Dieselmoottorin esisuunnittelun kehittäminen simuloimalla

Diplomityö tehtiin Wärtsilä Finland Oy:n toimeksiannosta. Työ kohdistui yrityksen suunnittelemien keskinopeudella pyörivien nelitahti dieselmoottoreiden esisuunnittelun kehittämiseen. Esisuunnittelun osuus koko tuotesuunnittelussa on merkittävä, minkä vuoksi esisuunnitteluprosessin tehostaminen vaikuttaa koko tuotesuunnitteluprosessiin ja sen lopputuloksiin. Tällä hetkellä esisuunnitteluprosessi on jakautunut useaan eri vaiheeseen ja eri tiimeille, mikä aiheuttaa ongelmia esisuunnittelun läpiviemisessä. Työn tavoitteena oli tutkia nykyaikaisen kaupallisen simulointiohjelmiston soveltuvuutta kohdeyrityksessä esisuunnitteluprosessin eri vaiheiden yhdistämiseen. Työssä selvitettiin esisuunnittelun alussa käytettäviä suunnitteluparametreja, ja niiden hyödyntämistä suunniteltaessa simulointimallia kaupalliseen ohjelmistoon. Vaatimuksena oli, että ohjelmiston on toimittava parametreilla, jotka jo nyt ovat yrityksessä käytössä. Lisäksi simulointimallin antamat tulokset oli oltava hyödynnettävissä yksiselitteisesti yrityksen myöhemmissä tuotesuunnitteluvaiheissa. Myös mallin luomiseen tarvittavien parametrien määrä tuli pitää mahdollisimman pienenä. Esisuunnittelumallin toteuttamisessa tutkittiin kaupallisen AVL Excite Designer - ohjelmiston soveltuvuutta. Ohjelmisto ei soveltunut täysin tuottamaan halutun muotoisia tuloksia annetuilla parametreilla. Ohjelmiston muokkaaminen vaatimuksia vastaavaksi osoittautui työmäärältään suureksi. Yhtenä ratkaisuna olisi kaupallisen ohjelmiston käyttämisen sijaan suunnitella kyseiseen ongelmaan paremmin soveltuva oma ohjelmisto, jolloin toimivuus ja pitkän tähtäimen käyttövarmuus paranisi.

Rankine-prosessin mallinnus keskilämpötila-alueessa

Tämä diplomityö on osa FCEP hankkeen Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa tehtävää tutkimusta polttomoottoreiden energiatehokkuuden parantamisesta. Työn tavoitteena on saada tutkimustietoa polttomoottoreiden ahtoilman hukkalämmön hyödyntämisestä sähköntuotannossa Rankine-prosessilla. Tavoitteena on myös suorittaa ahtoilman hukkalämpöä hyödyntävän koelaitteiston prosessitekninen mitoitus. Työssä kartoitetaan sovelluskohteeseen sopivimmat kiertoaineet sekä suoritetaan prosessin lämmönsiirtimien ja putkiston lämpö- ja virtaustekninen päämitoitus. Työssä tarkasteltavaksi moottoriksi valittiin Wärtsilä 4R32 – moottori. Laskennat suoritettiin moottorin valmistajan antamien arvojen perusteella. Laskennan perusperiaatteena oli vertailla vesihöyryprosessia ja ORC-prosessia keskilämpötilaisen ahtoilman hyödyntämisessä. Työssä vertailtiin 12 eri kiertoaineen prosessihyötysuhdetta, saatavaa sähkötehoa sekä prosessin painetasoja. Kiertoainevertailun perusteella koelaitteeseen valittiin neljä kohteeseen parhaiten soveltuvinta kiertoainetta, joille mitoitettiin höyrystin, lauhdutin, rekuperaattori ja putkisto. Diplomityön laskennan perusteella tutkimuksen kohteena olleen moottorin sähköntuotannon lisäykseksi saatiin 1,77 %, kun ahtoilman hukkalämpö muunnetaan Rankine-prosessilla sähköksi. Työssä saatiin arvokasta tietoa polttomoottorin ahtoilman hukkalämmön sähköksi muuntamisesta sekä vesihöyryprosessilla, että ORC-prosessilla.

Väsymiskestävyyden määritys murtumismekaanisilla särönmallinnusohjelmilla

Tässä työssä tutkitaan Wärtsilä Oyj:n moottorin ja ABB Oy:n generaattorin muodostaman aggregaatin väsymiskestävyyttä lineaarisen murtumismekaniikan avulla. Työn tavoitteena on selvittää ABAQUS/XFEM- ja FRANC3D-ohjelman soveltuvuus kuormitukseltaan ja geometrialtaan vaativan generaattorirungon suunnittelutyökaluksi. Generaattorirungon kuormitukset aiheutuvat aggregaatin käynnin sekä käynnistys- ja sammutusvaiheen aikai-sista syntyvistä värähtelyistä. Tutkimuksessa tarkastellaan generaattorirungon väsymistä käynninaikaisella kuormituksella. Työssä mallinnettiin generaattorirungosta valittu hitsausdetalji alimallinnustekniikalla, jolloin alimallin reunaehdot voitiin määrittää aggregaatille tehdyn vastelaskennan perus-teella. Alimallista tutkittiin kahta erilaista hitsiliitostyyppiä, joihin mallinnettiin XFEM- ja FRANC3D-ohjelmilla erikokoisia säröjä hitsiliitosten rajaviivalle sekä juuren puolelle. Tutkittavilla ohjelmilla saatujen jännitysintensiteettikertoimien avulla säröille voitiin las-kea ekvivalentti jännitysintensiteettikerroin, jota verrattiin kokeellisesti saatuun jännitysin-tensiteettikertoimen kynnysarvoon. XFEM- ja FRANC3D-ohjelmia vertailtiin käytön helppouden, tulosten tarkkuuden sekä laskenta-aikojen perusteella. Käytettävyyden ja laskenta-aikojen perusteella XFEM-ohjelma soveltui paremmin käytettäväksi teollisuudessa suunnittelu- ja kehitystyön apu-työkaluna. FRANC3D taas antoi XFEM-ohjelmaa luotettavampia tuloksia, mutta laskenta-ajat olivat moninkertaiset.

Bruksanvisning och reservdelskatalog för Otso träförgasare

kuv., 14 x 21 cm

Otso puukaasutin

kuv., 10 x 16 cm

Käyttöohje ja varaosaluettelo Otso puukaasutin

kuv., 14 x 21 cm

Otso träförgasaren

kuv., 11 x 16 cm

Optimization of a dynamic district heating power plant

The purpose of this Thesis is to find the most optimal heat recovery solution for Wärtsilä’s dynamic district heating power plant considering Germany energy markets as in Germany government pays subsidies for CHP plants in order to increase its share of domestic power production to 25 % by 2020. Different heat recovery connections have been simulated dozens to be able to determine the most efficient heat recovery connections. The purpose is also to study feasibility of different heat recovery connections in the dynamic district heating power plant in the Germany markets thus taking into consideration the day ahead electricity prices, district heating network temperatures and CHP subsidies accordingly. The auxiliary cooling, dynamical operation and cost efficiency of the power plant is also investigated.

Developing construction site operations for EPC power plant projects

The purpose of this thesis is to find development areas for site operations in power plant construction projects delivered by Wärtsilä. The inspected operations are subcontractor management, site material management and work scheduling. The contractor's role in EPC project is to respond for engineering, procurement, and construction supervision. Geographical and cultural differences brings challenges for finding development areas as Wärtsilä delivers projects world-wide. Searching for development area is mainly made with survey, which answers were collected from the target company's site personnel. Based on the results, with good planning and preparation various problems would be avoided. An external view for the thesis was collected by an expert interview, which was held to three expe-rienced construction operating executives. Interviewees believed that with the se-lection of right site personnel and clearly defined areas of responsibility will great-ly affect the outcome of the project. Some of the theory has been collected from areas, which have helped to under-stand the inspected operations on site. Improving competence knowledge has been important due to the broad scope of work and the author’s inexperience of the topic. Also generally effective practices from construction projects has been col-lected to the theory part. Functionality of general practices have been reflected together with the results of empirically collected data for Wärtsilä's projects. As a result, a model was generated where development proposals and the benefits from new procedures were presented.

Työnantajamaineen hallinta suomalaisissa suuryrityksissä

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan työnantajamainetta ja sen hallintaa organisaation menestystekijänä. Erityislaatuisen osaamisen ollessa yhä voimakkaammin organisaatioiden kilpailukyvyn perusta, sitä keskeisempää yrityksille on saada houkuteltua ja rekrytoitua palvelukseensa lahjakkaita työntekijöitä. Empiirisen tutkimuksen tavoitteena oli selvittää millä tavoin suuret suomalaiset yritykset hallitsevat työnantajamainettaan. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivisena monitapaustutkimuksena. Tutkittavia tapauksia olivat Kone Oyj, Wärtsilä Oyj, UPM-Kymmene Oyj sekä OP ryhmä. Empiirinen aineisto kerättiin puolistrukturoitujen haastatteluiden avulla tapausorganisaatioista. Tutkimus osoittaa, että hyvällä työnantajamaineella on olennainen merkitys siinä kuinka vetovoimainen organisaatio on potentiaalisten työntekijöiden keskuudessa. Panostamalla työnantajamaineensa hallintaan, organisaatiot kykenevät houkuttelemaan palvelukseensa lahjakkaimpia ja parhaiten soveltuvia työntekijöitä. Tutkimuksen perusteella työnantajamaineen hallinta on organisaation strategiaan pohjautuvaa jatkuvaa työtä, jota eri organisaatiotahot toteuttavat yhteistyössä. Työnantajamainetta voidaan rakentaa erilaisissa vuorovaikutustilanteissa sidosryhmien kanssa. Nykyisellä henkilöstöllä on tutkimuksen perusteella merkittävä rooli ulkoisen työnantajamaineen hallinnassa.

Valmistusystävälliseen suunnitteluun liittyvän tuotetiedon hallinta voimaratkaisujen tuotesuunnitteluprosessissa

Tämän diplomityön tavoitteena oli Wärtsilä Finland Oy:n tuottamien voimaratkaisujen valmistettavuuteen liittyvän tuotetiedon hallinnan kehittäminen. Kahden PLM -järjestelmä Teamcenteriin liitettävän sovelluksen, Multi-Structure Manager:n ja Manufacturing Process Planner:n, soveltuvuutta tavoitteen saavuttamiseksi arvioitiin. Työn toisena tavoitteena oli tuoda nykyisessä PLM-prosessissa erillisissä järjestelmissä hallittavaa tuotetietoa saman järjestelmän alle ja arvioida, millaista informaatiota sovellukset voivat tuottaa kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmälle. Tutkimusmenetelminä käytettiin kirjallisuustutkimusta tuotteen elinkaaren hallinnan ja valmistus- ja kokoonpanoystävällisen suunnittelun yhtymäkohtien ja yhteisten tavoitteiden kartoittamiseksi sekä kohdeyrityksessä toteutettuja tuotetiedonhallinnan tehokkuus- ja virtaustehokkuusmittauksia tutkittavien sovellusten hyötyjen arvioimiseksi. Diplomityön tuloksena havaittiin, että tutkittujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistettavuuteen liittyvää tuotetietoa tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä toimintatavalla. Tutkituilla sovelluksilla havaittin olevan mahdollista tuottaa sellaista dataa, jota voidaan hyödyntää kohdeyrityksen valmistuksenohjausjärjestelmässä. Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että yhteen tietojärjestelmään integroitujen sovellusten avulla voidaan hallita valmistusprosessikuvausten luontiin, ja sitä kautta valmistettavuuteen, liittyvää tuotetietoa keskimäärin 17 prosenttiyksikköä tehokkaammin kuin kohdeyrityksen nykyisellä järjestelmällä. Erityisesti virtaustehokkuusmittausten perusteella voidaan lisäksi todeta, että tutkittavilla sovelluksilla on nykyjärjestelmää parempi kyky mukautua tuoterakenteen muutoksiin. Manufacturing Process Planner ja Multi-Structure Manager-sovelluksilla voidaan todeta olevan ominaisuuksia, joiden avulla voidaan liittää kohdeyrityksen Product Specialists -tiimin DFMA:n liittyvää tietotaitoa osaksi kohdeyrityksen PLM-järjestelmää.

Comparison of EN & ASME welding and its allied processes standards

This thesis is made in cooperation with Wärtsilä and Sandvik. The main purpose of the thesis is to clarify the best suitable American standards for European standards used in Wärtsilä’s investigation checklist and to make wide and easily readable tables for Wärtsilä and their subcontractors. One of the most important issues is to make clear if the compared American standards are demanding enough for Wärtsilä’s needs. The research is done by comparing EN standards mentioned in Wärtsilä’s investigation checklist to corresponding ASME, AWS, ASNT and ASTM standards. The research shows that there is visible lack of requirements in American standards compared to European ones. Some areas of American standards are more demanding than European standards but in larger scale EN standards are much wider and more demanding than American standards. Because of these reasons, usage of European standards should be recommended for Wärtsilä’s subcontractors to ensure the quality and reliability of production.