Advanced control methods for reducing nitrogen oxides in a fluidized bed boiler

Tämän työn tarkoituksena oli löytää keinoja erään leijukerroskattilan typenoksidipäästöjen vähentämiseksi. Koska päästöt olivat jo alunperin alhaiset leijukerrostekniikan ja hybridin SNCR/SCR –typenpoistolaitteiston ansiosta, päätettiin päästöjä lähteä vähentämään parantamalla ammoniakkiruiskutuksen säätöä. Alkuperäinen ammoniakkiruiskutuksen säätö oli liian hidas, jotta satunnaisten häiriöiden aiheuttamat typenoksidipiikit olisi pystytty poistamaan. Ammoniakkiruiskutusta parannettiin lisäämällä jokaiseen ammoniakkilinjaan mäntäpumput, joiden avulla ammoniakkia voidaan syöttää sinne, missä sitä eniten tarvitaan. Ammoniakkiruiskutuksen säätöön kehitettiin uusi sumeaan logiikkaan perustuva säätäjä. Myös muita kehittyneitä säätömenetelmiä kuten neuroverkkoa hyödynnettiin säätäjän kehityksessä. Ammoniakkiruiskutuksen säätäjää testattiin menestyksekkäästi Ruotsissa Brista Kraftin Märstassa sijaitsevalla voimalaitoksella

Tietotekniikan liiketoiminnalle tuomien hyötyjen kuvaaminen ja ohjaaminen

Tämän työn tavoitteena on arvioida hyödyt, jotka tietotekniikka mahdollistaa liiketoiminnalle ja löytää keino ohjata tietojärjestelmäkehitystä tavoiteltavien hyötyjen suuntaan. Työn teoriaosuudessa esitetään ongelmia, joita tietotekniikan liiketoiminnallisten hyötyjen arvioinnissa on esiintynyt. Teoriaosuudessa käsitellään prosessiajattelun perusteita ja prosessin suorituskyvyn arviointia yleisellä tasolla ja tarkastellaan tietotekniikan vaikutusta liiketoiminnan prosesseihin. Lisäksi todetaan tietotekniikan roolit ja hyödyt liiketoimintaan nähden ja esitellään EEM -menetelmä (Enabler-Effect Map), jolla hyödyt voidaan kartoittaa. EEM menetelmälle hahmotetaan käyttöympäristö ja tarkastellaan EEM:n käyttöä osana ohjelmistotuotantoprosessia. Työn käytännön osuudessa aloitetaan Mikrotukiyksikön kehitysprojektin toteutus esitetyn teorian mukaan. Projektissa määritellään uusi toimintaa tukeva tietojärjestelmä liiketoimintalähtöisesti. Määrittelyn tulokset esitetään työn loppuosassa, mutta tietojärjestelmän toteutus on jätetty tämän työn ulkopuolelle.Projektin määrittelyn perusteella tehdään johtopäätökset ja kehittämisehdotukset menetelmälle ja työn teettävälle yritykselle Tietoleonia Oy:lle

Liiketoimintaprosessien uudelleenrakentaminen PK-yrityksessä

Tutkimuksen päätavoite on kehittää pintakäsittelylaitteita valmistavan PK-yrityksen liiketoimintaedellytyksiä suunnittelemalla sille uusi toimintamalli. Sysäyksen kehitysprojektille antoi liiketoiminnan kasvusta johtunut kontrollin pettäminen, mikä aiheutti kannattavuuden kääntymisen negatiiviseksi. Työn keskeisen viitekehyksen muodostavat kolme tekijää; kehitysmenetelmänä liiketoimintaprosessien uudelleenrakentaminen, yritysmuotona projektiliiketoiminta sekä uuden toimintamallin painopisteenä tuotannon ja asennuksen ulkoistaminen. Käytössä olevia liiketoimintaprosesseja analysoitaessa pystyttiin tunnistamaan useita ongelmakohtia yrityksen toiminnassa, joiden pohjalta määriteltiin parannustarpeet ja vaatimukset uusille prosesseille. Yrityksessä oli selkeänä ongelmana yleinen järjestelmällisyyden puute, mikä näkyi määrittelemättöminä liiketoimintaprosesseina ja tästä johtuvina ongelmina yrityksen lähes kaikissa toiminnoissa. Tekninen osaaminen on yrityksessä hyvää, mutta liikkeenjohdollinen puoli kaipaisi kehittämistä. Tyypillisiä ongelmia olivat vaikeasti ennustettavat tuotantoajat ja niistä johtuneet myöhästymiset toimituksissa, valmistusvirheet sekä tuotannon ja asennuksen tehottomuus. Omat vaatimuksensa uusille prosesseille asetti myös siirtyminen ulkoistettuun valmistukseen ja asennukseen. Uusien prosessien myötä keskeisimmät muutokset olivat panostaminen pitkän tähtäimen suunnitteluun, asiakastiedon hallinnan parantaminen, panostaminen alihankkijaverkoston johtamiseen, organisaation sisäisen viestinnän parantaminen ja siirtyminen etätyön mahdollistavaan ”virtuaalitoimistoon”.

Meesauunin polttovyöhykkeen lämmönsiirron ja palamisen mallinnus

Tälle diplomityölle on antanut alkusysäyksen tarve kehittää käytössä olevaa meesauunin simulointiohjelmaa. Simulointiohjelma mallintaa meesauunin stationaaritilan toimintaa. Sillä voidaan tutkia uunin konstruktion muutosten vaikutuksia uunin toimintaan. Ohjelma on tehty 1980-luvun alkupuolella. Sen aikaisten tietokoneiden laskentatehojen vuoksi ohjelman käyttämään laskentamalliin on jouduttu tekemään joukko erilaisia yksinkertaistuksia laskenta-ajan lyhentämiseksi. Tässä diplomityössä keskityttiin tutkimaan meesauunin polttovyöhykkeen lämmönsiirron ja palamisen mallinnusta. Työssä luotiin aluksi tarvittavat massa- ja energiataseet sekä esitettiin tarvittavat lämmönsiirtoyhtälöt. Sen jälkeen kehitettiin uusi polttoaineen 1D-palamismalli. Palamismalli tehtiin VTT:n tekemien 3D-mallinnusten perusteella. Polttoaineina käytettiin maakaasua ja polttoöljyä. Uusi palamismalli lisättiin simulointiohjelmaan. Lisäksi simulointiohjelmasta muutettiin savukaasun emissiviteetin laskenta ja lämmönsiirto uunin ulkopinnasta ympäristöön. Tuloksena saatiin aikaan uusi tarkempi kuvaus lämmönsiirrosta ja palamisesta meesauunissa.

Energiamittauksen kaukoluentajärjestelmän käyttöönotto Kotkan Energia Oy:n jakeluverkoissa

Tulevaisuudessa mittaustulokset siirretään tietoliikenteen välityksellä kulutuspaikalta energiayhtiön laskutusjärjestelmään. Diplomityön tavoitteena oli selvittää sähköverkkoa ja muita kommunikaatio muotoja hyödyntävän kaukoluentajärjestelmän kannattavuus ja käyttöönotto Kotkan Energia Oy:n jakeluverkoissa. Tutkimuksessa selvitettiin yhtiön nykyisen mittalaitekaluston tila ja tehtiin huoltosuunnitelma tuleville vuosille. Lisäksi tutkittiin uuden järjestelmän kannattavuus asiakasryhmittäin ja selvitettiin järjestelmän muut hyödyt asiakkaalle ja yhtiölle. Uusi järjestelmä tehostaa energiayhtiön mittaukseen liittyviä prosesseja. Lisäksi reaaliaikaiset mittaustiedot poistavat arviolaskutuksen ja näin ollen energiayhtiön laskutukseen liittyvä asiakaspalvelu tehostuu ja tilikauden tulosta ei tarvitse ennustaa. Tulokseksi saatiin, että suurimmat säästöt järjestelmä tuo silloin kun mittalaitteet vaihdetaan huoltovaihtona. Energianmittauksen kaukoluentajärjestelmä todettiin tutkimuksessa kannattavaksi investoinniksi nykyiseen mittausjärjestelmään verrattuna.

Sähköntuotannon kannattavuus pienissä biopolttoainekattilalaitoksissa

Tässä diplomityössä selvitettiin sähköntuotannon kannattavuus pienissä biopolttoaineita käyttävissä laitoksissa. Työ jaettiin kahteen osaan. Ensimmäisessä osassa tarkasteltiin turbiini-investoinnin kannattavuutta Punkavoima Oy:n kattilalaitoksella. Toisessa osassa tutkittiin sähkön ja lämmön yhteistuotannon mahdollisuutta pienillä laitoksilla, joissa lämpökuorma muodostuu pienen kunnan kaukolämpöverkon mukaan. Punkavoima Oy tuottaa prosessihöyryä Finnforest Oyj:n Punkaharjun tehtaille ja kaukolämpöä Punkaharjun taajamaan. Uusi 30 MWth tehoinen kattilalaitos, jota ei varustettu turbiinilaitoksella, otettiin kaupalliseen käyttöön toukokuussa 2002.Tarkastelun kohteena oli 3 erilaista turbiinivaihtoehtoa. Mahdollinen tehtaiden höyrykuorman muutos otettiin myös huomioon. Toisessa osassa tutkittiin pienten laitosten soveltuvuutta lämmön ja sähkön yhteistuotantoon. Tarkastelun kohteena olleet vaihtoehdot olivat: ORC- prosessi (Organic Rankine Cycle), Novel- voimalaitos (puun kaasutus), Wärtsilä BioGrate- voimalaitos sekä höyrykone.

Prosessilähtöisen laadunhallintajärjestelmän sopeuttaminen perinteiseen linjaorganisaatioon.

Työn tavoitteena oli perehtyä prosessilähtöisen laadunhallintajärjestelmän sopeuttamiseen perinteiseen linjaorganisaatioon. Kirjallisuuslähteitä apuna käyttäen perehdyttiin laadunhallintajärjestelmästandardien vaatimuksiin ja organisaatioiden erilaisiin johtamismalleihin. Prosessilähtöisen toimintamallin sopeuttamiseen linjaorganisaatioon liittyy olennaisesti esitutkimus, jonka avulla saadaan tietoa organisaation senhetkisestä tilasta. Tämä esitutkimus suoritettiin kohdeyrityksen henkilöstön keskuudessa eri tutkimusmenetelmiä käyttäen. Saaduista esitutkimuksen tuloksista yrityksen johto voi päättää toimenpiteistä, joilla edesautetaan uuden toimintamallin ja samalla yrityksen vision, strategioiden sekä arvojen saattamista käytännön toimintaan. Uusi prosessilähtöinen laadunhallintajärjestelmä, ISO 9001 -standardi, asettaa niin kyseisen laadunhallintajärjestelmän omaaville kuin sitä tavoittelevillekin yrityksille uudet vaatimukset. Pukkila Oy Ab:n lähtiessä täyttämään näitä vaatimuksia se on kokonaan nykyisestä poikkeavan toimintamallin edessä, joka edellyttää muutosta koko organisaatiolta. Prosessilähtöinen toimintamalli vaatii kokonaan nykyisen toimintamallin kyseenalaistamista, jolloin muutos kohdistuu myös nykyiseen yrityksen johtamisjärjestelmään. Laadunhallintajärjestelmä painottaa tässä toimintamallissa asiakaslähtöistä ajattelutapaa sekä toiminnallisella että teknillisellä puolella. Toimenpidesuosituksena yrityksen johdolle esitetään perehtymistä organisaation eri tasojen yhteiseen sosiaaliseen todellisuuteen sekä muuttamaan osastopohjainen johtamisjärjestelmä prosessilähtöistä toimintaa tukevaksi.

Tuotekehitysprosessin organisaatiolähtöinen kehittäminen

Työn tavoitteena oli kohdeyrityksen tuotekehitysprosessin tehostaminen. Tuotekehitysprosessin tulee huomioida sekä kaikki työvaiheet ideasta tuotantoon että kaikki tuotteen tehokkaaseen lanseeraukseen vaikuttavat toiminnot. Tuotekehitysprosessin pitää tukea rinnakkaissuunnittelua, jossa tuotteen ominaisuuksia, valmistettavuutta ja markkinointia kehitetään samanaikaisesti. Työssä käytetyt teoriat perustuvat alan kirjallisuudessa ja lehtiartikkeleissa esitettyihin malleihin tuotekehitysprosessista ja rinnakkaissuunnittelusta. Kuitenkin työ on tehty nimenomaan kohdeyrityksen tarpeisiin huomioimalla kehityksessä kaikkien prosessiin osallistuvien toimintojen näkemys tarvittavista tehtävistä. Työn tuloksena kehitettiin elektronisessa muodossa yrityksen sisäisessä tietoverkossa oleva kuvaus tuotekehitysprosessin rinnakkaisesta etenemisestä ja päätöksenteosta sekä siihen liitetty vaiheittainen toimintaohjeisto kaikille kehitystyöhön osallistuville organisaatiotahoille. Uusi tuoteprosessi luo edellytykset yhtenäiseen ja tehokkaaseen uusien tuotteiden markkinoille saattamiseen. Elektroninen rakenne helpottaa prosessin käytettävyyttä ja jatkuvaa kehittämistä. Prosessin tulee kehittyä jokaisen tuotekehitysprojektin yhteydessä.

Paperikoneen kuivatusosan haihdutuksen tehostaminen

Tässä diplomityössä käsitellään paperikoneen kuivatusosan haihdutuksen tehostamista. Tutkimuksen aikana toteutettiin pienmittakaavakoe, ja suunniteltiin tuotantokonekoe. Molemmat kokeet perustuvat tutkimuksen aikana johdettuun teoriaan ja niiden tarkoituksena on kerätä lisää tietoa haihdutuksesta. Pienmittakaavakokeessa löydettiin uusi tapa tehostaa haihdutusta. Kokeen perusteella ei kuitenkaan voida varmuudella arvioida tavan hyötyjä ja soveltuvuutta tuotantokoneelle. Suositeltavaa onkin jatkossa toteuttaa työssä esitetty tuotantokonekoe, jotta auki jäävät kysymykset saavat vastauksensa ja saadaan selkeä käsitys uuden tavan hyödynnettävyydestä paperikoneen kuivatusosalla.

Tarkkoihin matkustajatietoihin perustuva hissiohjausjarjestelma

Työssä esitetään geneettisten algoritmien käyttöön perustuva hissiohjausjärjestelmä, jossa ohjauspaatosten tekemisessä hyödynnetään tarkkoja matkustajatietoja. Tämä hissiohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi muun muassa kohde-allokointiin perus-tuvassa hissijärjestelmässä, jossa matkustajat antavat hissikutsun yhteydessä kohde-kerrostietonsa. Esitetty ohjausjärjestelmä soveltuu käytettäväksi ulkokutsun välittömään tai jatkuvaan allokointiin perustuvassa hissijärjestelmässä. Työn kirjallisessa osuudessa esitetään parannuksia aiemmin esitettyihin hissiohjausjärjestelmiin ja käydään läpi erilaisia kohde-allokointiin perustuvia hissijärjestelmiä. Työssä kuvataan uusi matkustaja-ohjaustapa, joka vähentää matkustajan tekemän hissikutsun välittömään palveluun liittyviä hissiohjausongelmia. Tarkkoja matkustajatietoja hyödyntämällä hissijärjestelmä kykenee sekä tarjoamaan matkustajille yksilöllistä palvelua että kuljettamaan matkustajia tehokkaasti.

Hakevirrasta otettavan näytteen luotettavuus ja näytteenottimen kehittäminen

Työn tavoitteena oli saada tietoa yleisesti partikkelivirtauksessa tapahtuvasta näytteenotosta ja näytteenottomenetelmistä. Työssä tutkittiin UPM-Kymmenen Kaukaan tehtaan nykyisen ostohakkeen automaattisen näytteenottimen toimintaa sekä sen ottamien näytteiden luotettavuutta kokeellisesti ja tilastollisesti. Lopuksi tutkimuksessa ideoitiin uusi näytteenottimen konstruktio. Uuden konstruktion suunnittelun lähtökohtana oli, että näytteenottimen konstruktiolla tulisi voida ottaa toistuvasti ja turvallisesti luotettavia hakenäytteitä aiheuttamatta muulle vastaanottoaseman toiminnalle häiriöitä Tutkimusta varten tehtiin eri haketoimittajien kanssa koenäytteenottoja. Hakenäytteet otettiin kolmessa eri haketoimituksen vaiheessa niiden keskinäistä vertailua varten. Hakenäytteistä määritettiin kuiva-ainepitoisuus ja laatuanalyysin tekoa varten palakokojakauma koeseulonnoilla. Palakokojakauma-analyysistä saatuja jakaumapainoprosenttiosuuksien ja niistä laskettujen laatuarvojen pohjalta tutkittiin automaattisen näytteenottimen ottaman näytteen luotettavuutta ja näytteenottimen toimintaa. Konstruointityössä noudatettiin pääpiirteittäin ohjeistoa VDI 2221. Uuden näytteenottimen suunnittelutyön tavoitteet määriteltiin tutkimuksessa tehtyjen päätelmien ja kokeiden pohjalta. Uudelle näytteenottimen konstruktiolle etsittiin toteutuskelpoisia ratkaisuja jo olemassa olevista laitteistoista ja uusista ideoista. Uudet konstruktiovaihtoehdot suunniteltiin noudattamaan näytteenottoteoriaa ja sijoituspaikan asettamia vaatimuksia.

Uusien polyuretaanimateriaalien kehittäminen

Polyuretaanielastomeerit ovat jaksottaisia sekapolymeerejä, jotka muodostuvat vuoroittaisista joustavien ketjujen segmenteistä ja hyvin polaarisista kovista segmenteistä. Kemiallinen rakenne ja ominaisuudet riippuvat käytetyistä reaktiokomponenteista. Pehmeän segmentin muodostaa polyoli ja kovan segmentin muodostaa yleensä di-isosyanaatti ja ketjunjatkaja. Polyuretaanielastomeerien valmistus tapahtuu valamalla, jolloin reaktiokomponentit ovat nestemäisiä. Työssä tutkittiin kahta perusmateriaalia ja yhden lisäaineen vaikutusta niiden ominaisuuksiin. Erityisesti kiinnitettiin huomiota dynaamisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin ja verrattiin aineita keskenään. Käytettyjä karakterisointimenetelmiä olivat kontaktikulmamittaukset, DMTA-mittaukset, dynaaminen rasittaminen pyörityslaitteella, elektronimikroskopia, hydrolyysitesti, vetotesti ja kulutustesti. Tutkittujen materiaalien pääasiallinen käyttökohde on pyörä- tai telapinnoitteena. Työn aikana kehitettiin pyörityslaite, jolla voitiin tutkia pinnoitemateriaalin käyttäytymistä halutuissa rasitusolosuhteissa. Lisäaineen vaikutus dynaamisiin ominaisuuksiin oli negatiivinen tai olematon, sillä DMTA-testien perusteella lisäaine kasvatti materiaalien häviötekijää (tan d). Pyöritystestien perusteella lisäaineella ei ollut vaikutusta hystereesiin eli pinnoitemateriaalin lämpenemiseen testin aikana. Uusi tutkittu materiaali osoittautui dynaamisissa kokeissa paremmaksi kuin vanha tuotantomateriaali. Lisäaine kasvatti molempien tutkittujen aineiden pintaenergiaa kontaktikulmamittausten perusteella. Tuotantoaineen vetomurtolujuus kasvoi lisäaineen vaikutuksesta, mutta uuden aineen vetomurtolujuus pieneni. Lisäaineella oli lievä hydrolyysiltä suojaava vaikutus tutkituilla perusaineilla. Uusi tutkittu perusmateriaali sieti hydrolyysiä paremmin kuin tuotantomateriaali, koska sen valmistuksessa käytettiin polyeetteripolyolia ja tuotantomateriaalissa polyesteripolyolia.

Pohjarakentamisen kehittämismahdollisuuksien selvittäminen.

Tämä tutkimus on tehty Lappeenrannan Teknillisessä Korkeakoulussa erään rakennusliikkeen toimeksiannosta. Tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa tietoa yritysjohdon päätöksenteon tueksi pohjarakennustoiminnan kehittämiseksi ja laajentamiseksi. Markkinaosuus olisi saatava turvattua ja suhdanneherkkyyttä vähennettyä.Tutkimusta on tehty strategiatyön näkökulmasta käyttäen perusrunkona Lares-Mankin strategiantyön perusteita. Ensin on analysoitu omaa toimintaa kriittisten menestystekijöiden -, ydinosaamis- ja SWOT- analyysien avulla. Tärkeimmät kilpailijat ja markkinat on analysoitu alueittain. Tietoa on etsitty alan kirjallisuudesta ja lehdistä. Kilpailijoiden analysoinnissa on käytetty apuna mm. heidän omia esitteitään. Markkinoiden tulevaisuuden näkymien arvioinnissa tärkeimmät tiedot on saatu asiantuntijoita haastattelemalla.Näiden tietojen pohjalta on pyritty saamaan selville, millaiset ovat mahdollisuudet pohjarakennustoiminnan kehittämiselle sekä mahdolliselle etabloitumiselle Ruotsiin tai Baltiaan. Toiminnan laajentumis- ja kehittämismahdollisuuksien ollessa hyvät, on laadittu vielä esitys parhaista kehittämistavoista eli uusi strategia.

Työn tietotukijärjestelmän kehitys hienopaperikoneelle

Tämän projektin tarkoituksena oli kehittää paperinvalmistuslinjan multimediapohjaista tietotukijärjestelmää. Kirjallisuusosassa on todettu, että nykyisessä työympäristössä tarvitaan entistä enemmän tietotaitoa työkyvyn ylläpitämiseksi. Työntekijöiden osaaminen on avainasemassa kilpailukyvyn säilyttämisessä. Esille nousee myös suurten ikäluokkien eläköityminen ja osaavan työvoiman riittäminen. Näistä syistä erilaiset koulutukset ovat tällä hetkellä erityisen tärkeitä. Verkko-opetusvälineet ovat taloudellisesti kannattavia erityisesti suurille kohderyhmille ja sopivat hyvin paperiteollisuuden käyttöön. Parhaimmillaan ne ovat myös hyvin tehokkaita opetusvälineitä. Kokeellisessa osan alussa nähtiin tärkeäksi järjestelmän käytettävyyden ja kiinnostavuuden parantaminen ja siksi siihen päätettiin tehdä kokonaan uusi käyttöliittymä ja selkeämpi rakenne. Järjestelmän sisältö rakennettiin uudelleen hyväksikäyttäen vanhaa materiaalia soveltuvin osin. Järjestelmään laadittiin perussisältösivujen lisäksi useita johdantoja, joista saa nopeasti käsityksen tietystä prosessin osasta. Järjestelmään lisättiin myös useita multimediaelementtejä, kuten uusia kuvia, animaatioita ja videoita. Järjestelmään lisättiin myös hakutoiminto, sanasto ja käyttöohje. Näillä uudistuksilla pyrittiin parantamaan järjestelmän käytettävyyttä erityisesti prosessityöntekijöiden perehdytyksen ja työnopastuksen apuvälineenä.

Savukaasujen mittausjärjestelmän kehittäminen jätteen rinnakkaispolttolaitoksessa

Virtain kaupungissa sijaitseva vuodesta –79 toiminut lämpövoimala on pääasiassa kotimaisia polttoaineita käyttävä kaukolämpöä tuottava voimalaitos. Jätemurskeen (REF) osuus on tällä hetkellä noin 10 % laitoksen lämmöntuotosta. REF valmistetaan paikallisesti ja sen tuotantoa on tarkoitus lisätä lähivuosina voimakkaasti. EU:n uusi todennäköisesti loppuvuodesta-2000 hyväksyttävä jätteenpolttoa koskeva direktiivi asettaa jätteen rinnakkaispolttolaitoksille tiukat päästörajat ja mittausvelvoitteet. Tämä lisää tuntuvasti kustannuksia Virtain laitoksen kaltaisissa pienissä kierrätyspolttoainetta hyödyntävissä laitoksissa. Työssä selvitettiin jätteenpolttodirektiivistä aiheutuvat savukaasujen mittaamisen kokonaiskustannukset Virroilla. Taloudellisimman mittausjärjestelmän vuo-tuisiksi kokonaiskustannuksiksi saatiin 180 000 mk jakautuen seuraavasti: Jatkuvatoimiset mittauslaitteet käyttökuluineen 90 000 mk, jaksottaiset HF, HCl ja SO2 -mittaukset 20 000 mk, raskasmetallien, dioksiinien ja furaanien määräaikainen mittaaminen 40 000 mk ja vertailumittaukset 30 000 mk.