Kattilalaitosten järjestelmällinen suunnittelu ja modulaarinen rakenne

Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia kattilalaitosten järjestelmällistä suunnittelua, huomioiden laitoksen elinkaariprosessit ja modulaarinen tuoterakenne. Kattilalaitokset investointituotteina toteutetaan tyypillisesti projektitoimintamallilla, jolloin jokainen toimitus suunnitellaan alusta kyseisen kohteen vaatimusten perusteella. Päätöksenteon peruste on laitosasiakkaiden osalta tyypillisesti hinta, jonkavuoksi laitoksen perusratkaisut tulee olla ennalta määriteltyjä ja toimitusprosessi huolellisesti suunniteltu, jotta kustannukset ja aikataulu ovat ennustettavissa. Projektitoimituksissa projektipäälliköllä on merkittävä vastuu myös suunnittelun onnistumisesta ja käytössä olevat projektinhallintamallit ovat hyvin tuotekeskeisiä, jolloin vaatimuksia ei riittävästi huomioida ja siten toteutettu laitosratkaisu ei täytä usein sidosryhmien asettamia vaatimuksia. Monimutkaisten järjestelmien kehittämiseen ja suunnitteluun on olemassa Systems Engineering - suunnittelumalli, jonka hyödyntäminen energiatekniikan alalla on ollut vielä vähäistä. Malli tarjoaa yhdessä ISO/ICE 15288 standardin kanssa valmiit prosessit tuotteen järjestelmälliselle suunnittelulle. Modulaariset tuoterakenteet ovat olleet perusvaatimus komponenttien toimitusten osalta, mutta laitosjärjestelmien tuotteistaminen on koettu vaikeaksi runsaan räätälöintitarpeen takia. Prosessimaisella toimintamallilla voidaan tuottaa modulaarisia tuoterakenteita ja tehostaa kattilalaitosten muutosten hallintaa. Tutkimuksessa tunnistettiin tyypilliset kattilalaitoksen suunnittelun prosessit kattilalaitosten kokonaistoimituksiin erikoistuneelle KPA Unicon Oy:lle.

A long way to the rainbow country : understanding the foreign market expansion process of Finnish corporations into the Republic of South Africa between 1999 and 2005

De afrikanska ekonomierna växer med nära fyra procent per år och detta är en god indikation på kontinentens växande betydelse. Under kalla kriget hade afrikanska regeringar haft ett begränsat utrymme för opportunistisk köpslående, och därmed även en marginal att positionera sig strategiskt. Alltför ofta uppmuntrade och beskyddade stormakterna diktatorer och små lokala eliter som främst ville berika sig själv. I och med att globaliseringen tog fart och USA allt mera kom att dominera globalt, började en ny era i fråga om förändringar. Trots dessa förändringar på den globala arenan, har Afrika som kontinent hamnat i bakgrunden och jämfört med andra utvecklingsländer har Afrika attraherat ett fåtal utländska investeringar. Fortfarande, speciellt i Norden, finns det lite kunskap om hur utländska företag expanderar sin affärsverksamhet på den afrikanska kontinenten. Det råder brist på empiriska undersökningar om vilken inverkan afrikanska institutionella förändringar och lokala affärsmiljöer har på internationaliseringen och på de utländska företagens affärsutvecklingsstrategier på den afrikanska kontinenten. Med denna avhandling vill jag lyfta fram ett exempel på ett land (Sydafrika), som har lyckat dra nytta av de förändringar som 1990-talet förde med sig. I denna avhandling har jag intervjuat olika personer i ledande positioner inom olika finländska företag i Finland och i Sydafrika. Avhandlingen skapar en referensram för att öka förståelse och fördjupa analys av hur en kombination av olika interna och externa resurser ökar företagens konkurrenskraft och på det sättet bidrar till en framgångsrik affärsutveckling i Afrika. De politiska och sociala aktörerna samt aktörerna inom affärslivet besitter resurser som ambitiösa företag kan dra nytta av i sin strävan att erövra de nya framgångsrika marknaderna i Afrika. Gradvis ökar finländska företag sina insatser på den afrikanska kontinenten i strävan att skapa mervärde för sina kunder. Den värdeskapande processen gör att parterna måste närma sig varandra utgående från sina egna strategiska målsättningar. Hittills har finländska företag varit intresserad att sälja till Afrika men inte intresserad att köpa därifrån. Förutom de praktiska råden till olika företag, föreslår avhandlingen hur den finska staten och den sydafrikanska staten kunde agera tillsammans för att främja ömsesidigt handelsutbyte.

Bonding of Composite Resin to Alumina and Zirconia Ceramics with Special Emphasis on Surface Conditioning and Use of Coupling Agents

Dental oxide ceramics have been inspired by their biocompability and mechanical properties which have made durable all-ceramic structures possible. Clinical longevity of the prosthetic structures is dependent on effective bonding with luting cements. As the initial shear bond strength values can be comparable with several materials and procedures, long-term durability is affected by ageing. Aims of the current study were: to measure the shear bond strength of resin composite-to-ceramics and to evaluate the longevity of the bond; to analyze factors affecting the bond, with special emphasis on: the form of silicatization of the ceramic surface; form of silanization; type of resin primer and the effect of the type of the resin composite luting cement; the effect of ageing in water was studied regarding its effect to the endurance of the bond. Ceramic substrates were alumina and yttrium stabilized zirconia. Ceramic conditioning methods included tribochemical silicatization and use of two silane couplings agents. A commercial silane primer was used as a control silane. Various combinations of conditioning methods, primers and resin cements were tested. Bond strengths were measured by shear bond strength method. The longevity of the bond was generally studied by thermocycling the materials in water. Additionally, in one of the studies thermal cycling was compared with long-term water storaging. Results were analysed statistically with ANOVA and Weibull analysis. Tribochemical treatment utilizing air pressure of 150 kPa resulted shear bond strengths of 11.2 MPa to 18.4 MPa and air pressure of 450 kPa 18.2 MPa to 30.5 MPa, respectively. Thermocycling of 8000 cycles or four years water storaging both decreased shear bond strength values to a range of 3.8 MPa to 7.2 MPa whereas initial situation varied from 16.8. Mpa to 23.0 MPa. The silane used in studies had no statistical significance. The use of primers without 10-MDP resulted spontaneous debonding during thermocycling or shear bond strengths below 5 MPa. As conclusion, the results showed superior long-term bonding with primers containing 10-MDP. Silicatization with silanizing showed improved initial shear bond strength values which considerably decreased with ageing in water. Thermal cycling and water storing for up to four years played the major role in reduction of bond strength, which could be due to thermal fatigue of the bonding interface and hydrolytic degradation of the silane coupled interface.

Lämmöntalteenottokattilan lämpötekninen mitoitus

Kandidaatintyön tavoitteena oli laatia mitoitussovellus KPA Unicon Oy:lle, jolla voidaan arvioida lämmöntalteenottokattilasta saatavaa tehoa sekä tarvittavaa lämmönsiirtopinta-alaa. Mitoitussovellus laadittiin yksipaineisen kattilan mitoitusta varten ja sitä on tarkoitus hyödyntää yrityksen tarjousvaiheen projekteissa. Laskentasovelluksen laatimista varten tässä kandidaatintyössä käsitellään kaasuturbiinin jälkeistä lämmöntalteenottokattilaa ja sen mitoittamista. Erityisesti huomiota kiinnitetään yleisiin suunnitteluperiaatteisiin ja lämpötekniseen mitoittamiseen. Työssä esitetään tyypillisiä suunnitteluarvoja, rakenteita sekä laskentamenetelmiä, joiden avulla lämmöntalteenottokattila voidaan mitoittaa.

Laskentasovelluksen kehittäminen modulaariselle vesiputkikattilalle

Modulaarisella vesiputkikattilalla tarkoitetaan täysin konepajalla valmistettavissa olevaa kattilaa, joka voidaan kuljettaa yhtenä tai muutamana suurena moduulina työmaalle. Tässä diplomityössä käsiteltiin modulaarisen vesiputkikattilan laskentasovelluksen ke-hittämistä KPA Unicon Oy:lle. Työn tavoitteena oli tarkastella modulaarisen vesiputkikattilan lämpöteknistä mitoitusta ja suunnittelua sekä kehittää laskentasovellus, jonka avulla voidaan arvioida kattilan mittoja ja painoa. Laskentasovellus laadittiin Microsoftin Excel-alustalle, josta se on myöhemmin mahdollista siirtää muille ohjelma-alustoille. Laskentasovelluksessa hyödynnetään lämmönsiirron ja virtaustekniikan laskentayhtälöitä sekä -menetelmiä. Sovellukseen valitut laskentayhtälöt sekä -menetelmät ovat yleisesti hyväksyttyjä ja käytännössä testattuja. Diplomityön tuloksena valmistui laskentasovellus, joka kykenee modulaarisen vesiputkikattilan lämpötekniseen mitoittamiseen. Sovelluksen avulla voidaan mitoittaa kattilan tulipesä, tulistimet, höyrystinpinnat sekä ekonomaiseri. Laskentasovellusta on tarkoitus hyödyntää yrityksen tarjousvaiheen projekteissa sekä mahdollisesti kattiloiden esisuunnittelussa. Laskentasovelluksen laatimista varten ei ollut mahdollista hyödyntää toiminnassa olevien kattiloiden prosessitietoja, koska ensimmäiset tämän tyyppiset kattilat ovat asenteilla. Sen sijaan sovelluksen antamia laskentatuloksia verrattiin toisen mitoitusohjelman antamiin tuloksiin, joiden perusteella laskentasovelluksen voidaan olettaa antavan oikeita tuloksia.

The knapsack problem approach in solving partial hedging problems of options

En option är ett finansiellt kontrakt som ger dess innehavare en rättighet (men medför ingen skyldighet) att sälja eller köpa någonting (till exempel en aktie) till eller från säljaren av optionen till ett visst pris vid en bestämd tidpunkt i framtiden. Den som säljer optionen binder sig till att gå med på denna framtida transaktion ifall optionsinnehavaren längre fram bestämmer sig för att inlösa optionen. Säljaren av optionen åtar sig alltså en risk av att den framtida transaktion som optionsinnehavaren kan tvinga honom att göra visar sig vara ofördelaktig för honom. Frågan om hur säljaren kan skydda sig mot denna risk leder till intressanta optimeringsproblem, där målet är att hitta en optimal skyddsstrategi under vissa givna villkor. Sådana optimeringsproblem har studerats mycket inom finansiell matematik. Avhandlingen "The knapsack problem approach in solving partial hedging problems of options" inför en ytterligare synpunkt till denna diskussion: I en relativt enkel (ändlig och komplett) marknadsmodell kan nämligen vissa partiella skyddsproblem beskrivas som så kallade kappsäcksproblem. De sistnämnda är välkända inom en gren av matematik som heter operationsanalys. I avhandlingen visas hur skyddsproblem som tidigare lösts på andra sätt kan alternativt lösas med hjälp av metoder som utvecklats för kappsäcksproblem. Förfarandet tillämpas även på helt nya skyddsproblem i samband med så kallade amerikanska optioner.

Morfologian hallinta nikkelin sulfidisaostuksessa

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia nikkelin sulfidisaostuksessa syntyvien kiteiden morfologiaa ja siihen vaikuttavia parametreja. Syntyvien kiteiden kasvua ja morfologiaa tutkittiin kiteen muodostumisen ja kasvun teorioiden avulla. Saostuksen olosuhteet, kuten lämpötila, paine ja pH vaikuttavat muodostuvien kiteiden morfologiaan. Muilla parametreilla, kuten liuoksen ylikylläisyydellä, epäpuhtauksilla, lisäaineilla, sekoituksella ja reaktioajalla on myös suuri merkitys. Kokeiden avulla haluttiin liuoskoostumuksen, saostusolosuhteiden ja muiden komponenttien vaikutusta nikkelisulfidikiteiden morfologiaan. Kokeissa käytettiin kahta eri sulfidilähdettä: natriumvetysulfidia ja rikkivetyä. Puolipanoskokeissa nikkelipitoisuus oli 1,5 g/l, paine 101,3 kPa ja sekoitusnopeus 650 rpm. Saostuskokeet tehtiin natriumsulfaatti- 5 g/l ja ammoniumsulfaattiliuoksissa 300 g/l. Saostuskokeissa muuttujia olivat saostimen konsentraatio ja määrä, rauta- ja magne-siumepäpuhtaudet, lämpötila ja lisäaineet. Diplomityön kokeellisessa osassa morfologiaa tutkittiin suoraan valomikroskoopin ja pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) avulla. Morfologiaa tutkittiin myös epäsuorasti laskeutumisnopeuden, keskimääräisen partikkelikoon, ja ominaispinta-alamittausten avulla. Saostimen pitoisuuden vaikutukset partikkelimuotoon olivat pieniä, mutta vaikutukset ominaispinta-alaan ja partikkelikokoon olivat suuria. Natriumlauryylisul-faatti ja EDTA ohjasivat partikkelien rakennetta levymäisemmäksi, joka johti hitaaseen laskeutumisnopeuteen. Polyakryylihappo lisäaineena muuttaa partikkelien morfologiaa kuutiomaisemmaksi. Flokkulanttien ja raudan morfologiset vaikutukset olivat pieniä. Partikkelikoko ja omaispinta-ala pienenivät selvästi magnesiumpitoisuuden kasvaessa. Lämpötilan kasvattaminen lisäsi epäsäännöllisten kiteiden määrää ja muodostuneet kiteet olivat enemmän neulamaisia.

Pohjois-Satakunnan alueellinen vesihuollon kehittämissuunnitelma 2013 - 2035

Pohjois-Satakunnan alueellinen vesihuollon kehittämissuunnitelma koskee Kankaanpään kaupungin sekä Honkajoen, Jämijärven, Karvian, Lavian, Merikarvian, Pomarkun ja Siikaisten kuntien aluetta. Suunnitelmassa on vertailtu suunnittelualueen vesihuollon kehittämismahdollisuuksia. Suunnittelun lopputuloksena saadaan alueelliset vesihuollon ratkaisuvaihtoehdot, joilla vedenhankinta sekä jätevesien käsittely voidaan järjestää parhaalla mahdollisella tavalla. Suunnittelutyön teettivät suunnittelualueen kunnat yhdessä Varsinais-Suomen elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskuksen sekä Satakuntaliiton kanssa. Suunnitelman on laatinut AIRIX Ympäristö Oy. Suunnittelutyön aikana kävi ilmeiseksi, että vedenhankinnan kehittämisessä painotetaan vedenhankintayhteyksien varmistamista, koska nykyisin käytössä olevat pohjavesivarat ovat pääosin riittävät. Ainoastaan Honkajoella on tarvetta lisävedelle. Se tullaan varmistamaan joko vedenostolla Kankaanpäästä tai uudella vedenottamolla Palokankaan pohjavesialueelle. Suunnittelualueelle tullaan rakentamaan vedenhankintaa varmistavia yhteyksiä vesiosuuskuntien ja kuntien vesilaitosten välille. Näitä toteutetaan Karviassa ja Jämijärvellä sekä Siikaisten ja Pomarkun välille. Kankaanpäähän rakennetaan uusi vedenottamo, joka varmistaa samalla myös Merikarvian, Siikaisten, Honkajoen, Pomarkun, Lavian ja Sastamalan Kiikoisten vedenhankintaa. Vesihuollon erityistilanteisiin varautumiseen tullaan panostamaan lisääntyvän yhteistyön avulla. Varautumisessa tullaan kartoittamaan mm. varavoimalaitteiden ja desinfiointivalmiuden yhteistä järjestämistä. Kunnallinen jätevesien puhdistus tulee Laviaa lukuun ottamatta säilymään ennallaan pitkälle suunnittelukauden lopulle. Lavian jätevedet tullaan siirtämään Sastamalan Kiikoisiin, josta ne johdetaan Huittisiin käsiteltäväksi. Suunnittelukauden lopulla, vuosien 2030-2035 aikana on tarkoitus lopettaa sekä Jämijärven että Pomarkun puhdistamot ja rakentaa siirtoviemärit Kankaanpäähän. Runsaiden vuotovesimäärien vuoksi koko suunnittelualueelle esitetään laajamittaista viemäriverkostojen saneerausta. Puhdistamoiden kapasiteetin riittävyys sekä puhdistustulos paranevat, kun vuotovesiä saadaan vähennettyä. Vuotovesien vähenemisellä saadaan myös huomattavia käyttökustannusten säästöjä. Puhdistamolietteen osalta ehdotetaan käsittelyn keskittämistä esimerkiksi biokaasulaitokselle. Pomarkun lietteet kuljetaan jatkossakin käsiteltäväksi Porin Luotsinmäen jäteveden puhdistamolle. Lisäksi haja-asutuksen jätevesilietteiden vastaanottoa tullaan kehittämään alueellisesti. Suunnitelmaa hyödynnetään vedenhankintaa ja jätevedenkäsittelyä koskevia päätöksiä tehtäessä. Ehdotukset otetaan huomioon myös kunnallisia vesihuollon kehittämissuunnitelmia laadittaessa. Kehittämissuunnitelma sisältää nykyisessä laajuudessaan hankkeiden mitoitusperusteet ja tekniset perusratkaisut sekä alustavat kustannusarviot. Hankkeiden jatkovalmistelu vaatii hankekohtaisen yleis- ja rakennussuunnittelun ennen toteutusta. Samalla on selvitettävä kunnallisen päätöksenteon eteneminen, hankkeiden rahoitus ja kustannusten jako. Suunnitelmassa esitettyjen hankkeiden rakennuskustannukset ovat vedenhankinnan osalta noin 2,4 M€ ja jätevesihuollon osalta noin 4,8 M€ vuoteen 2035 mennessä.

Biomassakattilan simulointi

Tässä diplomityössä mallinnetaan Apros-simulointiohjelmistolla kylläistä höyryä tuottava KPA Uniconin toimittama Biograte-kattilalaitos. Työ on rajattu käsittelemään vesihöyrypiiri syöttövesisäiliöstä prosessiin lähtevään höyryyn saakka. Savukaasupuoli on mallinnettu polttoaineen ja palamisilman syötöstä savupiippuun asti, mutta savukaasujen puhdistus on jätetty pois simulaatiomallista. Työssä kerrotaan yleisesti biopolttoaineista, kattilalaitoksista ja tulipesäratkaisuista. Simuloitava kattilalaitos ja sen säätöjärjestelmä käydään läpi yksityiskohtaisemmin. Simuloinnista ja sen mahdollisuuksista kerrotaan yleisesti, jonka jälkeen esitellään tehty simulaatiomalli. Simulointituloksia verrataan kattilan mitoitusarvoihin ja tärkeimpien prosessisuureiden muutoksia tutkitaan kuormanmuutostilanteissa. Lopuksi tuloksista tehdään yhteenveto ja esitellään jatkotoimenpidesuunnitelmat. Simuloitu kattilalaitos tuottaa kylläistä höyryä halutun määrän oikeassa paineessa ja lämpötilassa. Kattilan prosessisuureet vastaavat melko hyvin mitoitusarvoja ja simulaatiomalli toimii vakaasti myös kuormanmuutostilanteissa. Suurimmat kompromissit ja yksinkertaistukset on tehty tulipesän ja polttoaineensyötön mallinnuksessa. Näitä osa-alueita kehittämällä simulaation tarkkuutta olisi mahdollista parantaa entisestään. Jatkossa simulointimallia on tarkoitus kehittää laajentamalla se kattamaan myös laitoksen sekundääripuoli kokonaisuudessaan. Tulosten perusteella simulaatiota voidaan pitää onnistuneena mallina Biograte-kattilalaitoksesta.