Comprehensive Study of Crystal Growth from Solution

Crystal growth is an essential phase in crystallization kinetics. The rate of crystal growth provides significant information for the design and control of crystallization processes; nevertheless, obtaining accurate growth rate data is still challenging due to a number of factors that prevail in crystal growth. In industrial crystallization, crystals are generally grown from multi-componentand multi-particle solutions under complicated hydrodynamic conditions; thus, it is crucial to increase the general understanding of the growth kinetics in these systems. The aim of this work is to develop a model of the crystal growth rate from solution. An extensive literature review of crystal growth focuses on themodelling of growth kinetics and thermodynamics, and new measuring techniques that have been introduced in the field of crystallization. The growth of a singlecrystal is investigated in binary and ternary systems. The binary system consists of potassium dihydrogen phosphate (KDP, crystallizing solute) and water (solvent), and the ternary system includes KDP, water and an organic admixture. The studied admixtures, urea, ethanol and 1-propanol, are employed at relatively highconcentrations (of up to 5.0 molal). The influence of the admixtures on the solution thermodynamics is studied using the Pitzer activity coefficient model. Theprediction method of the ternary solubility in the studied systems is introduced and verified. The growth rate of the KDP (101) face in the studied systems aremeasured in the growth cell as a function of supersaturation, the admixture concentration, the solution velocity over a crystal and temperature. In addition, the surface morphology of the KDP (101) face is studied using ex situ atomic force microscopy (AFM). The crystal growth rate in the ternary systems is modelled on the basis of the two-step growth model that contains the Maxwell-Stefan (MS) equations and a surface-reaction model. This model is used together with measuredcrystal growth rate data to develop a new method for the evaluation of the model parameters. The validation of the model is justified with experiments. The crystal growth rate in an imperfectly mixed suspension crystallizer is investigatedusing computational fluid dynamics (CFD). A solid-liquid suspension flow that includes multi-sized particles is described by the multi-fluid model as well as by a standard k-epsilon turbulence model and an interface momentum transfer model. The local crystal growth rate is determined from calculated flow information in a diffusion-controlled crystal growth regime. The calculated results are evaluated experimentally.

Chemical changes in biomass during torrefaction

Torrefaction is moderate thermal treatment (~200-300 °C) of biomass in an inert atmosphere. The torrefied fuel offers advantages to traditional biomass, such as higher heating value, reduced hydrophilic nature, increased its resistance to biological decay, and improved grindability. These factors could, for instance, lead to better handling and storage of biomass and increased use of biomass in pulverized combustors. In this work, we look at several aspects of changes in the biomass during torrefaction. We investigate the fate of carboxylic groups during torrefaction and its dependency to equilibrium moisture content. The changes in the wood components including carbohydrates, lignin, extractable materials and ashforming matters are also studied. And at last, the effect of K on torrefaction is investigated and then modeled. In biomass, carboxylic sites are partially responsible for its hydrophilic characteristic. These sites are degraded to varying extents during torrefaction. In this work, methylene blue sorption and potentiometric titration were applied to measure the concentration of carboxylic groups in torrefied spruce wood. The results from both methods were applicable and the values agreed well. A decrease in the equilibrium moisture content at different humidity was also measured for the torrefied wood samples, which is in good agreement with the decrease in carboxylic group contents. Thus, both methods offer a means of directly measuring the decomposition of carboxylic groups in biomass during torrefaction as a valuable parameter in evaluating the extent of torrefaction. This provides new information to the chemical changes occurring during torrefaction. The effect of torrefaction temperature on the chemistry of birch wood was investigated. The samples were from a pilot plant at Energy research Center of the Netherlands (ECN). And in that way they were representative of industrially produced samples. Sugar analysis was applied to analyze the hemicellulose and cellulose content during torrefaction. The results show a significant degradation of hemicellulose already at 240 °C, while cellulose degradation becomes significant above 270 °C torrefaction. Several methods including Klason lignin method, solid state NMR and Py-GC-MS analyses were applied to measure the changes in lignin during torrefaction. The changes in the ratio of phenyl, guaiacyl and syringyl units show that lignin degrades already at 240 °C to a small extent. To investigate the changes in the extractives from acetone extraction during torrefaction, gravimetric method, HP-SEC and GC-FID followed by GC-MS analysis were performed. The content of acetone-extractable material increases already at 240 °C torrefaction through the degradation of carbohydrate and lignin. The molecular weight of the acetone-extractable material decreases with increasing the torrefaction temperature. The formation of some valuable materials like syringaresinol or vanillin is also observed which is important from biorefinery perspective. To investigate the change in the chemical association of ash-forming elements in birch wood during torrefaction, chemical fractionation was performed on the original and torrefied birch samples. These results give a first understanding of the changes in the association of ashforming elements during torrefaction. The most significant changes can be seen in the distribution of calcium, magnesium and manganese, with some change in water solubility seen in potassium. These changes may in part be due to the destruction of carboxylic groups. In addition to some changes in water and acid solubility of phosphorous, a clear decrease in the concentration of both chlorine and sulfur was observed. This would be a significant additional benefit for the combustion of torrefied biomass. Another objective of this work is studying the impact of organically bound K, Na, Ca and Mn on mass loss of biomass during torrefaction. These elements were of interest because they have been shown to be catalytically active in solid fuels during pyrolysis and/or gasification. The biomasses were first acid washed to remove the ash-forming matters and then organic sites were doped with K, Na, Ca or Mn. The results show that K and Na bound to organic sites can significantly increase the mass loss during torrefaction. It is also seen that Mn bound to organic sites increases the mass loss and Ca addition does not influence the mass loss rate on torrefaction. This increase in mass loss during torrefaction with alkali addition is unlike what has been found in the case of pyrolysis where alkali addition resulted in a reduced mass loss. These results are important for the future operation of torrefaction plants, which will likely be designed to handle various biomasses with significantly different contents of K. The results imply that shorter retention times are possible for high K-containing biomasses. The mass loss of spruce wood with different content of K was modeled using a two-step reaction model based on four kinetic rate constants. The results show that it is possible to model the mass loss of spruce wood doped with different levels of K using the same activation energies but different pre-exponential factors for the rate constants. Three of the pre-exponential factors increased linearly with increasing K content, while one of the preexponential factors decreased with increasing K content. Therefore, a new torrefaction model was formulated using the hemicellulose and cellulose content and K content. The new torrefaction model was validated against the mass loss during the torrefaction of aspen, miscanthus, straw and bark. There is good agreement between the model and the experimental data for the other biomasses, except bark. For bark, the mass loss of acetone extractable material is also needed to be taken into account. The new model can describe the kinetics of mass loss during torrefaction of different types of biomass. This is important for considering fuel flexibility in torrefaction plants.

Hydraulisen kuristinmallin ja liikealustan ohjauksen kehittäminen reaaliaikasimulointiin

Diplomityön ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin hydraulisen kuristimen ominaisuuksia ja esiteltiin numeerisesti tehokas kuristinmalli käyttäenpolynomifunktiota virtauksen laminaarisen ja transitioalueen kuvaukseen. Puoliempiirisen mallin paremmuus tulee esille siinä, että kuristimen geometriatietoja ei tarvita laskettaessa virtausta paine-eron perusteella. Reaaliaikasimuloinnissa esiintyy kompromisseja tarkkuuden ja laskentanopeuden välillä. Tätä asiaa tutkittiin kahden virtausalueen kuristinmallilla. Transition paine-eron ja integrointiaika-askelen valinnan vaikutus tarkkuuteen ja laskentanopeuteen tutkittiin. Toisessa vaiheessa tutkittiin mahdollisimman hyvän liiketuntuman tuottamista liikealustalla ohjaussignaalia kehittämällä. Liikealustan liikeradan rajallisuudesta johtuen ohjauksessa on perinteisesti käytetty washout-suodatusta, joka erottelee simuloitavan järjestelmän kiihtyvyyssignaalista vain nopeatkiihtyvyydet. Tässä työssä tutkittiin hitaiden kiihtyvyyksien ottamista mukaan liikealustan ohjaukseen liikealustan liikeradan puitteissa. Tämä toteutettiin kuvaamalla hitaat kiihtyvyydet kallistamalla liikealustaa, jolloin käyttäjään kohdistuva voima saatiin kuvattua gravitaatiota hyväksi käyttäen.

Sahan kustannustenjakomalli toimintolaskentaa apuna käyttäen

Työn tavoitteena oli rakentaa sahan kustannuksille laskentamalli, jolla kustannukset voidaan kohdistaa markkinasegmenteille. Työssä käytettiin toimintolaskentaa, joka kohdistaa kustannuksia tarkemmin, kuin perinteiset kustannuslaskentamenetelmät. Toimintolaskenta on kaksivaiheinen menetelmä, jossa ensin resurssit kohdistetaan käytön mukaan toiminnoille ja näiltä edelleen laskentakohteille toimintojen kulutuksen mukaan. Suuri osa mallin rakentamisajasta kului toimintojen määrittelyyn, analysointiin, tiedonhakuun ja laskentainformaation keräämiseen. Rakennettua kustannustenjakomallia voidaan käyttää apuna esim. segmentti-, asete- tai tuotekohtaista kannattavuutta laskettaessa. Kustannustenjakomalli kohdistaa sahan kustannukset kolmelle eri kustannusobjektille. Nämä objektit ovat tuote, segmentti ja tehdas. Tehdastason kustannukset kohdistetaan ainoastaan tuotteiden tehdashintojen määrittämisessä. Nämä kustannukset eivät vaikuta mitenkään tuotteen tai markkinasegmentin kannattavuuteen. Laskentamallin rakenne riippuu mallin käyttötarkoituksesta. Kustannustenjakomallia kokeiltiin kolmelle erilaiselle sahaukselle. Mallissa tarkasteltiin normaalikokoisen tukin, Japanin sahatavaran (lyhyt tukki) ja pienen tukin sahauksia sekä näiden aiheuttamia kustannuksia. Toimintolaskenta soveltuu hyvin sahan kustannusten kohdistamiseen. Koska sahan tuotanto on prosessimaista, niin toimintoja on vähän. Vaikka segmenttitason palvelutoimintojen osuus kustannuksista onkin pieni, niin toimintolaskenta toimii usein todellisena silmien avaajana, kun toimintoja ja niiden kustannuksia analysoidaan.

Kunnossapidon kustannusten ja suorituskyvyn raportointi. Case: UPM-Kymmene Puutuotetoimiala

Tutkielman tavoitteena on tutkia, miten rakentaa yritykselle toimiva kunnossapidon kustannusten ja suorituskyvyn raportointimalli ohjauksen tarpeisiin. Työn aihepiiri on lähtöisin case-yrityksen käytännön tarpeista luoda yhtenäinen kunnossapidon raporttimalli. Ongelmaa lähestytään kirjallisuuden perusteella, jonka avulla analysoidaan ensinnäkin talouden ohjauksen tehtäviä ja menetelmiä sekä johdon tiedon tarpeita. Toiseksi analysointi kattaa kunnossapidon tavoitteiden ja vaikutusten käsittelyn. Kunnossapidolla nähdään olevan merkittävä vaikutus tuotantoon sekä tätä kautta myös yrityksen kannattavuuteen. Kirjallisuuden perusteella työssä on luotu seitsenportainen kunnossapitoraportoinnin prosessimalli. Tutkielman empiriaosa kattaa case-yrityksen ylemmän johdon, tehtaanjohtajien, kunnossapitopäälliköiden sekä taloushallinnon business controllereiden haastatteluja näiden kunnossapidon raportointiin liittyvien tiedon tarpeiden selvittämiseksi. Haastattelujen perusteella on luotu malliehdotus kunnossapidon kustannusten ja suorituskyvyn raportoimiseksi. Työ on tutkimusotteeltaan konstruktiivinen.

Statistical Analysis and Numerics of Heat Exchanger Models

The identifiability of the parameters of a heat exchanger model without phase change was studied in this Master’s thesis using synthetically made data. A fast, two-step Markov chain Monte Carlo method (MCMC) was tested with a couple of case studies and a heat exchanger model. The two-step MCMC-method worked well and decreased the computation time compared to the traditional MCMC-method. The effect of measurement accuracy of certain control variables to the identifiability of parameters was also studied. The accuracy used did not seem to have a remarkable effect to the identifiability of parameters. The use of the posterior distribution of parameters in different heat exchanger geometries was studied. It would be computationally most efficient to use the same posterior distribution among different geometries in the optimisation of heat exchanger networks. According to the results, this was possible in the case when the frontal surface areas were the same among different geometries. In the other cases the same posterior distribution can be used for optimisation too, but that will give a wider predictive distribution as a result. For condensing surface heat exchangers the numerical stability of the simulation model was studied. As a result, a stable algorithm was developed.

Methods and Models for Accelerating Dynamic Simulation of Fluid Power Circuits

The objective of this dissertation is to improve the dynamic simulation of fluid power circuits. A fluid power circuit is a typical way to implement power transmission in mobile working machines, e.g. cranes, excavators etc. Dynamic simulation is an essential tool in developing controllability and energy-efficient solutions for mobile machines. Efficient dynamic simulation is the basic requirement for the real-time simulation. In the real-time simulation of fluid power circuits there exist numerical problems due to the software and methods used for modelling and integration. A simulation model of a fluid power circuit is typically created using differential and algebraic equations. Efficient numerical methods are required since differential equations must be solved in real time. Unfortunately, simulation software packages offer only a limited selection of numerical solvers. Numerical problems cause noise to the results, which in many cases leads the simulation run to fail. Mathematically the fluid power circuit models are stiff systems of ordinary differential equations. Numerical solution of the stiff systems can be improved by two alternative approaches. The first is to develop numerical solvers suitable for solving stiff systems. The second is to decrease the model stiffness itself by introducing models and algorithms that either decrease the highest eigenvalues or neglect them by introducing steady-state solutions of the stiff parts of the models. The thesis proposes novel methods using the latter approach. The study aims to develop practical methods usable in dynamic simulation of fluid power circuits using explicit fixed-step integration algorithms. In this thesis, twomechanisms whichmake the systemstiff are studied. These are the pressure drop approaching zero in the turbulent orifice model and the volume approaching zero in the equation of pressure build-up. These are the critical areas to which alternative methods for modelling and numerical simulation are proposed. Generally, in hydraulic power transmission systems the orifice flow is clearly in the turbulent area. The flow becomes laminar as the pressure drop over the orifice approaches zero only in rare situations. These are e.g. when a valve is closed, or an actuator is driven against an end stopper, or external force makes actuator to switch its direction during operation. This means that in terms of accuracy, the description of laminar flow is not necessary. But, unfortunately, when a purely turbulent description of the orifice is used, numerical problems occur when the pressure drop comes close to zero since the first derivative of flow with respect to the pressure drop approaches infinity when the pressure drop approaches zero. Furthermore, the second derivative becomes discontinuous, which causes numerical noise and an infinitely small integration step when a variable step integrator is used. A numerically efficient model for the orifice flow is proposed using a cubic spline function to describe the flow in the laminar and transition areas. Parameters for the cubic spline function are selected such that its first derivative is equal to the first derivative of the pure turbulent orifice flow model in the boundary condition. In the dynamic simulation of fluid power circuits, a tradeoff exists between accuracy and calculation speed. This investigation is made for the two-regime flow orifice model. Especially inside of many types of valves, as well as between them, there exist very small volumes. The integration of pressures in small fluid volumes causes numerical problems in fluid power circuit simulation. Particularly in realtime simulation, these numerical problems are a great weakness. The system stiffness approaches infinity as the fluid volume approaches zero. If fixed step explicit algorithms for solving ordinary differential equations (ODE) are used, the system stability would easily be lost when integrating pressures in small volumes. To solve the problem caused by small fluid volumes, a pseudo-dynamic solver is proposed. Instead of integration of the pressure in a small volume, the pressure is solved as a steady-state pressure created in a separate cascade loop by numerical integration. The hydraulic capacitance V/Be of the parts of the circuit whose pressures are solved by the pseudo-dynamic method should be orders of magnitude smaller than that of those partswhose pressures are integrated. The key advantage of this novel method is that the numerical problems caused by the small volumes are completely avoided. Also, the method is freely applicable regardless of the integration routine applied. The superiority of both above-mentioned methods is that they are suited for use together with the semi-empirical modelling method which necessarily does not require any geometrical data of the valves and actuators to be modelled. In this modelling method, most of the needed component information can be taken from the manufacturer’s nominal graphs. This thesis introduces the methods and shows several numerical examples to demonstrate how the proposed methods improve the dynamic simulation of various hydraulic circuits.

Performance measurement and management in a collaborative network

This study concerns performance measurement and management in a collaborative network. Collaboration between companies has been increased in recent years due to the turbulent operating environment. The literature shows that there is a need for more comprehensive research on performance measurement in networks and the use of measurement information in their management. This study examines the development process and uses of a performance measurement system supporting performance management in a collaborative network. There are two main research questions: how to design a performance measurement system for a collaborative network and how to manage performance in a collaborative network. The work can be characterised as a qualitative single case study. The empirical data was collected in a Finnish collaborative network, which consists of a leading company and a reseller network. The work is based on five research articles applying various research methods. The research questions are examined at the network level and at the single network partner level. The study contributes to the earlier literature by producing new and deeper understanding of network-level performance measurement and management. A three-step process model is presented to support the performance measurement system design process. The process model has been tested in another collaborative network. The study also examines the factors affecting the process of designing the measurement system. The results show that a participatory development style, network culture, and outside facilitators have a positive effect on the design process. The study increases understanding of how to manage performance in a collaborative network and what kind of uses of performance information can be identified in a collaborative network. The results show that the performance measurement system is an applicable tool to manage the performance of a network. The results reveal that trust and openness increased during the utilisation of the performance measurement system, and operations became more transparent. The study also presents a management model that evaluates the maturity of performance management in a collaborative network. The model is a practical tool that helps to analyse the current stage of the performance management of a collaborative network and to develop it further.

Sähköasemaprojektoinnin kehittäminen Helsingin Energiassa

Työssä käsitellään Helsingin Energian sähköasemaprojektoinnin kehittämistä. Helsingin kaupunkiolosuhteissa valmiiden ratkaisujen hyödyntäminen ei ole usein mahdollista, vaan asemat on suunniteltava itsenäisinä, erilaisina projekteina. Rakennettavat sähköasemat ovat suuria ja eri osien kilpailuttamisella saavutetaan taloudellista hyötyä. HelenEngineeringillä on mahdollisuus toimia haastavissa projekteissa konsulttimaisena projektinhoitajana. Kun sähköasemaprojektien tarve on jatkuva, Helsingin Energialla on syytä säilyttää oma sähköasemaprojektointiosaaminen. Työtä varten tehtiin haastattelututkimus sähköasemaprojekteja toteuttaville yrityksille ja perehdyttiin kahteen viimeisimpään Helsingin Energialla toteutettuun sähköasemaprojektiin, jotka olivat Viikinmäen 20 kV ja Suvilahden110 kV sähköasemien uusimiset. Näiden perusteella muodostettiin malli toteuttaasähköasemaprojekteja Helsingin Energialla. Malli sisältää muun muassa rungon projektivaiheistukselle, ositukselle, organisaatiokaaviolle, aikataululle ja näkökulmia sopimusten laadintaan. Mallin täysimittainen soveltaminen vaatii kuitenkinjatkuvaa, suunniteltua kehitystyötä. Myös mallia on kehitettävä jatkuvasti.

Ohutlevy-yrityksen mekaanisen valmistuksen tehostaminen

Diplomityön tavoitteena on tehostaa ohutlevytuotteita valmistavan yrityksen toimintaa ja parantaa tuotannon ohjattavuutta. Tuotannon tehostamisessa keskitytään minimoimaan asetusajat, pienentämään eräkokoja ja investoimaan valmistusta helpottaviin työkoneisiin tai -laitteisiin. Tuotannon ohjattavuutta kehitetään helpottamalla visuaalista seurantaa, layout-muutoksilla ja FiFo-ohjauksen käyttöönotolla. Kaikilla kehitystoimenpiteillä pyritään lyhentämään tuotannon läpimenoaikaa ja vähentämään keskeneräisen tuotannon määrää. Tavoitteena on luoda pohja Lean-valmistukselle. Kehitystoimenpiteet keskitetään useimmiten pullonkauloiksi muodostuville osastoille. Kapeikkojen avaamisessa hyödynnetään CIM-projektin mukaisesti tehtäviä investointeja. Uudella robottisärmäysyksiköllä mahdollistetaan litistäminen ja särmääminen yhdellä asetuksella. Kokoonpano-osaston sijaintia muutettiin ja osaston layoutista tehtiin linjamainen. Tuotannonohjauksen kehittämiseksi luotiin yksinkertainen kolmen askeleen kehitysmalli.

MOCVD growth andproperties of GaN and AlGaN layers

In this work GaN and AlGaN layers were grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) on sapphire substrates. The research was carried out at Micro and Nanoscience Laboratory of Helsinki University of Technology. The objective of this thesis is the study of MOCVD technique for the growth of GaN and AlGaN films and optimization of growth parameters in purpose to improve crystal quality of the films. The widely used two-step and the new multistep methods have been used for GaN, AlGaN MOCVD growth on c-plane sapphire. Properties of the GaN and AlGaN layers were studied using in-situ reflectance monitoring during MOCVD growth, atomic force microscopy and x-ray diffraction. Compared to the two step method, the multistep method has produced even better qualities of the GaN and AlGaN layers and significant reduction of threading dislocation density.

Kysyntävaihteluihin varautuminen metalliteollisuuden alihankintayrityksessä

Raportissa esitetään keinoja kysynnän vaihteluiden ehkäisemiseksi sekä vaihteluihin varautumiseksi metalliteollisuudessa alihankintayrityksessä. Keinot on jaoteltu sisäisiin ja ulkoisiin toimenpiteisiin. Sisäiset toimenpiteet on toteutettu yrityksen omassa tuotannossa ja niiden tarkoitus on kehittää valmistusprosesseja kokonaisuutena. Ulkoiset toimenpiteet on suunniteltu kehittämään kohdeyrityksen ja sen suurimman asiakkaan välistä yhteistyötä. Ratkaisukeinoja kehitettäessä raportissa tutustutaan prosessien merkitykseen toiminnan kuvaamisessa sekä ajan rooliin tilausohjautuvassa toiminnassa. Myös tilauksen kytkentäpisteen merkitystä toiminnan kehittämisessä pohditaan. Kysyntävaihteluiden perimmäisiä syitä analysoidaan ja esitellään toimintavaihtoehtoja kysyntävaihteluiden vähentämiseksi tai poistamiseksi. Kehitetyt toimenpiteet muodostavat kaksitasoisen ja kahdeksan pykäläisen ratkaisumallin. Ratkaisuista ulkoisia ovat toimintavastuiden uudelleenmäärittely, tilauskäytäntöjen kehittäminen, tiedon jakaminen sekä siirtyminen keskitettyihin toimitusratkaisuihin. Sisäiset ratkaisut ovat tuotantomuotojen uudelleenorganisointi, läpäisyajan parantaminen, resurssien tehokkaampi hyödyntäminen sekä prosessipohjaiset tuotannonohjausmenetelmät. Toimenpiteiden myötä kohdeyritys on tulevaisuudessa paremmin varautunut kohtaamaan vaihteluita kysynnässä. Yritys on sisäisesti joustavampi ja tehokkaampi ja omaa myös tehokkaita ulkoisia valmiuksia kysyntävaihteluiden varalle.

Using time and stochastic models for software reliability forecasting and analysis

Tämä työ luo katsauksen ajallisiin ja stokastisiin ohjelmien luotettavuus malleihin sekä tutkii muutamia malleja käytännössä. Työn teoriaosuus sisältää ohjelmien luotettavuuden kuvauksessa ja arvioinnissa käytetyt keskeiset määritelmät ja metriikan sekä varsinaiset mallien kuvaukset. Työssä esitellään kaksi ohjelmien luotettavuusryhmää. Ensimmäinen ryhmä ovat riskiin perustuvat mallit. Toinen ryhmä käsittää virheiden ”kylvöön” ja merkitsevyyteen perustuvat mallit. Työn empiirinen osa sisältää kokeiden kuvaukset ja tulokset. Kokeet suoritettiin käyttämällä kolmea ensimmäiseen ryhmään kuuluvaa mallia: Jelinski-Moranda mallia, ensimmäistä geometrista mallia sekä yksinkertaista eksponenttimallia. Kokeiden tarkoituksena oli tutkia, kuinka syötetyn datan distribuutio vaikuttaa mallien toimivuuteen sekä kuinka herkkiä mallit ovat syötetyn datan määrän muutoksille. Jelinski-Moranda malli osoittautui herkimmäksi distribuutiolle konvergaatio-ongelmien vuoksi, ensimmäinen geometrinen malli herkimmäksi datan määrän muutoksille.

Trimmerin kapasiteetin kasvattaminen dynamiikan mallinnuksen avulla

Työn tavoitteena oli kasvattaa sahan dimensiolaitoksella käytettävän trimmerin rakenteellista kapasiteettia. Tavoitteeseen pyrittiin modernisoimalla trimmerin teräyksikköä käyttävää toimilaite ja teräyksikön säätö dynamiikan mallinnuksen avulla. Trimmerin teräyksikön dynamiikka mallinnettiin MATLAB-matematiikkaohjelmistolla kaksiulotteisena kinematiikkamallina ja kolmeulotteisena kinetiikkamallina. Dynamiikkamallien tulosten perusteella valittin teräyksikköä käyttävä toimilaite komponentteineen. Kinetiikkamalliin mallinnettiin trimmeriä käyttävä hydraulipiiri valittuine komponentteineen keskittyneiden paineiden ja puoliempiirisen mallinnuksen periaatteita käyttäen. Teräyksikön työkiertoa säätämään mallinnettiin suljettu takaisinkytketty säätöpiiri. Tuloksien perusteella valittiin optimaalinen toimilaitteen asemointigeometria ja todettiin mallinnetun järjestelmän täyttävän asetetut vaatimukset. Järjestelmää testattiin muuttamalla jarjestelman parametreja ja tutkimalla muutosten vaikutuksia jarjestelman toimintaan. Lisaksi tutkittiin lyhyesti terayksikon rakenteen keventamisen vaikutuksia.