells. In plants, polyamines have special roles in stress response and in plant survival. The polyamine metabolism in cyanobacteria in response to environmental stress is of interest in research on stress tolerance of higher plants. In this thesis, the potd gene encoding an polyamine transporter subunit from Synechocystis sp. strain PCC 6803 was characterized for the first time. A homology model built for PotD protein indicated that it has capability of binding polyamines, with the preference for spermidine. Furthermore, in order to investigate the structural features of the substrate specificity, polyamines were docked into the binding site. Spermidine was positioned very similarly in Synechocystis PotD as in the template structure and had most favorable interactions of the docked polyamines. Based on the homology model, experimental work was conducted, which confirmed the binding preference. Flavodiiron proteins (Flv) are enzymes, which protect the cell against toxicity of oxygen and/or nitric oxide by reduction. In this thesis, we present a novel type of photoprotection mechanism in cyanobacteria by the heterodimer of Flv2/Flv4. The constructed homology model of Flv2/Flv4 suggests a functional heterodimer capable of rapid electron transfer. The unknown protein sll0218, encoded by the flv2-flv4 operon, is assumed to facilitate the interaction of the Flv2/Flv4 heterodimer and energy transfer between the phycobilisome and PSII. Flv2/Flv4 provides an alternative electron transfer pathway and functions as an electron sink in PSII electron transfer.

Venäjän imperiumin paluu

Venäläiset ovat eurooppalainen sivistyskansa, joka on vaikuttanut merkittävällä tavalla maailman kohtaloihin. Kommunismin kukistuttua ja Neuvostoliiton hajottua venäläiset joutuivat hämmennyksen tilaan. Kansakunnan uusi nousu alkoi maantieteellisestä, sivistykselliseltä ja historialliselta pohjalta. Länsimaille oli yllätys, ettei Venäjä seurannut läntisiä demokraattisia esikuvia, vaan lähti luomaan uutta yhteiskuntaa omaa tietään kulkien. Valtion johtoon astuivat turvallisuusmiehet, jotka määrittelivät Venäjän kehitysstrategiat ja poliittiset tavoitteet. Heidän mukaansa Venäjän federaatio on imperiumi, eikä se alistu muiden johdettavaksi. Venäjä ei hyväksy Yhdysvaltojen johtamaa yksinapaista maailmaa. Venäjän pyrkimyksenä on kohota yhdeksi tärkeäksi maailmanpolitiikan keskukseksi ja haastaa muiden vaikuttajien kuten EU:n, Kiinan, Japanin ja Intian kanssa Yhdysvaltojen johtoasema. Tavoitteeseen pääseminen edellyttää yhteiskunnan voimavarojen keskittämistä. Vuodesta 1996 lähtien poliittinen valta on keskitetty tiukasti presidentille ja hänen johtamalleen hallintokoneistolle. Vladimir Putinin johdolla yhteiskunta vakautettiin autoritaariseen tyyliin. Vuosina 2008–2012 muodollisena, joskin vaaleilla valittuna, presidenttinä oli Putinin luottomies Dmitri Medvedev. Tuolloin todellisena Venäjän johtajana toimi pääministeri Putin. Medvedevin nelivuotiskauden päätyttyä Putin jatkaa valtion johdossa presidenttinä. Taloudelliset edellytykset harjoitetulle politiikalle ovat Venäjällä itsellään. Maa on maailman ainoa suurvalta, joka on riippumaton ulkomaisista energia- ja raaka-ainelähteistä, ja vuodesta 2002 vuoden 2008 lopulle jatkunut energian ja raaka-aineiden hintojen nousu on tukenut Venäjän talouskehitystä. Lisääntyneillä tuloilla on voitu monipuolisesti kehittää yhteiskuntaa, ja väestön enemmistö on tyytyväinen harjoitettuun politiikkaan. Venäjä selvisi nopeasti vuonna 2009 maailmaa kuristaneesta taloudellisesta kriisistä ja pääsi jälleen kasvu-uralla. Suurena ongelmana on vientiteollisuuden yksipuolinen painottuminen energia- ja raaka-ainesektoreille, jolloin talous on hyvin riippuvainen maailmantalouden kehityksestä. Suurten valtion omistamien yhtiöiden hallitsema elinkeinoelämä ei myöskään ole omiaan edistämään yrittäjyyttä, joka on kaiken innovatiivisuuden perusedellytys. Valtiojohtoinen autoritaarisuus ei ole tyydyttänyt kaikkia, mutta vanhaan venäläiseen tyyliin protestit on tukahdutettu, ja ulkomaisille arvostelijoille venäläiset ovat kertoneet kehittävänsä venäläistä, ”ohjattua” demokratiaa. Imperiumille erittäin tärkeän instrumentin muodostavat vahvat asevoimat, ja valtiojohtoinen autoritaarinen talouselämä antaa mahdollisuudet niiden kehittämiselle. Asevoimien kehityksen esteenä ei ole niinkään talous, vaan teknologinen ja innovatiivinen jälkeenjääneisyys. Vuonna 2003 käynnistetty asevoimien reformi on lähtenyt liikkeelle ja sen tuloksia oli havaittavissa elokuussa 2008 käydyssä Venäjän ja Georgian välisessä sodassa, joka päättyi Venäjän aseille voitokkaasti. Tuolloin kuitenkin todettiin asevoimien tekninen ja taktinen jälkeenjääneisyys, mikä johti asevoimien ja niitä tukevan teollisuuden uudistamiseen tähtäävien uudelleenjärjestelyiden kiirehtimiseen ja kehittämiseen.