Pintamagneettikoneen magneetin asennustavan ja -työkalun kehittäminen

Työn tavoitteena oli kehitellä uusia ratkaisuita pintamagneettikoneen magneetin asennustapaan ja -työkaluun generaattoreita valmistavalle The Switch Drive Systems:lle. Asiaa lähdettiin lähestymään tekemällä alussa töitä magneetin asennustehtävissä. Tämän jälkeen aloitettiin suunnitteluprosessi, jossa sovellettiin järjestelmällistä koneensuunnittelua sekä konseptisuunnittelua. Työn tulokseksi saatiin useita eri periaatteilla toimivia magneetinasennustyökaluideoita, joiden avulla voidaan tulevaisuudessa siirtyä jatkosuunnitteluun ja työkalun valmistukseen.

Repository and its place at the University of Pardubice

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Getting Started with Islandora

Workshop at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Advanced Islandora Workshop

Workshop at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Omeka-DSpace REST API Harvester

Poster at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Decentralized management of organic household wastes in the Kathmandu Valley using small-scale composting reactors

The sustainable management of municipal solid waste in the Kathmandu Valley has always been a challenging task. Solid waste generation has gone rapidly high in the Kathmandu Valley over the last decade due to booming population and rapid urbaniza-tion. Finding appropriate landfill sites for the disposal of solid wastes generated from the households of the Kathmandu Valley has always been a major problem for Nepalese government. 65 % of total generated wastes from the households of Nepal consist of organic materials. As large fractions of generated household wastes are organic in na-ture, composting can be considered as one of the best sustainable ways to recycle organ-ic wastes generated from the households of Nepal. Model Community Society Development (MCDS), a non-governmental organization of Nepal carried out its small-scale project in five households of the Kathmandu Valley by installing composting reactors. This thesis is based on this small-scale project and has used secondary data provided by MCDS Nepal for carrying out the study. Proper man-agement of organic wastes can be done at household levels through the use of compost-ing reactors. The end product compost can be used as soil conditioners for agricultural purposes such as organic farming, roof-top farming and gardening. The overall average organic waste generation in the Kathmandu Valley is found to be 0,23 kg/person/day and the total amount of organic household wastes generated in the Kathmandu Valley is around 210 Gg/yr. Produced composts from five composting reac-tors contain high amount of moistures but have sufficient amount of nutrients required for the fertility of land and plant growth. Installation of five composting reactors in five households have prevented 2,74 Mg of organic wastes going into the landfills, thus re-ducing 107 kg of methane emissions which is equivalent to 2,7 Mg of carbondioxide.

Kaatopaikkakaasujen käsittelyn kehittäminen Korvenmäen kaatopaikalla

Työssä tutkittiin Salossa sijaitsevan Korvenmäen kaatopaikan kaasunkeräysjärjestelmää. Tavoitteena oli selvittää kaatopaikkakaasun talteenoton merkittävimmät haasteet, löytää ratkaisuja ongelmiin ja hajuhaittojen vähentämiseen sekä arvioida keräysjärjestelmän parannusten ja kaatopaikalle tulevan pintarakenteen vaikutus talteenottoon ja hajuhaittoihin. Korvenmäen kaatopaikalla on käytössä vaakakeräysjärjestelmä, jonka merkittävimpiä ongelmia ovat olleet kaatopaikkakaasun matala talteenottoaste, happipitoisuuden nousu, järjestelmän hankala säädettävyys sekä kaatopaikalla ja ympäristössä havaitut hajuhaitat. Muodostuvan ja karkaavan kaatopaikkakaasun määrää arvioitiin Jouko Petäjän metaanilaskentamallin avulla. Tulosten perusteella kaasua muodostuu runsaasti, mutta suurin osa siitä pääsee karkaamaan ympäristöön, sillä arvioitu kaatopaikkakaasun talteenottoaste on tällä hetkellä vain 11 %. Kaasujen käsittelykäytäntöjä suomalaisilla kaatopaikoilla selvitettiin kyselytutkimuksella. Tutkimuksen mukaan kaasunkeräyksen ongelmat ja hajuhaitat ovat yleisiä, mutta erilaisilla toimenpiteillä niitä voidaan huomattavasti vähentää. Korvenmäelle suositeltavia kehitystoimia ovat kaasulinjoihin yhdistettyjen suotoveden keräys- ja tarkkailukaivojen tiivistäminen, vanhojen vaakalinjojen kunnon tarkistus ja korjaus sekä pystykaivojen asentaminen kaasunkeräyksen tehostamiseksi. Pintarakenne tulee valmistuttuaan vähentämään karkaavan kaasun ja kaasulinjoihin imeytyvän ilman määrää. Hajuhaittojen hallinnassa tärkeintä on toimiva kaasunkeräys, mutta lisäksi suositellaan rikkivetyä hapettavien päivittäispeittomateriaalien levittämistä kaatopaikan pinnalle. Kehitystoimenpiteiden myötä kaatopaikkakaasun talteenottoaste tulee paranemaan ja hajuhaitat vähenevät. Kerättävän kaasumäärän kasvaessa mikroturbiinilaitoksen kapasiteettia voidaan lisätä, jotta kaasu saadaan mahdollisimman tehokkaasti hyödynnettyä energiana.

Kaksivaiheisen lämmöntalteenottoprosessin soveltuvuus poistoilmanvaihtoiseen kerrostaloon

Diplomityön tavoitteena oli tarkastella perinteistä poistoilmanvaihtoa käyttävän kerrostalon lämmöntalteenottoa menetelmällä, joka yhdistää poistoilmalämpöpumpun ja maalämpöpumpun toiminnat. Nostamalla maalämpöpumpulle tulevan veden lämpötilaa saadaan nostettua järjestelmän COP-arvoa, jolla on suuri merkitys laitteen energiateknisen toiminnan kannalta. Laskelmat tehtiin Suomen rakennusmääräyskokoelman ohjeiden mukaisesti käyttämällä MX6- energiaohjelmaa sekä simuloimalla kylmäprosessia. Tulokset yhdistettiin taulukkolaskentaohjelmassa, ja näin saatiin teoreettinen säästölaskelma, joka perustuu arvioituun kuukausittaiseen energian keskikulutukseen, ts. taseeseen. Työssä todettiin, että poistoilmalämpöpumppu saattaisi kuluttaa poistoilman lämmöntalteenotossa liikaa sähköä, työssä tarkoitetulla tavalla. Kulutus olisi enemmän kuin maalämpöpumpun COP-arvon parantamisella saatava rahallinen hyöty. Koneellisen poistoilman välittämän energian tehokas käyttö on kuitenkin yksi mahdollisuus säästää maalämpöreikien poraamisessa, jos kerrostalossa harkittaisiin kokonaan maalämpöön siirtymistä.

Lightweight, liquid-cooled, direct-drive generator for highpower wind turbines: motivation, concept, and performance

Thesis: A liquid-cooled, direct-drive, permanent-magnet, synchronous generator with helical, double-layer, non-overlapping windings formed from a copper conductor with a coaxial internal coolant conduit offers an excellent combination of attributes to reliably provide economic wind power for the coming generation of wind turbines with power ratings between 5 and 20MW. A generator based on the liquid-cooled architecture proposed here will be reliable and cost effective. Its smaller size and mass will reduce build, transport, and installation costs. Summary: Converting wind energy into electricity and transmitting it to an electrical power grid to supply consumers is a relatively new and rapidly developing method of electricity generation. In the most recent decade, the increase in wind energy’s share of overall energy production has been remarkable. Thousands of land-based and offshore wind turbines have been commissioned around the globe, and thousands more are being planned. The technologies have evolved rapidly and are continuing to evolve, and wind turbine sizes and power ratings are continually increasing. Many of the newer wind turbine designs feature drivetrains based on Direct-Drive, Permanent-Magnet, Synchronous Generators (DD-PMSGs). Being low-speed high-torque machines, the diameters of air-cooled DD-PMSGs become very large to generate higher levels of power. The largest direct-drive wind turbine generator in operation today, rated just below 8MW, is 12m in diameter and approximately 220 tonne. To generate higher powers, traditional DD-PMSGs would need to become extraordinarily large. A 15MW air-cooled direct-drive generator would be of colossal size and tremendous mass and no longer economically viable. One alternative to increasing diameter is instead to increase torque density. In a permanent magnet machine, this is best done by increasing the linear current density of the stator windings. However, greater linear current density results in more Joule heating, and the additional heat cannot be removed practically using a traditional air-cooling approach. Direct liquid cooling is more effective, and when applied directly to the stator windings, higher linear current densities can be sustained leading to substantial increases in torque density. The higher torque density, in turn, makes possible significant reductions in DD-PMSG size. Over the past five years, a multidisciplinary team of researchers has applied a holistic approach to explore the application of liquid cooling to permanent-magnet wind turbine generator design. The approach has considered wind energy markets and the economics of wind power, system reliability, electromagnetic behaviors and design, thermal design and performance, mechanical architecture and behaviors, and the performance modeling of installed wind turbines. This dissertation is based on seven publications that chronicle the work. The primary outcomes are the proposal of a novel generator architecture, a multidisciplinary set of analyses to predict the behaviors, and experimentation to demonstrate some of the key principles and validate the analyses. The proposed generator concept is a direct-drive, surface-magnet, synchronous generator with fractional-slot, duplex-helical, double-layer, non-overlapping windings formed from a copper conductor with a coaxial internal coolant conduit to accommodate liquid coolant flow. The novel liquid-cooling architecture is referred to as LC DD-PMSG. The first of the seven publications summarized in this dissertation discusses the technological and economic benefits and limitations of DD-PMSGs as applied to wind energy. The second publication addresses the long-term reliability of the proposed LC DD-PMSG design. Publication 3 examines the machine’s electromagnetic design, and Publication 4 introduces an optimization tool developed to quickly define basic machine parameters. The static and harmonic behaviors of the stator and rotor wheel structures are the subject of Publication 5. And finally, Publications 6 and 7 examine steady-state and transient thermal behaviors. There have been a number of ancillary concrete outcomes associated with the work including the following. X Intellectual Property (IP) for direct liquid cooling of stator windings via an embedded coaxial coolant conduit, IP for a lightweight wheel structure for lowspeed, high-torque electrical machinery, and IP for numerous other details of the LC DD-PMSG design X Analytical demonstrations of the equivalent reliability of the LC DD-PMSG; validated electromagnetic, thermal, structural, and dynamic prediction models; and an analytical demonstration of the superior partial load efficiency and annual energy output of an LC DD-PMSG design X A set of LC DD-PMSG design guidelines and an analytical tool to establish optimal geometries quickly and early on X Proposed 8 MW LC DD-PMSG concepts for both inner and outer rotor configurations Furthermore, three technologies introduced could be relevant across a broader spectrum of applications. 1) The cost optimization methodology developed as part of this work could be further improved to produce a simple tool to establish base geometries for various electromagnetic machine types. 2) The layered sheet-steel element construction technology used for the LC DD-PMSG stator and rotor wheel structures has potential for a wide range of applications. And finally, 3) the direct liquid-cooling technology could be beneficial in higher speed electromotive applications such as vehicular electric drives.

Kylmälaitekoneikon runkorakenteen kehittäminen

Kylmälaitekoneikot ovat kylmäkomponentteja sisältäviä rakenteita, joiden avulla toteutetaan suurten tilojen, kuten elintarvikemyymälöiden sisäilman jäähdytys. Lisäksi koneikkojen avulla jäähdytetään matalampiin lämpötiloihin pienempiä kylmähuoneita. Osa koneikoista ottaa talteen kylmäprosessissa syntyvän lämmön, jota hyödynnetään tilojen lämmityksessä. Tämän diplomityön tavoitteena oli suunnitella ja mitoittaa kahdeksalle eri kylmälaitekoneikolle entistä kustannustehokkaammat runkorakenteet, jotka ovat niin kestäviä, että koneikkoja on mahdollista pinota tilan säästämiseksi kolme päällekkäin. Lisäksi runkorakenteilta vaadittiin helppoa kuljetettavuutta, hyviä kiinnitysominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Aluksi työssä selvitettiin runkorakenteisiin kohdistuvat vaatimukset, jonka jälkeen materiaalin valinta tehtiin materiaaliin kohdistuvien vaatimusten perusteella. Rakenteiden palkit mitoitettiin tarvittavan taivutusvastuksen ja kiepahduksen mukaan. Pilarit puolestaan mitoitettiin nurjahduksen ja kaksiaksiaalisen taivutustilan perusteella. Tämän jälkeen mitoitettiin eri sauvojen väliset hitsi- ja ruuviliitokset siten, että rakenne hajoaa ylikuormitustilanteessa mahdollisimman turvallisesti. Työssä tehdyt laskelmat varmennettiin elementtimenetelmän avulla ja lopullisille rakenteille tehtiin elementtimenetelmällä vielä ominaistaajuusanalyysejä. Lopuksi työssä suunniteltiin runkorakenteille sopiva korroosionsuojaus.

4D-aikataulutuksen mahdollisuudet voimalaitosprojekteissa

4D-aikataulutus yhdistää aikataulun ja 3D-mallin animaatioelokuvaksi, jossa projektin rakentuminen esitetään ajan funktiona. Tässä työssä on perehdytty 4D-aikataulutukseen voimalaitosprojektien kannalta. Lisäksi työssä on perehdytty projektijohtamiseen, ja sitä kautta aikataulun merkitykseen projekteille. Työn lopuksi on esitetty 4D-aikataulutuksen käyttöönottoa ja siinä huomioon otettavia seikkoja. 4D-aikataulutuksen avulla projektin asennussuunnittelua voidaan toteutusvaiheessa tehostaa, sillä 4D-aikataulutuksen avulla asennusten törmäysten tarkastelua voidaan tehdä hyvissä ajoin suunnitteluvaiheessa. Lisäksi vaihtoehtoisten asennusmallien tekeminen on mahdollista, ja niitä voidaan keskenäään vertailla. Projektit voivat 4D-aikataulutuksen avulla analysoida myös aikatauluviiveitä, sekä esittää vaihtoehtoisia toteutustapoja projektille. 4D-aikataulutus mahdollistaa myös projektivaiheiden jälkeisen käytön. Projektin jälkeen projektin suunnitteltua ja toteutunutta aikataulua voidaan analysoida keskenään ja siten saada toisiin projekteihin vertailukelpoista tietoa. Lisäksi seisokkitöiden suunnittelussa on 4D-aikataulun avulla mahdollista suunnitella töiden järjestäminen tehokkaasti sekä ottaa myös turvallisuusnäkökohdat huomioon.

Metsäkoneiden panssareiden ja pohjan luukkujen laadun kehittäminen

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, mitkä asiat tutkimuksen toimeksiantavan yrityksen, John Deere Forestry Oy:n metsäkoneiden panssareiden ja luukkujen kanssa työskentelevä henkilöstö kokee oleellisimmiksi pohjan suojien asennettavuuden, käytettävyyden, kestävyyden ja laadun kehittämisessä. Tutkimuksella haluttiin myös selvittää, mitä hyödynnettävää tietoa yrityksen sisältä jo löytyy, mitä hiljaista tietoa henkilöstöllä on ja miten tätä kaikkea voidaan hyödyntää jatkossa suunnittelun tukena. Pääasiallisina tutkimusmenetelminä käytettiin strukturoitua kyselytutkimusta, toimeksiantavan yrityksen sekä kilpailijoiden rakenneratkaisujen tarkastelua sekä lujuuslaskentaa. Kyselytutkimuksen aineisto kerättiin loppukesästä 2014. Otanta koostui 149:stä eri toimipaikkojen työntekijästä. Aineisto käsiteltiin pääasiassa kvantitatiivisesti käyttämällä ristiintaulukointia. Kyselytutkimuksen tulosten perusteella syvennyttiin tarkastelemaan pohjan suojausta myös koneteknillisellä lähestymistavalla. Tarkastelun kohteeksi valitulle panssarille tehtiin lujuuslaskentoja kyselyn vastausten varmentamiseksi ja ongelmien tarkentamiseksi, parannusehdotuksien tueksi. Aihetta tarkasteltiin asennusergonomian, työturvallisuuden ja vaurioitumismekanismien valossa. Tulosten analysoinnin yhteydessä esitettiin ratkaisuehdotuksia yleisimpiin ongelmiin laadun kehittämiseksi. Keskeisimmät ratkaisuehdotukset liittyvät panssareiden rakenteellisen stabiiliuden parantamiseen. Käytännön toimenpide-esityksinä esimerkiksi jäykisteet, tuennat, materiaalivalinnat, uudelleenmuotoilu, apuasennustyökalut, turvavarustelut ja avautumissuunnat olisivat huomion arvoisia asioita. Tutkimuksessa kerätty tieto kootaan sovellettavaksi käytäntöön laadun kehittämiseksi tekemällä toimeksiantavalle yritykselle metsäkoneiden panssareiden ja pohjan luukkujen suunnitteluohje. Tällä pyritään jatkossa parantamaan kilpailukykyä.

Apply of energy storages in electricity distribution networks and reserve capacity applications

The Thesis is dedicated to development of an operative tool to support decision making of battery energy storages implementation in distribution networks. The basics of various battery technologies, their perspectives and challenges are represented in the Thesis. Mathematical equations that describe economic effect from battery energy storage installation are offered. The main factors that influence profitability of battery settings have been explored and mathematically defined. Mathematical model and principal trends of battery storage profitability under an impact of the major factors are determined. The meaning of annual net value was introduced to show the difference between savings and required costs. The model gives a clear vision for dependencies between annual net value and main factors. Proposals for optimal network and battery characteristics are suggested.

Trilling race : the political economy of racialised visual-aural encounters

This thesis investigates the matter of race in the context of Finnish language acquisition among adult migrants in Finland. Here matter denotes both the materiality of race and how race comes to matter. Drawing primarily on an auto/ethno/graphic account of learning the Finnish language as a participant in the Finnish for foreigners classes, this thesis problematises the ontology and epistemology of race, i.e., what race is, how it is known, and what an engagement with race entails. Taking cues from the bodily practices of learning the Finnish trill or the rolling r, this study proposes a notion of “trilling race” and argues for an onto-epistemological dis/continuity that marks race’s arrival. The notion of dis/continuity reworks the distinction between continuity and discontinuity, and asks about the how of the arrival of any identity, the where, and the when. In so doing, an analysis of “trilling race” engages with one of the major problematics that has exercised much critical attention, namely: how to read race differently. That is, to rethink the conundrum of the need to counter “representational weight” (Puar 2007, 191) of race on the one hand, and to account for the racialised lived realities on the other. The link between a study of the phenomenon of host country language acquisition and an examination of the question of race is not as obvious as it might seem. For example, what does the argument that the process of language learning is racialised actually imply? Does it mean that race, as a process of racialisation or an ongoing configuration of sets of power relations, exerts force from an outside on the otherwise neutral process of learning the host country language? Or does it mean that race, as an identity category, presents as among the analytical perspectives, along with gender and class for instance, of the phenomenon of host country language acquisition? With these questions in mind, and to foreground the examination of the question of race in the context of Finnish language acquisition among adult migrants, this thesis opens with a discussion of the art installation Finnexia by Lisa Erdman. Finnexia is a fictitious drug said to facilitate Finnish language learning through accelerating the cognitive learning process and reducing the anxiety of speaking the Finnish language. Not only does the Finnexia installation make visible the ways in which the lack of skill in Finnish is fgured as the threshold – a border that separates the inside from the outside – to integration, but also, and importantly, it raises questions about the nature of difference, and the process of differentiation that separates the individual from the social, fact from fiction, nature from culture. These puzzles animate much of the analysis in this dissertation. These concerns continue to be addressed in the rest of part one. Whereas chapter two offers a reconsideration of the ambiguities of ethnisme/ethnicity and race, chapter three dilates on the methodological implications of a conception of the dis/continuity of race. Part two focuses on the matter of race and examines the political economy of visual-aural encounters, whereas part three shifts the focus and rethinks the possibilities and limitations of transforming racialised and normative constraints. Taking up these particular problematics, this thesis as a whole argues that race trills itself: its identity/difference is simultaneously made possible and impossible.

Meesauunin vaipan konepajavalmistus ja laaduntarkastus

Meesauuni on osa sulfaattisellutehdasta ja sen kemikaalikiertoa. Se on pyörivä kaltevaan tasoon asetettu rumpu-uuni, joka voi olla jopa 160 metriä pitkä ja halkaisijaltaan 5,5 metriä. Kalkki on kiertävä apukemikaali, jota käytetään soodakattilalta tulevan viherlipeän muuttamiseen valkolipeäksi. Meesauunin tehtävänä on kierrättää kalkki (CaO) uudelleen käytettäväksi kaustisoinnissa syntyneestä meesasta (CaCO3). Meesauunin vaipan konepajavalmistus on prosessina hyvin yksinkertainen, mutta toleranssivaatimukset ovat hyvin tiukat suhteutettuna meesauunin kokoon. Vaippalohkojen valmistus on siirtynyt halpatyövoiman maihin lähelle loppukäyttäjiä, joten vaatimukset piirustusten laadulle, valmistukselle, ohjeille ja tarkastamiselle ovat lisääntyneet. Uunin vaippa toimitetaan asennuspaikalle useassa lohkossa ja jokainen vaippalohko on tarkastettava ennen toimitusta. Virheellisten vaippalohkojen siirtyminen asennuspaikalle on estettävä. Työn tavoitteena oli parantaa meesauunin vaippalohkojen konepajavalmistuksen laaduntarkastusta. Tässä työssä tutkitaan mittausmenetelmiä vaippalohkojen geometrian mittaamiseen. Tärkeimmät uunin toiminnallisiin ominaisuuksiin vaikuttavat muototoleranssit vaippalohkoille ovat ympyrämäisyys ja keskiviivan suoruus. Virheet näissä toleransseissa aiheuttavat vaurioita uunin muurauksille ja liian suuria kuormituksia tuennoille. Vaippalohkot on mitattava pyöritysrullaston päällä ja konepajan olosuhteissa, mikä aiheuttaa omat haasteensa. Vaippalohkojen suuret massat ja dimensiot aiheuttavat vaippalohkoihin muodonmuutoksia. Muodonmuutokset täytyy olla hallinnassa, mikäli halutaan käyttää CMS-laitteistoja (Coordinate Measuring System). Meesauunin vaippalohkot ovat mitattavissa radiaalimittauksina tai käyttäen CMS-laitteistoja.