Turbokonetekniikan seminaari, kevätlukukausi 2003

Tämä opetusmoniste koostuu turbokonetekniikan seminaarin lukuvuonna 2002-2003 suorittaneiden perus- ja jatko-opiskelijoiden laatimista seminaariesitelmistä. Opetusmoniste koostuu seuraavista osista: Jani Ikonen: Materiaalin valinta kaasuturbiinin turbiiniin huomioiden uusimmat materiaalit. 20 sivua. Ikonen esittää työssään katsauksen materiaalien valintaan kaasuturbiinissa, korkean lämpötilan materiaalien tulevaisuudennäkymiin,korroosiolta ja korkeilta lämpötiloilta suojaaviin pinnoitteisiin sekä joihinkin teollisuuskaasuturbiinien komponenttien valmistusmenetelmiin. Jouni Ritvanen: Värähtelymittaukset ja niiden tulkinta. 19 sivua. Kaikki laitteet värähtelevät käydessään. Värähtelyä aiheutuu yleensä epätasapainosta, valmistus- tai asennusvirheistä sekä kuluneista tai muuten vaurioituneista osista. Ritvanen tarkastelee työssään värähtelyä, värähtelyn mittausta ja tuloksien tarkastelua. Jarkko Vanhanen: Vaaka-akselisen 3 MW:n tuuliturbiinin siipien perussuunnittelu Utön olosuhteisiin, 18 sivua Vanhanen mitoittaa työssään 3 MW:n tuulivoimalan Utön ulkosaariston olosuhteisiin. Tuuliturbiini on vaaka-akselinen ja 3 siipinen. Mitoituksessa käytetään Schmitzin menetelmää joka on tarkempi kuin Betzin kriteeri. Weibull-jakauman avulla lasketaan mitoituksella saadun turbiinin teho eri kuukausina. Lisäksi tarkastellaan huipun käyttöaikaa ja tuotettua energiamäärää. Jani Keränen:Kolmidimesionaalinen siipisolavirtaus aksiaaliturbiinissa. 12 sivua. Keränen käsittelee työssään kolmidimensionaalista virtausta aksiaalisessa turbokoneessa. Työssä luodaan kuva toisiovirtauksen pääkomponentteihin: hevosenkenkäpyörteeseen,kanavapyörteeseen, kulmapyörteisiin ja jättöreunapyörteisin. Työssä selitetään kyseisten pyörteiden aiheuttamien häviöiden alkuperää ja tuodaan esille joitain keinoja, joilla pyörteilyä hallitaan. Lisäksi aihetta on käsitelty suppeasti myös numeerisen virtauslaskennan (CFD:n) kannalta. Teemu Turunen-Saaresti: Radiaalikompressorin ajansuhteen tarkka CFD-laskenta. 15 sivua. Turunen-Saaresti on seminaarityössään laskenut ajansuhteen tarkalla CFD-laskennalla radiaalikompressorinkahdessa eri toimintapisteessä. Lasketut toimintapisteet ovat suunnittelupiste ja toimintapiste lähellä tukkeumaa. Ajansuhteen tarkassa laskennassa mallinnetaan koko kompressori ja kytketään pyörivät ja paikallaan olevat osat toisiinsa liukuhilatekniikan avulla. Laskettuja arvoja verrataan Virtaustekniikan laboratoriossa kyseisestä kompressorista tehtyihin mittaustuloksiin.

Improving distributed simulation in a workstation environment

Technological development brings more and more complex systems to the consumer markets. The time required for bringing a new product to market is crucial for the competitive edge of a company. Simulation is used as a tool to model these products and their operation before actual live systems are built. The complexity of these systems can easily require large amounts of memory and computing power. Distributed simulation can be used to meet these demands. Distributed simulation has its problems. Diworse, a distributed simulation environment, was used in this study to analyze the different factors that affect the time required for the simulation of a system. Examples of these factors are the simulation algorithm, communication protocols, partitioning of the problem, distributionof the problem, capabilities of the computing and communications equipment and the external load. Offices offer vast amounts of unused capabilities in the formof idle workstations. The use of this computing power for distributed simulation requires the simulation to adapt to a changing load situation. This requires all or part of the simulation work to be removed from a workstation when the owner wishes to use the workstation again. If load balancing is not performed, the simulation suffers from the workstation's reduced performance, which also hampers the owner's work. Operation of load balancing in Diworse is studied and it is shown to perform better than no load balancing, as well as which different approaches for load balancing are discussed.

Applying the principles of life cycle assessment and costing in process modeling to examine profit-making capability

Static process simulation has traditionally been used to model complex processes for various purposes. However, the use of static processsimulators for the preparation of holistic examinations aiming at improving profit-making capability requires a lot of work because the production of results requires the assessment of the applicability of detailed data which may be irrelevant to the objective. The relevant data for the total assessment gets buried byirrelevant data. Furthermore, the models do not include an examination of the maintenance or risk management, and economic examination is often an extra property added to them which can be performed with a spreadsheet program. A process model applicable to holistic economic examinations has been developed in this work. The model is based on the life cycle profit philosophy developed by Hagberg and Henriksson in 1996. The construction of the model has utilized life cycle assessment and life cycle costing methodologies with a view to developing, above all, a model which would be applicable to the economic examinations of complete wholes and which would require the need for information focusing on aspects essential to the objectives. Life cycle assessment and costing differ from each other in terms of the modeling principles, but the features of bothmethodologies can be used in the development of economic process modeling. Methods applicable to the modeling of complex processes can be examined from the viewpoint of life cycle methodologies, because they involve the collection and management of large corpuses of information and the production of information for the needs of decision-makers as well. The results of the study shows that on the basis of the principles of life cycle modeling, a process model can be created which may be used to produce holistic efficiency examinations on the profit-making capability of the production line, with fewer resources thanwith traditional methods. The calculations of the model are based to the maximum extent on the information system of the factory, which means that the accuracyof the results can be improved by developing information systems so that they can provide the best information for this kind of examinations.

Metal surface and subsurface inspection using nondestructive optical methods

This thesis considers nondestructive optical methods for metal surface and subsurface inspection. The main purpose of this thesis was to study some optical methods in order to find out their applicability to industrial measurements. In laboratory testing the simplest light scattering approach, measurement of specular reflectance, was used for surface roughness evaluation. Surface roughness, curvature and finishing process of metal sheets were determined by specular reflectance measurements. Using a fixed angleof incidence, the specular reflectance method might be automated for industrialinspection. For defect detection holographic interferometry and thermography were compared. Using either holographic interferometry or thermography, relativelysmall-size defects in metal plates could be revealed. Holographic techniques have some limitations for industrial measurements. On the contrary, thermography has excellent prospects for on-line inspection, especially with scanning techniques.

Distance Transforms on Gray-Level Surfaces

This thesis studies gray-level distance transforms, particularly the Distance Transform on Curved Space (DTOCS). The transform is produced by calculating distances on a gray-level surface. The DTOCS is improved by definingmore accurate local distances, and developing a faster transformation algorithm. The Optimal DTOCS enhances the locally Euclidean Weighted DTOCS (WDTOCS) with local distance coefficients, which minimize the maximum error from the Euclideandistance in the image plane, and produce more accurate global distance values.Convergence properties of the traditional mask operation, or sequential localtransformation, and the ordered propagation approach are analyzed, and compared to the new efficient priority pixel queue algorithm. The Route DTOCS algorithmdeveloped in this work can be used to find and visualize shortest routes between two points, or two point sets, along a varying height surface. In a digital image, there can be several paths sharing the same minimal length, and the Route DTOCS visualizes them all. A single optimal path can be extracted from the route set using a simple backtracking algorithm. A new extension of the priority pixel queue algorithm produces the nearest neighbor transform, or Voronoi or Dirichlet tessellation, simultaneously with the distance map. The transformation divides the image into regions so that each pixel belongs to the region surrounding the reference point, which is nearest according to the distance definition used. Applications and application ideas for the DTOCS and its extensions are presented, including obstacle avoidance, image compression and surface roughness evaluation.

Sähkökoneiden etädiagnostiikan kenttätason tiedonsiirtotarpeen arviointi ja instrumentoinnin kehittäminen

Tässä diplomityössä tarkastellaan sähkökoneiden tyypillisiä vikoja ja joitain näiden havaitsemiseen käytettäviä mittauksia ja analyysejä; mittausten tuottamaa tietomäärää arvioidaan. Muutamia teollisuuslaitoksissa käytettyjä väyliä ja tiedonsiirtoprotokollia esitellään, ja analysoidaan kunnonvalvonnan mittauksien siirtämisen näillä väylillä vaatimaa väylän datansiirtonopeutta. Valvottavien sähkökoneiden määrän ylärajaa arvioidaan kunkin väylän/protokollan tapauksessa. Työssä esitellään ratkaisuja sähkökoneiden etädiagnostiikan tiedonsiirron toteuttamiseksi ja arvioidaan valvottavien sähkökoneiden määrän ylärajaa kussakin tapauksessa. Lisäksi työssä suunnitellaan ja toteutetaan kunnonvalvonnan mitta-antureiden kanssa käytettävä mittaustiedon keräily-yksikkö. Keräily-yksikön sisältävä kunnonvalvonnan ja etädiagnostiikan tiedonkeruu- ja tiedonsiirtojärjestelmä asennetaan kahteen pilot-kohteeseen: sellutehtaalle ja pienvesivoimalaan.

Pakkaustoimintojen kehittäminen painesuodattimien toimitusprosessissa

Tutkimuksen tavoitteena oli löytää kustannustehokkaat paketointiratkaisut painesuodattimien vientitoimituksiin ja laatia näiden edellyttämä ohjeistus suunnittelijoiden käyttöön. Laaja markkina-alue ja kuljetuksen kannalta haastavat toimituskohteet tekevät painesuodattimien toimituslogistiikan ja pakkauskäytännön yhtenäistämisestä vaikean tehtävän. Lisäksi pakkauksia ja rahdin kuljetusta säätelevät monet lait, joiden välillä on suuria eroja maittain. Pakkaamiskustannuksista suurin osa sidotaan suunnitteluvaiheessa. Tästä syystä ohjeistus pakkaamisen tuotteille asettamista vaatimuksista on saatava kaikkien suunnittelutyötä tekevien käyttöön ja pakattavuus on otettava yhdeksi suunnittelukriteeriksi jo "tuotteen ideointivaiheessa. Kuljetuskokoonpanojen mittojen suunnittelussa on huomioitava kaikki kuljetusketjun vaiheet tehtaan lattialta asennuspaikalle. Tuotesuunnittelussa on syytä varautua useampiin erilaisiin purkuasteisiin. Toimituksissa pyritään kuitenkin yleensä kuljettamaan suodattimet mahdollisimman kokonaisina. Kuljetuspakkausten tulee täyttää niille asetetut vaatimukset, jotta vältytään vahingonkorvausseuraamuksilta ja saavutetaan haluttu toimitusvarmuus. Tämä tarkoittaa riittävää rakenteellista kestävyyttä ja tarvittavaa suojausta esimerkiksi korroosiota vastaan. Oikeaoppinen pakkausten merkintä ja dokumentointi pienentävät kuljetushävikkiä ja mahdollistavat oikea-aikaiset kuljetukset.

Liiketoimintasuhteiden hallinta allianssiohjelmien avulla kansainvälisissä IT- yrityksissä

Työn tavoitteena on selvittää kansainvälisten IT-alan yritysten allianssiohjelmien toteutuksen haasteita ja onnistuneen yhteistyön edellytyksiä Suomen markkinoilla. Erityisesti on tutkittu sopimusten, informaation vaihdon, johdon roolin, kulttuurieroavaisuuksien ja luottamuksen merkitystä yritysten välisen yhteistyön onnistumiselle. Aiheeseen on haettu pohjaa tutustumalla tieteellisiin tutkimuksiin ja haastattelemalla yritysten allianssitoiminnasta vastuussa olevia henkilöitä. Tämän jälkeen on verrattu kirjallisuudesta saatua teoreettista näkökulmaa haastattelujen perusteella muodostuneeseen käytännön näkökulmaan. Työn tuloksena on saatu selville, että syy, miksi yritykset lähtevät tekemään yhteistyötä toisten yritysten kanssa, on liikevaihdon kasvattaminen. Tämän tuloksen aikaansaamiseksi tarvitaan yhteinen kumppanistrategia, erilaisten yrityskulttuurien huomioonottaminen, yhteiset tavoitteet ja yhdessä sovitut toimintamallit tavoitteiden saavuttamiseksi. Tämän lisäksi tarvitaan toisiaan täydentäviä ratkaisuja, henkilökohtaisia suhteita, vahva johdon sitoutuminen toimintaan, yhteisiä onnistumisia, jatkuvaa kommunikaatiota kumppaneiden kesken ja keskinäistä luottamusta. Lisäksi yhteistyöyritysten tulee olla toiminnassaan joustavia, sillä markkinat ja tilanteet muuttuvat jatkuvasti.

IGBT:n kytkentäviiveiden mittaaminen

Taajuusmuuttajassa tehokytkinten, tässä tapauksessa IGBT, kytkentäviiveet vääristävät lähtöjännitettä varsinkin pienillä lähtöjännitteen arvoilla. Kun viiveiden pituudet tunnetaan voidaan niiden vaikutus kompensoida taajuusmuuttajan ohjauksella. Perinteisissä toteutuksissa viiveiden pituudet on arvioitu ennalta määritetyn taulukon mukaisesti, jossa parametrina on ollut muun muassa moottorivirta. Viiveet kuitenkin vaihtelevat yksilökohtaisesti, eikä kaikkia viiveisiin vaikuttavia tekijöitä voida ottaa huomioon, joten taulukko antaa vain suuntaa. Ratkaisuna tähän on viiveiden mittaus. Työssä tutustutaan jännitevälipiirillisen PWM-taajuusmuuttajan toimintaan yleisellä tasolla. IGBT:n toimintaan syvennytään tarkemmin sekä teoreettisella tasolla että käytännön mittauksilla. Työssä tarkastellaan kytkimien kytkentäviiveiden syntytapaa ja niiden vaikutuksia lähtöjännitteeseen. Viiveiden aiheuttamiin lähtöjännitteen virheiden korjaukseen esitetään erilaisia menetelmiä. Työssä rakennetaan mittalaite jolla tarkkaillaan taajuusmuuttajan lähtöjännitettä ja mitataan sen avulla kytkentäviiveiden suuruutta. Kytkennässä huomioidaan erityisesti häiriöisen ympäristön EMI-vaikutusten minimointi laitteen toiminnassa. Käytännön mittauksilla ja testauksilla kytkentä todetaan toimivaksi ja soveltuvaksi kytkentäviiveiden vaihevirheettömään mittaukseen.

Development of Furnace Model for Bubbling Fluidized Bed Boiler

The aim of this thesis was to develop a model, which can predict heat transfer, heat release distribution and vertical temperature profile of gas phase in the furnace of a bubbling fluidized bed (BFB) boiler. The model is based on three separate model components that take care of heat transfer, heat release distribution and mass and energy balance calculations taking into account the boiler design and operating conditions. The model was successfully validated by solving the model parameters on the basis of commercial size BFB boiler test run information and by performing parametric studies with the model. Implementation of the developed model for the Foster Wheeler BFB design procedures will require model validation with existing BFB database and possibly more detailed measurements at the commercial size BFB boilers.

Strategisen muutoksen johtaminen ongelmayrityksessä - case Osuuskauppa Hämeenmaa

Tavoitteet Tutkielman tavoitteena on selvittää ne tekijät, jotka ratkaisivat lähes konkurssissa olleen vähittäiskaupan yrityksen nostamisen todelliseksi menestystarinaksi. Aineisto ja tutkimusmenetelmä Teoreettinen viitekehys tutkielmassa muodostui keskeisten käsitteiden ympärille liittyneiden artikkeleiden sekä kirjallisuuden tarkastelusta tämän tutkielman kannalta. Empiirinen osa sisälsi tutkimuksen toteuttamisen case-yrityksessä, jossa tutkin strategisen muutoksen johtamista teoreettista viitekehystä hyväksikäyttäen. Tutkimusote tutkielmassa oli kvalitatiivinen ja informaation keräämisen metodina oli teemahaastattelu, mikä mahdollisti runsaan ja monipuolisen aineiston keräämisen case-yrityksestä. Tulokset Tutkimus vahvisti aikaisempia käsityksiä arvojen, vision ja strategian merkityksistä muutoksenjohtamisessa. Arvojen osalta tutkimustuloksessa korostuivat johdon oman esimerkin ja voimakkaan tahtotilan merkitykset arvojen sisäistämisessä. Menestyvän vähittäiskaupan yrityksen strategiaprosessi näyttää olevan monia aikaisempia teorioita suoraviivaisempi prosessi. Myös tietojärjestelmien tuen merkitys tuli esille vahvasti.

Mentorointiverkostot sosiaalisen pääoman lähteenä Case: TiNA-projektin mentorointiverkosto

Tutkielman tarkoituksena on tutkia sosiaalisen pääoman roolia mentorointiprosessissa, sitä tuoko verkosto toimintaympäristönä lisäarvoa prosessiin sekä tutkimuksen kohteena olevan TiNA-projektin mentorointiprosessin ja –verkoston toimivuutta. Tutkimus- ja tiedonkeruumenetelminä käytetään kvalitatiivista teemahaastattelua ja kvalitatiivista verkostokyselyä. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että sosiaalisen pääoman edistämällä luottamuksella, yhteenkuuluvuudella ja yhteisillä tavoitteilla sekä vastavuoroisuudella on mentorointiverkoston toimijoiden vuorovaikutusta ja siten myös hiljaisen tiedon vaihtoa edistävä rooli. Myös verkoston toimijoiden väliset siteet ja niiden laatu sekä verkoston rakenne (esim. tiheys) vaikuttavat tiedonkulkuun ja –vaihtoon. Verkosto toimintaympäristönä tuo mentorointiprosessiin lisäarvoa prosessin tavoitteista riippuen.

Trust as a source of sustainable competitive advantage

Tämän pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli selvittää, miten luottamus vaikuttaa yrityksen kilpailuetuun. Luottamus on monitieteellinen ilmiö joka on saanut varsin paljon huomiota viimeaikaisissa tutkimuksissa. Myös jatkuvasti kehittyvässä yrityksen teoriassa yrityksen kilpailukyky ja sen pysyvyys ovat olleet mielenkiinnon kohteena. Luottamuksen ja kilpailuedun suhdetta on tästä huolimatta tutkittu vain vähän. Luottamus on nähty ikään kuin implisiittisesti yrityksen teoriassa, mutta ei eksplisiittisesti. Tämä tutkielma analysoi luottamuksen ja yrityksen kilpailukyvyn teorioita sekä näiden yhtymäkohtia. Tutkimuksen lopputuloksena esitellään nämä teoriat toisiinsa yhdistävä malli. Tutkielma on teoreettinen ja osin käsiteanalyyttinen, tutkimusote on syntetisoiva ja exploratiivinen, sillä se pyrkii osoittamaan aiemmin erillisten teorioiden yhtymäkohdat. Esiteltävä malli osoittaa, että luottamuksen ja yrityksen pysyvän kilpailuedun teoriat voidaan liittää toisiinsa, tärkeimmän yhdistävän tekijän ollessa yhteistyökyvykkyys. Luottamus on yhteistyökyvykkyyden välttämätön ennakkoedellytys. Kyky tehdä yhteistyötä on, paitsi jo itsessään erittäin tärkeä dynaaminen kyvykkyys, myös muiden dynaamisten kyvykkyyksien luomista ja hyväksikäyttöä edesauttava tekijä. Sikäli yhteistyö voidaan nähdä yrityksen teoriassa muut dynaamiset kyvykkyydet mahdollistavana meta-kyvykkyytenä ja luottamus sen edellytyksenä.