Keskinopeusalueella toimivan induktiomoottori - puhallinkäytön suorituskyvyn mittaus alipainekäytössä

Keskinopeusalueella toimivaa massiiviroottorista epätahtimoottoria voidaan käyttää teollisissa puhaltimissa, joissa on tärkeää saavuttaa normaalia korkeampi pyörimisnopeus ja paine-ero. Usein tällaisella puhaltimella saavutetaan parempi hyötysuhde ja säädettävyys kuin vanhoilla volumetrisilla pumpuilla. Paperikoneiden vedenpoistossa käytetty alipaineen tuotto muodostaa erään sovelluskohteen tällaiselle puhallinkäytölle. Työssä esitellään tällaiseen sovelluskohteeseen suunnitellun puhaltimen ja sitä käyttävän massiiviroottorisen epätahtikoneen testausmenetelmät niiden ominaisuuksien määrittämiseksi, sekä siihen tarvittavan mittalaitteiston vaatimukset. Puhaltimen osalta esitetään täydellinen laskenta perustuen LTKK:ssa 20.10.2000 - 27.10.2000 välisenä aikana suoritettuun puhaltimen testiajoon.

Organisaation strategian mukainen uudistumiskyky case: KM-factor -mittaus Itäisessä tullipiirissä

Tutkielman tarkoituksena on tutkia case-organisaationa toimivan Itäisen tullipiirin strategista uudistumiskykyä. Minkälaiset lähtökohdat organisaatiolla on kohdata tulevaisuuden haasteet omassa toimintaympäristössään ja minkälaisia esteitä uudistumiselle löytyy? Pärjätäkseen kiristyvässä kilpailussa on uudistumiseen vaikuttavien tekijöiden, kuten osaamisen, tiedon kulun, johtamisen ja suhteiden tunnistaminen ja hyödyntäminen ensiarvoisen tärkeää myös julkishallinnon organisaatioille. Tässä tutkielmassa uudistumiskykyä tarkastellaan kolmiulotteisen organisaatiomallin (mekaaninen, orgaaninen ja dynaaminen) valossa ja kehittämistoimien lähtökohtana pidetään organisaation omaa strategista fokusta. Tutkimus- ja tiedonkeruumenetelminä käytetään kvantitatiiviseksi luokiteltavaa, sähköisessä muodossa tehtävää KM-factor -kyselyä ja kvalitatiivista teemahaastattelua. Tutkimustulokset antavat strategisesti tärkeää tietoa case-organisaation nykytilasta; sen heikkouksista ja vahvuuksista. Tulosten perusteella organisaation toimintatapa on melko yhtenäinen ja strategisen fokuksensa, eli orgaanisen toimintaympäristön vaatimusten mukainen. Kehittämistoimia tulee kuitenkin kohdentaa erityisesti henkilöstön strategian mukaisen osaamisen ja esimiesten tiedon kulun lisäämiseen sekä yleisesti työmotivaatiotason nostamiseen koko kohdeorganisaatiossa. Organisaatiossa on luotava käytäntöjä, jotka tukevat avoimen tiedon kulun ilmapiiriä ja dialogimaista kommunikointia, jotta organisaation uudistumiskyky yhtenäisenä systeeminä parantuisi entisestään.

Jännitteen reunan hallinta taajuusmuuttajissa

Diplomityössä perehdyttiin taajuusmuuttajien toimintaan ja ohjaukseen. Lisäksi työssä tarkasteltiin vaihtosuuntaajan nopeiden transienttitilojen aiheuttamaa moottorin ylijännitettä. Moottorikaapelin heijastuksia käsiteltiin vertaamalla moottorikaapelia siirtolinjaan ja todennettiin ylijännitteen syyt. Ylijännitteen vähentämiseksi on kehitetty useita suodatusmenetelmiä. Työssä vertailtiin näitä menetelmiä ja kartoitettiin kaupallisia vaihtoehtoja. Taajuusmuuttajan ohjaus on tähän päivään asti tehty yleensä käyttäen mikroprosessoria sekä logiikkapiiriä. Tulevaisuudessa ohjaukseen käytetään todennäköisesti uudelleenohjelmoitavia FPGA-piirejä (Field Programmable Gate Array). FPGA-piirin etuihin kuuluu uudelleenohjelmoitavuus sekä ohjauksen keskittäminen yhdelle piirille.

Yksiköiden toimintatapojen mittaus ja yhtenäistäminen sahayrityksessä

Diplomityön tarkoituksena oli selvittää uuden tuotannonsuunnitteluohjelman vaatimukset käyttäjien näkökulmasta sekä pyrkiä laatimaan ehdotus yhtenäisestä toimintatavasta eri tuotantoyksiköille. Aluksi esiteltiin tietojärjestelmien hankkimisessa huomioitavia seikkoja, jonka jälkeen kuvattiin uudelle tuotannonsuunnitteluohjelmalle asetettuja vaatimuksia. Vaatimukset oli selvitetty haastattelemalla yksiköiden henkilöstöä ja havainnoimalla heidän päivittäistä työskentelyään. Haastattelun ja havainnoinnin avulla tutustuttiin myös yksiköiden nykyisiin toimintatapoihin. Tämän jälkeen käsiteltiin työn tuottavuuden teoriaa ja mitattiin tuotantoyksiköiden eri henkilöstöryhmien työn tuottavuuksia. Mittaamisen tarkoituksena oli auttaa selvittämään yhdessä toimintatapojen vertailun kanssa parhaita tapoja toimia. Tutkimuksessa havaittiin selkeitä eroja työn tuottavuuksissa eri tuotantoyksiköiden välillä. Todettiin, että erojen syihin tulee kiinnittää huomiota ja pyrkiä pienentämään niitä esimerkiksi omaksumalla paremman työn tuottavuuden omaavan tuotantoyksikön toimintatavat. Todettiin myös, että uuden tuotannonsuunnitteluohjelman käyttöönotto on selkein keino yhtenäistää tuotantoyksiköiden toimintatapoja. Työn tuloksena laadittiin määrittely tuotannonsuunnitteluohjelmalle asetettavista vaatimuksista, joka tulee toimimaan jatkossa ohjelman kehittämisen pohjana. Työssä luotiin myös ehdotus yhtenäisestä tavasta toimia, jota tulee kuitenkin vielä työstää ja keskustella sen sisällöstä eri tuotantolaitosten edustajien kanssa

Monitoisioisen muuntajan parametrien mittaus

Tässä kandidaatintyössä on tarkoitus määrittää monitoisioisen muuntajan yksivaiheisen sijaiskytkentä ja sen parametrit käyttämällä perinteisiä mittausmenetelmiä. Näihin kuuluvat tyhjäkäynti-, oikosulku- sekä tasajännitekoe. Muuntajasta on tehty simulointimalli, jota varten sijaiskytkennän parametreja tarvitaan.

Asiantuntijaorganisaation suorituskyvyn mittaus

Aineettoman pääoman katsotaan olevan merkittävä tekijä erityisesti yrityksen tulevaisuuden menestyksen kannalta. Johtamalla ja kehittämällä aineettomia resursseja varmistetaan se, että yritys menestyy ja säilyy elinvoimaisena myös tulevaisuudessa. Aineettoman pääoman johtaminen ja järjestelmällinen kehittäminen ja parantaminen edellyttävät ajantasaista ja käyttökelpoista tietoa yrityksen aineettomista resursseista. Suorituskyvyn mittausjärjestelmä voi toimia tällaisen tiedon lähteenä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli asiantuntijaorganisaation aineettoman pääoman suorituskyvyn mittaamisen viitekehyksen luominen ja sen soveltaminen yhteen case-organisaatioon. Suorituskykymittaristona tässä tutkimuksessa käytettiin tasapainotettua mittaristoa. Tutkimuksen tutkimusote oli toiminta-analyyttinen ja menetelmä kvalitatiivinen. Tutkimuksen tuloksia arvioitaessa huomataan, että aineettoman pääoman mittaaminen samalla mittaristolla aineellisen pääoman kanssa on haasteellista. Aineelliset tekijät korostuvat helposti aineettomien kustannuksella ja tämä voi aiheuttaa mittariston painopisteen kallistumisen aineellisen pääoman puolelle. Tapauskohtaista lisätarkastelua tarvitaan tulosten hyödynnettävyyttä arvioitaessa, mikä johtuu tutkimusotteesta ja menetelmästä. Tärkein yksittäinen tekijä aineettomaan pääoman suorituskyvyn mittauksessa on se, että organisaatio näkee aineettoman pääoman oman toimintansa kannalta kriittisenä tekijänä, joka on organisaation menestyksen kannalta elintärkeä ja jonka kehitykseen halutaan panostaa. Tämän havainnon jälkeen mittaristomallin valinta tehdään organisaation ja sen toimintojen perusteella.

Latvusmuodon mittaus ja mallitus metsän fysikaalisia heijastusmalleja varten

Seloste artikkelista: Crown envelope shape measurements and models. Silva Fennica 42 (2008) : 1, s. 19-33.

Suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testaaminen metyylisalisylaatilla -mittaus- ja analyysimenetelmien kehittäminen ja validointi

Tässä diplomityössä kehitettiin mittaus- ja analyysimenetelmät suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testaamiseksi sekä neste- että kaasumaisella metyylisalisylaatilla. Kehitystyö tehtiin standardin SFS-EN ISO 6529 pohjalta. Tämä standardi kuvaa kuitenkin varsin yleisellä tasolla suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testimenetelmät, eikä se ole mikään tarkka työohje. Näytteenotto- ja analyysimenetelmät joudutaan siis valitsemaan sekä validoimaan jokaiselle kemikaalille erikseen, tässä tapauksessa metyylisalisylaatille. Työn tarkoituksena oli kehittää toimivat menetelmät ja laitteistot siten, että olisi mahdollista suorittaa metyylisalisylaatin määritys on-line mittauksena läpäisytestauksessa. Läpäisytestaustoiminnan nopeuttamiseksi työssä myös suunniteltiin ja rakennettiin laitteistot kolmen rinnakkaisen testikennon yhdenaikaista testausta varten sekä kaasumaisen että nestemäisen metyylisalisylaatin ollessa testikemikaalina. Havaittiin, että UV/VIS-spektrofotometri varustettuna läpivirtauskyvetillä ja näyteenottopumpulla on toimiva ja käyttökelpoinen analyysimenetelmä metyylisalisylaatin määrittämiseen nesteistä on-line mittauksena läpäisyn testauksessa. Kaasumaisen metyylisalisylaatin tapauksessa määritysmenetelmänä päädyttiin käyttämään kokonaishiilivetyanalysaattoria, joka on varustettu liekki-ionisaatiodetektorilla. Molemmissa tapauksissa saatiin aikaan toimivat ja on-line mittauksiin kykenevät näytteenotto- ja määritysmenetelmät, joilla loppukäyttäjä voi suorittaa laajempaa läpäisytestausta.

Impedanssisovituksen tarkkailu jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajakäytössä

Invertterikäyttöjen pitkissä kuormakaapeleissa jännitteen aaltomuodossa on havaittavissa ylijännitteitä. Ylijännitteet johtuvat invertterikäytön käyttämien kytkinten ohjaamisesta pulssinleveysmodulaatiolla, niiden nopeista kytkeytymisistä ja itse järjestelmästä. Ylijännitteet ovat haitallisia järjestelmässä, joten niitä pyritään estämään esim. suodattamalla. Yksi käytännön sovellus sähkökoneen suotimena on RC-suodin. RC-suotimen toimintakyvyn aleneminen on kuitenkin oletettavaa, joten sähkökone altistuu tällöin ylijännitteille. Mittaamalla RC-suotimen kuntoa voidaan valvoa generaattorin kokemia ylijännitteitä. Työssä tarkastellaan järjestelmän häiriöitä ja ylijännitteitä, RC-suodinta sekä suotimen vajaatoimintatiloja, ja kehitetään mittaus tarkkailemaan vajaatoimintaa.

Pinnan karheuden mittaus kolmiaaltolaserilla

Työssä suunniteltiin ja rakennettiin kolmiaaltolaser pinnankarheuden mittaamiseen. Keskeisenä kysymyksenä oli mittausalueen laajentaminen verrattuna perinteisiin yksiaaltomittauksiin. Laitteen toimivuus todennettiin mittaamalla suhteellisia pinnankarheuksia useista eri tunnetuista paperinäytteistä.

Innovaatio-ohjelmatoiminnan suorituskyvyn mittaus

Tutkimuksen tavoitteena on luoda viitekehys yritysten innovaatiotoimintaa ohjelmatoiminnalla tukevan julkisen organisaation suorituskyvyn mittaamiseksi. Tutkimus on luonteeltaan tapaustutkimus ja tutkimusotteena siinä käytetään toiminta-analyyttistä tutkimusotetta. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin havainnoimalla, keskusteluilla, haastatteluilla sekä ryhmätyöskentely-menetelmillä. Luodun viitekehyksen mukaan innovaatiotoimintaa ohjelmatoiminnalla tukevan julkisen organisaation tuottama julkinen arvo syntyy pienentämällä innovaatio-toiminnan markkina- ja järjestelmähäiriöitä, joka tapahtuu tarjoamalla rahalista tukea sekä palveluita. Näin innovaatiotoiminnan tuloksellisuus ja positiiviset ulkoisvaikutukset lisääntyvät. Tämä johtaa lopulta talouden kasvamiseen sekä yhteiskunnan ja ympäristön hyvinvointiin. Innovaatiotuella voidaan säädellä myös innovaatiotoiminnan aluetta ja näin luoda arvoa pureutumalla yhteiskunnan ongelmakohtiin. Tämän lisäksi kansalaisille on todennäköisesti arvokasta organisaatiota kohtaan tuntema luottamus, jota kasvattavat luultavasti esimerkiksi resurssien tehokas käyttö, oikeudenmukainen toiminta, asiakkaiden yhden-mukainen kohtelu, todennetut tulokset ja vaikutukset sekä toiminnan läpinäkyvyys. Viitekehyksen pohjalta muodostettiin Ohjelmat-ydinprosessin suorituskyvyn mittaristo. Aluksi kuvattiin ydinprosessin tavoitteet, joita tarkennettiin vaikuttavuusmallilla sekä sidosryhmäanalyysillä. Seuraavaksi muodostettiin ydinprosessille strategiakartta ja tunnistettiin sen kriittiset menestystekijät. Tuloksena syntyi mittaristo, jossa on 84 potentiaalista prosessin suorituskykyä mittaavaa mittaria. Lopuksi mittaristoa tarkasteltiin kokonaisuutena ja todettiin se kohtalaisen hyvin onnistuneeksi.

Aksiaalipuhaltimen tunnuskentän mittaus

Puhaltimen tunnuskenttä koostuu puhallinkäyristä, jotka esittävät puhaltimen toimintaa tietyllä pyörimisnopeudella ja siipikulmalla. Puhallinkäyrä on graafinen esitys, jossa yleensä käytetään x-akselilla tilavuusvirtaa ja y-akselilla puhaltimen kokonais- tai staattista painetta. Tässä kandidaatintyössä on tavoitteena todeta puhaltimen valmistajan ilmoittaman tunnuskentän paikkansapitävyys. Aksiaalipuhaltimen suoritusarvojen mittaus toteutetaan tässä kandidaatintyössä yhdellä pyörimisnopeudella ja siipikulmalla. Työssä esitetään mittausjärjestelyt, tarvittavat mittalaitteet sekä tunnuskentän laskentaan käytettävät yhtälöt. Saaduista mittaustuloksista tuotetaan puhaltimen tunnuskenttä. Mittausepävarmuusrajoissa mittaustulokset eivät vastaa valmistajan ilmoittamaa tunnuskenttää. Tämä saattaa johtua turbulenttisesta virtauksesta puhaltimen imuaukolla. Virtauksen muuttaminen aksiaaliseksi on mahdollista virtauksen oikaisijalla tai liittämällä kaksi eri suuntiin pyörivää puhallinta sarjaan. Sarjassa toimivat puhaltimet kasvattavat kokonaispainetta. Tilavuusvirran kasvattamiseksi voidaan joko liittää kaksi puhallinta rinnan tai nostaa puhaltimen pyörimisnopeutta.

Kaarihitsauksen suojakaasun tunnistus ja virtauksen mittaus ultraäänellä

Kaasukaarihitsauksessa suojakaasuna käytetään yleensä argonin ja hiilidioksidin tai argonin ja heliumin seoksia. Suojakaasu vaikuttaa useisiin hitsausominaisuuksiin, jotka puolestaan vaikuttavat hitsauksen laatuun ja tuottavuuteen. Automaattisella suojakaasun tunnistuksella ja virtausmäärän mittauksella voitaisiin tehdä hitsauksesta paitsi käyttäjän kannalta yksinkertaisempaa, myös laadukkaampaa. Työn tavoite on löytää mahdollisimman edullinen ja kuitenkin mahdollisimman tarkasti kaasuseoksia tunnistava menetelmä, jota voitaisiin hyödyntää MIG/MAG-hitsauskoneeseen sisäänrakennettuna. Selvä etu on, jos menetelmällä voidaan mitata myös kaasun virtausmäärä. Äänennopeus kaasumaisessa väliaineessa on aineen atomi- ja molekyylirakenteesta ja lämpötilasta riippuva ominaisuus, joka voidaan mitata melko edullisesti. Äänennopeuden määritys perustuu ääniaallon kulkuajan mittaamiseen tunnetun pituisella matkalla. Kaasun virtausnopeus on laskettavissa myötä- ja vastavirtaan mitattujen kulkuaikojen erotuksen avulla. Rakennettu mittauslaitteisto koostuu kahdesta ultraäänimuuntimesta, joiden halkaisija on 10 mm ja jotka toimivat sekä lähettimenä että vastaanottimena. Muuntimet ovat 140 mm:n etäisyydellä toisistaan virtauskanavassa, jossa suojakaasu virtaa yhdensuuntaisesti äänen kanssa. Virtauskanava on putki, jossa on käytetty elastisia materiaaleja, jotta ääniaaltojen eteneminen kanavan runkoa pitkin minimoituisi. Kehitetty algoritmi etsii kahden lähetetyn 40 kHz:n taajuisen kanttiaaltopulssin aiheuttaman vasteen perusteella ääniaallon saapumisajanhetken. Useiden mittausten, tulosten lajittelun ja suodatuksen jälkeen tuntemattomalle kaasulle lasketaan lämpötilakompensoitu vertailuluku. Tuntematon kaasu tunnistetaan vertailemalla lukua tunnettujen kaasuseosten mitattuihin vertailulukuihin. Laitteisto tunnistaa seokset, joissa heliumin osuus argonissa on enintään 50 %. Hiilidioksidia sisältävät argonin seokset puolestaan tunnistetaan puhtaaseen hiilidioksidiin asti jopa kahden prosenttiyksikön tarkkuudella. Kaasun tilavuusvirtausmittauksen tarkkuus on noin 1,0 l/min.

Reaaliaikaisen PMU-mittaustiedon hyödyntäminen voimajärjestelmän valvonnassa

Tämä työ on tehty Fingrid Oyj:lle. Työn tavoitteena oli tutkia, miten reaaliaikaista PMU-mittaustietoa voidaan hyödyntää voimajärjestelmän valvonnassa. Voimajärjestelmän dynaamisia ilmiöitä ovat jännite- ja kulmastabiilius. Työssä tutkittiin voimajärjestelmän kulmastabiiliutta PSS/E-ohjelmalla simuloitujen mittaustulosten perusteella. Fouriermuunnoksen tulokset osoittavat, että huonoiten vaimeneva taajuuskomponentti on 0,3 Hz taajuus. Lisäksi tiedetään, että huonosti vaimeneva taajuuskomponentti rajoittaa siirtokapasiteettia. Voimajärjestelmän stabiiliutta voidaan esittää Wide Area Monitoring -järjestelmien (WAMS) avulla. WAMS perustuu Phasor Measurement -laitteen (PMU) reaaliaikaiseen mittaustekniikkaan. Jännitteen vaihekulman mittaaminen mahdollistaa voimajärjestelmän tilan määrittämisen reaaliajassa. Työssä on esitelty Fingridin käytössä oleva WAMS ja lisäksi esitelty kolmen eri laitetoimittajan WAMS:n rakennetta ja operaattorin käyttöön tarkoitettuja käyttöliittymiä. WAMS:n rakenteet ovat pääpiirteittäin samanlaisia, mutta stabiiliuden visuaalisessa esittämisessä on eroja. PMU -mittaustietoja on mahdollista tuoda käytönvalvontajärjestelmään erillisellä tiedonsiirtoprotokollalla. PMU-mittaustiedon hyödyntäminen käytönvalvontajärjestelmän toimintaaluenäytöllä mahdollistaa verkon tilan esittämisen reaaliajassa. Roottorin kulmastabiilius esitetään Fingridin käytönvalvontajärjestelmässä vaihekulmaerojen avulla ja työssä on esitetty, kuinka vaihekulmaeron arvolla on vaikutus tehonsiirtoon. Vaihekulmaeron arvo kuvaa vian jälkeisen tehoheilahtelun voimakkuutta. PMU-mittaustiedon esittäminen antaa operaattorille selkeämmän kuvan ylläpitää tehonsiirto turvallisella tasolla ja epästabiilin heilahtelun havainnoiminen vähentää suurhäiriön riskiä. Tulevaisuudessa siirtoverkon kehittyessä tarvitaan operaattorin käyttöön myös nopeita stabiilisuutta esittäviä työkaluja.