Supplier Energy Audits in Thermal Power Plants

This master’s thesis handles an operating model for an electric equipment supplier conducted sale oriented energy audit for pumping, fan and other motor applications at power plants. The study goes through the largest factors affecting internal electricity use at a power plant, finds an energy audit –like approach for the basis of information gathering and presents the information needed for conducting the analysis. The model is tested in practice at a kraft recovery boiler of a chemical pulping mill. Targets chosen represent some of the largest electric motor applications in the boiler itself and in its fuel handling. The energy saving potential of the chosen targets is calculated by simulating the energy consumption of the alternatives for controlling the targets, and thereafter combining the information with the volume flow duration curve. Results of the research are somewhat divaricated, as all the information needed is not available in the automation system. Some of the targets could be simulated and their energy saving potential calculated quite easily. At some of the targets chosen the monitoring was not sufficient enough for this and additional measurements would have been needed to base the calculations on. In traditional energy audits, energy efficiency of pump and fan applications is not necessarily examined. This means that there are good possibilities for developing the now presented targeted energy audit procedure basis further.

Haja-asutusalueen keskijänniteverkon kaapeloinnin ja automaation suunnittelumetodiikka

Tässä diplomityössä tutkitaan erilaisia keskijänniteverkon kehittämismenetelmiä sekä suunnittelua haja-asutusalueelle. Suunnittelumetodiikan perustana on vertailla sähköverkon käyttövarmuuden tunnuslukujen sekä kokonaiskustannusten kehittymistä erilaisilla investointiratkaisuilla. Lähemmässä tarkastelussa ovat erilaiset kaapelointimenetelmät sekä automaatiolaitteet kuten maastoon sijoitettavat katkaisijat sekä kauko-ohjattavat erottimet. Kehittämisratkaisujen vertailemiseksi sähköverkosta muodostetaan laskentaa varten malli, jonka avulla on mahdollista tarkastella mm. käyttövarmuuden tunnuslukujen sekä verkon kustannusten kehittymistä. Verkon kustannuksissa otetaan huomioon investointikustannukset, käyttö- ja kunnossapitokustannukset, viankorjauskustannukset sekä keskeytyskustannukset. Keskeytysten laskentaa varten toteutetaan erilliset laskentalohkot, jotta keskeytyskustannukset saadaan mallinnettua tarkasti. Kaapelointistrategia-analyysissä vertaillaan kaapeloinnin erilaisia toteuttamisperiaatteita. Erilaisia tutkittavia kaapelointimenetelmiä ovat vyörytysmenetelmä, vikaherkimpien kohteiden uusinta, vanhimpien kohteiden uusinta, täydellinen kaapelointi sekä optimiverkostoratkaisu, jossa on hyödynnetty keskijännitejohtojen kaapeloinnin lisäksi mm. automaatioratkaisuja ja 1000 V tekniikkaa. Kaapelointimenetelmiä vertailtaessa on havaittu, että vikaherkimmistä kohteista aloitettava saneeraus tuottaa parhaimman tuloksen, jos optimiratkaisua ei oteta huomioon.

Electrical characteristics of eddy current position sensor

In the thesis the principle of work of eddy current position sensors and the main cautions that must be taken into account while sensor design process are explained. A way of automated eddy current position sensor electrical characteristics measurement is suggested. A prototype of the eddy current position sensor and its electrical characteristics are investigated. The results obtained by means of the automated measuring system are explained.

Eristekourujen ponttauslaitteen suunnittelu

Diplomityössä suunnitellaan eristekourujen ponttauslaite, jolla pystytään ponttaamaan eristekouruja. Pontattavien eristekourujen pituus ja halkaisija muuttuvat. Suunnittelun lähtökohtana on nykyisin käytössä olevien ponttauslaitteiden ergonomia- ja työturvallisuusongelmat. Työssä käydään läpi erilaisia mahdollisuuksia ponttauslaitteen toteutukseen ja kehitellään kaksi periaatteellista ratkaisua toimiviksi kokoonpanoiksi. Kokoonpanoista valitaan perustellusti parempi vaihtoehto jatkokehitykseen ja se kehitellään valmiiksi ponttauslaitteeksi. Työ käsittää laitteen mekaniikkasuunnittelun, automaatiosuunnittelu rajataan työn ulkopuolelle. Työn eteneminen seuraa järjestelmällisen koneensuunnitteluprosessin vaiheita. Lopputuloksena suunniteltiin laite, joka toteuttaa sille asetetut suoritusvaatimukset. Suunniteltu laite on turvallinen ja ergonomiset vaatimukset täyttävä. Lisäksi laitteen rungolle tehtiin värähtelytarkasteluja, joiden perusteella analysoitiin ominais- ja herätetaajuuksien suhteita sekä rungon jäykistämisen vaikutuksia.

Sähkönjakeluverkon käyttövarmuuden kehittäminen

Diplomityössä tutkitaan sähkönjakelun käyttövarmuutta parantavia investointeja ja menetelmiä. Lopputuloksena saadaan selville mitkä ratkaisut soveltuvat teknistaloudellisesti parhaiten Imatran Seudun Sähkön jakeluverkkoon. Menetelmien kannattavuutta on tutkittu ensisijaisesti keskeytyskustannussäästöjen näkökulmasta. Sähkönjakeluverkon käyttövarmuus on tullut nykyisessä yhteiskunnassa yhä tärkeämmäksi tekijäksi. Kaikki keskijänniteverkosta aiheutuneet keskeytykset on alettu ottaa tammikuusta 2008 lähtien huomioon verkkoliiketoiminnan kohtuullisen tuoton laskennassa. Toisaalta Suomen jakeluverkot ovat vanhoja, eikä niitä ole suunniteltu käyttövarmuuden kannalta. Tilannetta voidaan parantaa mm. lisäämällä verkkoon automaatiota sekä ottamalla käyttövarmuus huomioon saneerauksia suunniteltaessa. Sähkönjakeluverkon käyttövarmuuden parantaminen on pitkän aikavälin prosessi. Tutkittujen investointien kannattavuuksista on tehty herkkyysanalyysi, joka ottaa huomioon korkotason ja KAH-arvojen vaihtelut. Investointien todellista vaikutusta käyttövarmuuteen voidaan seurata vertaamalla tulevia vikatilastoja tässä työssä tehtyyn nykytilatutkimukseen.

Tiedon tuottaminen ja vaikuttaminen: prosessi ja liitynnät tietolähteisiin

Diplomityön tavoitteena on helpottaa Energiamarkkinaviraston tietomassojen käsittelyä ja tehostaa organisaatiotiedon hallintaa. Keskeisin tavoite on määritellä ja kuvata viraston tiedon tuottamis- ja vaikuttamisprosessi sekä sen liitynnät sisäisiin ja ulkoisiin tietolähteisiin. Työssä perehdytään organisaatiotiedon nykytilanteeseen, tiedon tuottamiseen ja vaikuttamiseen sekä ehdotetaan useita keinoja olemassa olevan tietomassan tehokkaampaan hyödyntämiseen. Työssä analysoidaan millaista tietoa virastossa tarvitaan, missä tieto on saatavilla ajantasaisena sekä luotettavana ja mihin hankittua tietoa loppujen lopuksi käytetään. Nykytilanteen selvittämisen lisäksi työssa ehdotetaan keinoja, joiden avulla organisaatiotieto saadaan nostettua nykyiseltä, pääosin operatiiviselta tasolta vähintään täysin taktiselle tai jopa osin strategiselle tasolle. Lisaksi työssä selvitetään kuinka virasto pystyy hankkimaan tietoa uudenlaiseen tietotarpeeseen. Työn keskeisimmät tulokset ovat diplomityössä esille nostetut kehityskohteet liittyen tietolähteiden hyödyntämiseen, internetsivuston uudistamiseen, uusien analyysien tuottamiseen, tärkeiden ohjeistusten tekemiseen ja prosessien suunnitteluun sekä automatisointiin. Näihin voidaan puuttua prosessikeskeisen ajattelutavan ja proaktiivisuuden lisäämisellä.

Nosturin heilahduksenvaimennusjärjestelmässä esiintyvien häiriöiden tunnistaminen

Nykyaikaisissa nostureissa tehokkuutta lisätään automaation avulla. Yksi sovellus on parantaa kuorman hallintaa, tämä nopeuttaa työkiertoa ja helpottaa kuskin työtä. Järjestelmä voi myös vaikeuttaa ajamista, jos se ei toimi oikein. Työssä tutkittiin apukoneistolla toteutetun heilahduksenvaimennusjärjestelmän virheellistä toimintaa ja mistä virheellinen toiminta johtuu. Apuna käytettiin simulointimallia kyseisestä järjestelmästä. Häiriöiden tunnistukseen käytettiin tunnuslukuja, joista havaitaan virheellinen toiminta Simulointimallin avulla simuloitiin erilaisia häiriöitä, että niiden vaikutus tunnuslukuihin nähtiin. Tämän jälkeen nosturilla tehtiin työkiertoja joissa oli jokin simuloiduista häiriöistä ja mittauksista muodostettiin samoja tunnuslukuja kuin simulointituloksista ja tuloksia verrattiin keskenään. Kaikkia häiriötilanteita ei suoritettu nosturilla, koska nosturia olisi joutunut vioittamaan.

Manuaalisen kokoonpanon tuottavuuden kehittäminen vaihdetehtaan projektimaisessa piensarjatuotannossa

Vaihdetehtaan tilauskannan lisääntyminen sekä jo ennestään maksimikapasiteetilla käyvä tuotanto ovat aiheuttaneet vaihdetehtaalle kapasiteetin lisäämisen tarpeen. Tuotannon kasvattamiseen pyritään laiteinvestointien avulla, joiden oletetaan lisäävän tehtaan osavalmistuksen kapasiteettia 50 prosentilla. Vuotuisten tuotantomäärien kasvaminen asettaa paineita vaihdetehtaan kokoonpanosoluun, jonka tulisi kyetä vastaamaan tuotantomäärien kasvuun. Tämän diplomityön tarkoituksena on kartoittaa kokoonpanosolun potentiaaliset kehityskohteet, joiden pohjalta luodaan systemaattinen toimintamalli kokoonpanosolun tuottavuuden kehittämiseksi. Työn keskeisimpinä tavoitteina ovat materiaalivirran- ja välivarastoinninhallinnan kehittäminen sekä tuotteiden kokoonpanon läpimenoajan lyhentäminen. Työn tuloksena on tarkoitus luoda toteutuskelpoinen kehityssuunnitelma, joka sisältää suunnitelmat kokoonpanotyön vaiheistuksesta, kokoonpanosolun layoutista sekä suunnitelman välivarastoinnin kehittämisestä. Lisäksi kehitystyöhön liittyvät olennaisesti kokoonpanosoluun suoritettavat investoinnit ja niiden kannattavuuden arviointi sekä tuottavuuden seurantaan liittyvän mittariston laadinta.

Food Safety Testing: Rapid Molecular Methods for Chemical and Biological Hazards

The central goal of food safety policy in the European Union (EU) is to protect consumer health by guaranteeing a high level of food safety throughout the food chain. This goal can in part be achieved by testing foodstuffs for the presence of various chemical and biological hazards. The aim of this study was to facilitate food safety testing by providing rapid and user-friendly methods for the detection of particular food-related hazards. Heterogeneous competitive time-resolved fluoroimmunoassays were developed for the detection of selected veterinary residues, that is coccidiostat residues, in eggs and chicken liver. After a simplified sample preparation procedure, the immunoassays were performed either in manual format with dissociation-enhanced measurement or in automated format with pre-dried assay reagents and surface measurement. Although the assays were primarily designed for screening purposes providing only qualitative results, they could also be used in a quantitative mode. All the developed assays had good performance characteristics enabling reliable screening of samples at concentration levels required by the authorities. A novel polymerase chain reaction (PCR)-based assay system was developed for the detection of Salmonella spp. in food. The sample preparation included a short non-selective pre-enrichment step, after which the target cells were collected with immunomagnetic beads and applied to PCR reaction vessels containing all the reagents required for the assay in dry form. The homogeneous PCR assay was performed with a novel instrument platform, GenomEra^™, and the qualitative assay results were automatically interpreted based on end-point time-resolved fluorescence measurements and cut-off values. The assay was validated using various food matrices spiked with sub-lethally injured Salmonella cells at levels of 1-10 colony forming units (CFU)/25 g of food. The main advantage of the system was the exceptionally short time to result; the entire process starting from the pre-enrichment and ending with the PCR result could be completed in eight hours. In conclusion, molecular methods using state-of-the-art assay techniques were developed for food safety testing. The combination of time-resolved fluorescence detection and ready-to-use reagents enabled sensitive assays easily amenable to automation. Consequently, together with the simplified sample preparation, these methods could prove to be applicable in routine testing.

Käytöntukijärjestelmän toiminnoista saatavat hyödyt ja niiden analysointi

Käytöntukijärjestelmä on ohjelmistokokonaisuus, jota käytetään käyttötoiminnan päätöksenteon tukena useissa verkkoyhtiöissä. Järjestelmä sisältää useita erilaisia sovelluksia, joiden käytön perustana on käytöntukijärjestelmään integroituneiden tietojärjestelmien tietojen hyödyntäminen. Tässä diplomityössä tutkitaan käytöntukijärjestelmän eri toimintoja ja analysoidaan niistä saatavia hyötyjä. Hyötyjen suuruuteen vaikuttaa merkittävästi verkon laajuus, automaatioaste sekä käyttöhenkilökunnan koulutustaso. Lopputuloksena verrataan käytöntukijärjestelmästä saatavaa maksimaalista hyötyä keskeytyskustannuksissa, järjestelmän käyttöönotosta aiheutuviin kustannuksiin. Lisäksi työssä arvioidaan verkkoyhtiön laajuudesta riippuen, onko sen järkevää hankkia käytöntukijärjestelmää ostamalla se itse, palveluntarjoajan kautta tai ei ollenkaan.

Reliability analysis of medium voltage feeder

Distribution companies are facing numerous challenges in the near future. Regulation defines correlation between power quality and revenue cap. Companies have to take measures for reliability increase to successfully compete in modern conditions. Most of the failures seen by customers originate in medium voltage networks. Implementation of network automation is the very effective measure to reduce duration and number of outages, and consequently, outage costs. Topic of this diploma work is study of automation investments effect on outage costs and other reliability indices. Calculation model have been made to perform needed reliability calculations. Theoretical study of different automation scenarios has been done. Case feeder from actual distribution company has been studied and various renovation plans have been suggested. Network automation proved to be effective measure for increasing medium voltage network reliability.

Groupware and Workflow Tools - A Case study of SAP Business Workflow Supporting System Integration in a Global Telecommunication Company

Workflow management systems aim at the controlled execution of complex application processes in distributed and heterogeneous environments. These systems will shape the structure of information systems in business and non-business environments. E business and system integration is a fertile soil for WF and groupware tools. This thesis aims to study WF and groupware tools in order to gather in house knowledge of WF to better utilize WF solutions in future, and to focus on SAP Business Workflow in order to find a global solution for Application Link Enabling support for system integration. Piloting this solution in Nokia collects the experience of SAP R/3 WF tool for other development projects in future. The literary part of this study will guide to the world of business process automation providing a general description of the history, use and potentials of WF & groupware software. The empirical part of this study begins with the background of the case study describing the IT environment initiating the case by introducing SAP R/3 in Nokia, the communication technique in use and WF tool. Case study is focused in one solution with SAP Business Workflow. This study provides a concept to monitor communication between ERP systems and to increase the quality of system integration. Case study describes a way create support model for ALE/EDI interfaces. Support model includes monitoring organization and the workflow processes to solve the most common IDoc related errors.

Optimizing of intelligence level in welding

The productivity, quality and cost efficiency of welding work are critical for metal industry today. Welding processes must get more effective and this can be done by mechanization and automation. Those systems are always expensive and they have to pay the investment back. In this case it is really important to optimize the needed intelligence and this way needed automation level, so that a company will get the best profit. This intelligence and automation level was earlier classified in several different ways which are not useful for optimizing the process of automation or mechanization of welding. In this study the intelligence of a welding system is defined in a new way to enable the welding system to produce a weld good enough. In this study a new way is developed to classify and select the internal intelligence level of a welding system needed to produce the weld efficiently. This classification contains the possible need of human work and its effect to the weld and its quality but does not exclude any different welding processes or methods. In this study a totally new way is developed to calculate the best optimization for the needed intelligence level in welding. The target of this optimization is the best possible productivity and quality and still an economically optimized solution for several different cases. This new optimizing method is based on grounds of product type, economical productivity, the batch size of products, quality and criteria of usage. Intelligence classification and optimization were never earlier made by grounds of a made product. Now it is possible to find the best type of welding system needed to welddifferent types of products. This calculation process is a universal way for optimizing needed automation or mechanization level when improving productivity of welding. This study helps the industry to improve productivity, quality and cost efficiency of welding workshops.

Strategic Development of Electricity Distribution Networks – Concept and Methods

Strategic development of distribution networks plays a key role in the asset management in electricity distribution companies. Owing to the capital-intensive nature of the field and longspan operations of companies, the significance of a strategy is emphasised. A well-devised strategy combines awareness of challenges posed by the operating environment and the future targets of the distribution company. Economic regulation, ageing infrastructure, scarcity of resources and tightening supply requirements with challenges created by the climate change put a pressure on the strategy work. On the other hand, technology development related to network automation and underground cabling assists in answering these challenges. This dissertation aims at developing process knowledge and establishing a methodological framework by which key issues related to network development can be addressed. Moreover, the work develops tools by which the effects of changes in the operating environment on the distribution business can be analysed in the strategy work. To this end, the work discusses certain characteristics of the distribution business and describes the strategy process at a principle level. Further, the work defines the subtasks in the strategy process and presents the key elements in the strategy work and long-term network planning. The work delineates the factors having either a direct or indirect effect on strategic planning and development needs in the networks; in particular, outage costs constitute an important part of the economic regulation of the distribution business, reliability being thus a key driver in network planning. The dissertation describes the methodology and tools applied to cost and reliability analyses in the strategy work. The work focuses on determination of the techno-economic feasibility of different network development technologies; these feasibility surveys are linked to the economic regulation model of the distribution business, in particular from the viewpoint of reliability of electricity supply and allowed return. The work introduces the asset management system developed for research purposes and to support the strategy work, the calculation elements of the system and initial data used in the network analysis. The key elements of this asset management system are utilised in the dissertation. Finally, the study addresses the stages of strategic decision-making and compilation of investment strategies. Further, the work illustrates implementation of strategic planning in an actual distribution company environment.

Keskijänniteverkon käyttövarmuuden parantaminen verkostoautomaatiolla

Tässä työssä tutkitaan maastokatkaisijoiden ja kauko-ohjattavien erottimien kannattavia sijoituskohteita keskijänniteverkkoon. Kannattavuutta lasketaan kannattavuuslaskennalla, jonka lopputuloksena saadaan automaatiolaitteiden aiheuttama keskeytyskustannussäästö. Saaduille keskeytyskustannussäästöille lasketaan investoinnin takaisinmaksuaika, joka määrää kohteiden tärkeysjärjestyksen. Lisäksi tarkastellaan verkostomuutosten vaikutusta automaatiolaitteiden kannattavuuteen. Kannattavuuslaskentaa varten keskijänniteverkko jaetaan vyöhykkeisiin. Vyöhykkeiden avulla huomioidaan olemassa olevien kauko-ohjattavien erottimien ja varasyöttöjen vaikutukset. Laskentaparametrit määritetään yhtiön tilastoista. Tutkimuksessa on esitetty automaatiolaitteiden kannattavuuslaskentaa esimerkkikohteiden avulla, jotka on valittu keskijänniteverkon rakenteen perusteella. Maastokatkaisijoille ja kauko-ohjattaville erottimille löytyi paljon kannattavia sijoituskohteita. Maastokatkaisijalle havaittu lisäominaisuus parantaa sen kannattavuutta entisestään. Automaatiolaitteiden aiheuttamat keskeytyskustannussäästöt riippuvat siirrettävästä tehosta, vikataajuuksista ja keskeytyskustannusten arvoista, joiden vaikutusta on kuvattu herkkyystarkasteluilla.