Putkilämmönsiirtimien mitoitustyökalujen kehittäminen

Diplomityön tarkoituksena on kehittää tietokoneohjelma putkilämmönsiirtimen vaippapuolen painehäviön laskemiseksi. Ohjelmalla voidaan varmistaa lämmönsiirtimen mitoitusvaiheessa, että vaippapuolen painehäviö ei ylitä sallittuja rajoja. Ohjelmatäydentää olemassa olevia mitoitusohjelmia. Tässä diplomityössä käsitellään ainoastaan höyryvoimalaitosprosesseissa käytettäviä putkilämmönsiirtimiä. Työn kirjallisessa osassa on selvitetty periaate höyryvoimalaitosprosessista ja siinä käytettävistä putkilämmönsiirtimistä sekä esitetty putkilämmönsiirtimien rakenne, yleinen suunnittelu ja lämpö- ja virtaustekninen mitoitus. Painehäviön laskennassa käytetyt ja lämpö- ja virtausteknistä mitoitusta käsittelevässä kappaleessa esitetyt yhtälöt perustuvat Bell-Delawaren menetelmään. Painehäviönlaskentaohjelma on toteutettu hyväksikäyttäen Microsoft Excel taulukkolaskentaa ja Visual Basic -ohjelmointikieltä. Painehäviön laskenta perustuu segmenttivälilevyillä varustetun putkilämmönsiirtimen vaippapuolen yksifaasivirtaukseen. Lämmönsiirtimen lauhdutinosan painehäviö oletetaan merkityksettömäksi, joten kokonaispainehäviö muodostuu höyryn- ja lauhteenjäähdyttimessä. Kehitetty ohjelma on suunniteltu erityisesti lauhteenjäähdyttimessä muodostuvan painehäviön laskentaan. Ohjelmalla laskettuja painehäviön arvoja on verrattu todellisesta lämmönsiirtimestä mitattuihin arvoihin. Lasketut arvotvastaavat hyvin mittaamalla saatuja, eikä tuloksissa ilmene mitään systemaattista virhettä. Ohjelma on valmis käytettäväksi putkilämmönsiirtimien mitoitustyökaluna. Diplomityön pohjalta on tehty ehdotukset ohjelman edelleen kehittämiseksi.

Energiankäytön tehostamispotentiaalit UPM-Pelloksen vaneritehtailla

UPM-Pelloksen vaneritehtaat muodostavat Euroopan suurimman vanerintuotantoyksiköntuotantokapasiteetilla mitattuna. Pelloksen vaneritehtailla on kolme eri tehdasta yhdellä tehdasalueella. Vaneritehtaiden viilunkuivaus on hyvin merkittävä primäärienergian kuluttaja. Tehtaiden prosessienergian saannista huolehtii Järvi-Suomen Voiman voimalaitos. Viilunkuivaajien poistokaasuista jalauhteista saadaan talteen merkittävästi sekundäärienergiaa. Sekundäärienergia kulutetaan pääosin hautomoaltaalla tukkien haudontaan. Tukkien haudonta pyritäänhoitamaan lähes kokonaan sekundäärienergialla. Primäärihöyryä tarvitaan altaalle kuitenkin huoltoseisakkien aikana. Tässä diplomityössä tutustutaan vanerin valmistuksen prosessiin Pelloksen vaneritehtailla. Työssä kartoitetaan tehtaiden prosessien, hautomoaltaan ja voimalaitoksen välisiä energiavirtauksia. Työn tarkoituksena on saada selville mahdollisia hyödyntämättömiä potentiaaleja tehtaiden energiankäytössä. Työssä pohditaan myös mahdollisia eri tapoja energiankäytön tehostukselle. Voimalaitoksen höyrykuorma on kuivauskoneiden kulutuksesta riippuen ajoittain voimakkaasti vaihtelevaa. Höyrykuorman vaihtelu aiheuttaa ongelmia voimalaitoksen tuotannolle. Työssä pohditaan höyrykuorman tasausmahdollisuutta muun muassa höyryakun avulla.

Influence Of AirContent On Board Properties

Työn tarkoitus oli testata kartonkikoneen lyhyen kierron ilmapitoisuuden merkitystä kartongin ominaisuuksiin. Aluksi työssä selvitettiin ilmapitoisuuden alkutilanne käyttäen kompressioilmiöön perustuvaa ilmapitoisuusmittaria. Sen jälkeen tehtiin kokeita käyttäen POMp-pumppua sekä vaahdonestoainetta. Tarkoituksena oli luoda yhteys prosessin ilmapitoisuuden ja lopputuotteen ominaisuuksien välille. POMp-kokeissa tutkittiin keskipakopumppauksen vaikutusta massan ilmapitoisuuteen. Tuloksista nähdään, että pintakerroksen ilmapitoisuus oli suurempi kuin taustakerroksen, mikä selittyy POMp-pumpun sijainnilla taustakerroksen lyhyessä kierrossa. Vaahdonestoainekokeissa saatiin myös vaikutuksia massan ilmapitoisuuteen. Vaahdonestoaineen lisäyksen jälkeen runkokerroksenilmapitoisuus laski, kun samanaikaisesti pinta- ja taustakerroksen sekä rejektisysteemin ilmapitoisuudet nousivat. Ilmapitoisuuden käytöksen syyksi paljastui lyhyen kierron yhteinen vesikierto ja nykyisille tuotantomäärille alimitoitettu ilmanpoistokapasiteetti. Vaahdonestoaineen lisäyksen jälkeen vedenpoisto parani ja ensimmäisillä kolmella runkokerroksen foililaatikolla havaittiin poistuvan veden virtausten kasvaneen. Samaan aikaan runkokerroksen viiraosan lopulla poistuvan veden virtaukset pienenivät. Kartongin ominaisuuksissa ei havaittu kuitenkaan eroa, vaikka vedenpoisto parani viiraosalla selvästi. Vaahdonestoainekokeiden aikana oli myös tavallista enemmän ajettavuusongelmia, kuten ratakatkoja. Prosessissa esiintyneitä ongelmia ja niihin reagoivia muutosehdotuksia esitellään myös. Vaikein ongelma oli ilman muodostuminen runkokerroksen lyhyessä kierrossa. Ratkaisu voisi koostua isommasta keskikerroksenvesilukkosäiliöstä ja runkokerroksen lyhyen kierron puhdistusveden uudelleen kohdentamisesta. Voisi myös olla hyödyllistä yrittää ilmanpoistoa kemikaalien avulla kiertoveden varastosäiliössä.

Kokoonpanon kehittäminen tuulivoimalakoneikkojen valmistuksessa

Tämä diplomityö on tehty Hollming Works Oy:n Loviisan yksikölle. Työn tekovaiheessa yrityksessä oltiin aloittamassa tuulivoimalakoneikkojen sarjatyönä tapahtuvaa kokoonpanoa. Työn tavoitteena oli kehittää koneikkojen kokoonpanoverstaan toimintaa. Ennen työn alkua yritykseen oli perustettu tuulivoimalakoneikkojen kokoonpanoon tuoteverstas. Verstaalla kootaan raskaita osakokoonpanoja, jotka lopulta yhdistetään koneikoksi, jota kutsutaan myös naselliksi. Tämän jälkeen varusteluvaiheessa koneikkoon asennetaan mm. erilaisia sähköisiä ja hydraulisia järjestelmiä. Varusteluvaiheen päätteeksi koneikon toiminta testataan. Viimeisenä vaiheenakoneikon päälle asennetaan lasikuitukuori. Työn alkuosassa on käyty läpi tuotannon- ja materiaalinohjauksen perusteita, kokoonpanon kehittämistä ja layout-suunnittelua, jonka pohjalta tuulivoimalaverstaalle tehtiin kokoonpanosoluihin perustuva layoutsuunnitelma. Tuotannonohjaus suunnitelmassa perustuu kapeikko-ohjaukseen. Tuotannon kapeikon muodostava varusteluvaihe imee aiemmista vaiheista osakokoonpanot. Varusteluvaiheen ja testauksen jälkeen koneikko siirtyytyöntöohjatusti lasikuitukuoren asennukseen. Järjestelmässä pyritään tehokkaaseen tilankäyttöön, lyhyeen läpäisyaikaan ja vähäiseen keskeneräisen tuotannon määrään.

Toimintojen kuormitusten mallintaminen ja toimintolaskennan käyttöönottomahdollisuudet kokoonpanokonepajassa

Työn tavoitteena oli kehittää yrityksen liiketoimintaprosessikuvausta, mallintaa eräiden siinä esitettyjen toimintoryhmien ja yksittäisten toimintojen kuormitukset sekä tutkia toimintolaskennan käyttöönottomahdollisuuksia yrityksessä. Työssä on tuotu esille kapasiteettiin ja resursseihin liittyviä käsitteitä, kuten kapasiteettipäätösten ajoitus, resurssitarvesuunnittelu ja resurssien kohdistaminen. Työssä on myös tarkasteltu perinteisen kustannuslaskennan ja toimintolaskennan välisiä eroja. Aiempaa tutkimustietoa on käytetty asetettujen tavoitteiden saavuttamiseen. Liiketoimintaprosessikuvausta on muokattu vastaamaan paremmin yrityksen nykyistä rakennetta. Toimintojen kuormitukset on mallinnettu liiketoimintaprosessikuvauksesta ja kyselyistä saadun tiedon perusteella. Toimintolaskennan käyttöönottomahdollisuuksien arviointiperusteena on käytetty toimintolaskennan laskennallista toteutettavuutta yrityksessä. Työn ensimmäinen tulos on yksinkertaisempi ja monikäyttöisempi liiketoimintaprosessikuvaus, jota voidaan käyttää henkilöstöhallinnossa ja yrityksen toiminnan kehittämiseen. Toinen tulos on kuormitusmalli, jota voidaan käyttää muun muassa tulevaisuuden kapasiteettitarpeen arvioimiseen. Työnkolmas tulos on analyysi toimintolaskennan käyttöönottomahdollisuuksista ja työnumeroperusteisen kustannusten kohdistamisen periaatteet.

Teollisoikeussalkun ulkoistaminen: erityisesti patenttien kannalta tarkasteltuna

Pro gradu- tutkielmassa tavoite oli tutkia yritysten halukkuutta ulkoistaa erityisesti patenttien hakuprosessia, ylläpitoa ja patenttisalkun hallintaa ulkopuoliselle asiantuntijataholle. Työssä tarkasteltiin teollisoikeuksien ulkoistamista sekä teorian valossa että kokeellisesti tekemällä yrityksille haastatteluja ja kyselyjä. Tutkielmassa käsiteltiin myös lyhyesti aineettomien oikeuksien kirjanpidollista merkintää uusien IFRS- standardien valossa, aineettomien oikeuksien omistussuhteiden siirtymistä sekä teollisoikeuksien yhteyttä pääomasijoittamiseen. Tutkielman empiirinen osuus on tehty keräämällä kyselyiden ja teemahaastatteluiden keinoin tietoa yritysten halukkuudesta ulkoistaa enemmän IPR- sektorilla ja analysoimalla tätä kerättyä materiaalia. Kaikki haastateltavat edustavat eri yritysten teollisoikeusasiantuntijoita, joten kyseessä on heidän näkemyksensä mahdollisuudesta ulkoistaa teollisoikeussalkun hallintaa Teollisoikeussalkun hallinnan ulkoistaminen on haasteellinen, mutta mielenkiintoinen aihe. Suurin osa haastatelluista henkilöistä piti laajempaa ulkoistamista IPR- alueella mahdollisena. Lähes kaikki haastateltavat pitivät esimerkiksi patenttien uutuustutkimusten ulkoistamista mahdollisena, mutta patenttiinsinöörien ja koko teollisoikeussalkun ulkoistamisen kohdalla keskeiseksi ongelmaksi nousi se, että ei ole olemassa selkeää mallia ja käytäntöä ulkoistamisprosessin suorittamisesta. Yritysten halukkuus ulkoistaa myös tämän kaltaisia toimintoja kasvaisi, jos olisi olemassa selkeä toimintamalli siitä miten ulkoistaminen hoidettaisiin.

Uuden liiketoimintaympäristön määrittäminen teollisessa yrityksessä kan-sainvälisen markkinointitutkimuksen avulla, Case: Finnsementti Oy

Tämän tutkimuksentavoitteena on selvittää, millä tavoin teollinen yritys voi kansainvälisen markkinointitutkimuksen avulla määrittää ja analysoida uutta liiketoimintaympäristöä. Teolliset markkinat, teollinen markkinointi-tutkimus sekä yrityksien kohtaamatmikro- ja makroympäristöt ovat erityi-sen tarkastelun kohteena. Tutkimuksen keskeisin aineisto on saatu haastattelujen ja sekundaaristen lähteiden kautta. Tutkimuksen olennaisimpiin tuloksiin liittyy malli, jolla teollinen yritys voi määrittää kohtaamansa toimintaympäristön eri tekijöitä. Mallissa mikro- ja makroympäristön eri tekijät ovat keskeisessä roolissa. Tutkimuksen empiirisen osan tuloksista merkittävin on Pietarin ja Venäjän sementtimarkkinoiden ominaispiirteiden löytäminen ja analysointi. Pietarin ja Venäjän taloudellinen kasvu jatkuu lähivuosinakin voimakkaana, ja markkina-alue on suomalaisille yrityksille tulevaisuudessa tärkeässä asemassa, kuten myös esimerkkiyrityksenä olleelle sementtitehtaalle. Myös suurin osa tutkimuksessa selvinneistä alueen toimintaympäristön tekijöistä puoltaa teollisen yrityksen vientitoiminnan aloittamista alueelle.

Kumppanuusyrityksen jakelurakenne rakentamisen toimitusketjussa - Case: Starkki Oy Ab

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää tarvitseeko Starkki Oy Ab keskusvarastotoimintoja rakennustyömaan toimitusketjussa. Tutkimuksen teoriaosa esittelee reagoivan toimitusketjun hallinnan menetelmiä ja jakelun merkitystä toimitusketjussa. Lisäksi teoriaosassa esitellään kumppanuus-ajattelun perusteita. Empiriaosassa esitellään kohdeyritys, rakennustyömaan logistiikkaa tällä hetkellä ja pohditaan kolmea erilaista yrityksen jakelurakennetta. Tutkimus on kuvaileva. Rakennustyömaan logistiikan voidaantodeta jäävän helposti materiaalitoimittajien vastuulle. Vaikka materiaalitoimittajat pysyvätkin yleensä sovitussa aikataulussa, ei rakennustyömaa itsessään siinä välttämättä onnistu. Tämä johtaa rakentamisen logistiikan hallitsemattomuuteen ja rakentamisen tehokkuuden heikkenemiseen. Ongelma voidaan kuitenkin välttäätehokkaalla informaation jakamisella ja rakennustyömaan toimitusketjun läpi ulottuvalla yhteistyöllä.

Yhteiskuntavastuu Suomen metsäteollisuudessa

Tutkimuksessa tarkastellaan yritysten yhteiskuntavastuuta Suomen metsäteollisuudessa. Tutkimuksessa yhteiskuntavastuuta tarkastellaan kolmen suomalaisen metsäteollisuusyrityksen kautta. Valitut metsäteollisuusyritykset ovat Stora Enso, Upm-Kymmene ja Metsäliitto. Aihetta on lähestytty aiheeseen liittyvän kirjallisuuden, yritysten vuosikertomusten sekä Kauppalehden artikkeleiden kautta. Yrityksen vuosikertomukset käsittävät noin kymmenen vuoden ajan jakson ja Kauppalehden artikkeleita on tutkittu kahden vuoden ajalta. Tutkimuksen tavoitteena on kuvailla suomalaisten metsäteollisuusyritysten yhteiskuntavastuuta. Tutkimustulokset osoittavat, että Kauppalehden artikkeleiden ja vuosikertomuksissa kerrottujen asioiden välillä ei ole täysin selkeää yhteyttä. Näyttää siltä, että Kauppalehden artikkelit antavat taustatietoa vuosikertomuksissa tapahtuneille asioille. Kauppalehden artikkeleista käy ilmi, että suomalaiset metsäteollisuusyritykset ovat joutuneet viime vuosina käsittelemään vaikeina pidettyjä yhteiskuntavastuuta koskevia aiheita. Suomessa metsäteollisuusyritysten pitkän aikavälin trendinä on ollut siirtää tuotantoa pois kotimaasta halvan työvoiman sekä energian maihin. Näyttää siis siltä, että yhteiskuntavastuuta pidetään vielä nykyäänkin yrityksissä erillisenä käsitteenä ja pakollisenatoimintona pärjätäkseen kansainvälisessä kilpailussa. Sidosryhmät ovat myös nousseet yhä suurempaan rooliin yritysten yhteiskuntavastuu asioissa. Aineistosta voidaan päätellä, että Kauppalehden artikkeleissa tuotetaan erilaista todellisuutta yhteiskuntavastuusta kuin yritysten vuosikertomuksissa.

SIMULATION OF AMB SUPPORTED ROTOR DURING DROP ON RETAINER BEARINGS

The active magnetic bearings present a new technology which has many advantages compared to traditional bearing designs. Active magnetic bearings, however, require retainer bearings order to prevent damages in the event of a component, power or a control loop failure. In the dropdown situation, when the rotor drops from the magnetic bearings to the retainer bearings, the design parameters of the retainer bearings have a significant influence on the behaviour of the rotor. In this study, the dynamics of an active magnetic bearings supported electric motor during rotor drop on retainer bearings is studied using a multibody simulation approach. Various design parameters of retainer bearings are studied using a simulation model while results are compared with those found in literature. The retainer bearings are modelled using a detailed ball bearing model, which accounts damping and stiffness properties, oil film and friction between races and rolling elements. The model of the ball bearings includes inertia description of rollingelements. The model of the magnetic bearing system contains unbalances of the rotor and stiffness and damping properties of support. In this study, a computationally efficient contact model between the rotor and the retainer bearings is proposed. In addition, this work introduces information for the design of physicalprototype and its retainer bearings.

Dynamic Simulations of Rotors during Drop on Retainer Bearings

The active magnetic bearings have recently been intensively developed because of noncontact support having several advantages compared to conventional bearings. Due to improved materials, strategies of control, and electrical components, the performance and reliability of the active magnetic bearings are improving. However, additional bearings, retainer bearings, still have a vital role in the applications of the active magnetic bearings. The most crucial moment when the retainer bearings are needed is when the rotor drops from the active magnetic bearings on the retainer bearings due to component or power failure. Without appropriate knowledge of the retainer bearings, there is a chance that an active magnetic bearing supported rotor system will be fatal in a drop-down situation. This study introduces a detailed simulation model of a rotor system in order to describe a rotor drop-down situation on the retainer bearings. The introduced simulation model couples a finite element model with component mode synthesis and detailed bearing models. In this study, electrical components and electromechanical forces are not in the focus. The research looks at the theoretical background of the finite element method with component mode synthesis that can be used in the dynamic analysis of flexible rotors. The retainer bearings are described by using two ball bearing models, which include damping and stiffness properties, oil film, inertia of rolling elements and friction between races and rolling elements. Thefirst bearing model assumes that the cage of the bearing is ideal and that the cage holds the balls in their predefined positions precisely. The second bearing model is an extension of the first model and describes the behavior of the cageless bearing. In the bearing model, each ball is described by using two degrees of freedom. The models introduced in this study are verified with a corresponding actual structure. By using verified bearing models, the effects of the parameters of the rotor system onits dynamics during emergency stops are examined. As shown in this study, the misalignment of the retainer bearings has a significant influence on the behavior of the rotor system in a drop-down situation. In this study, a stability map of the rotor system as a function of rotational speed of the rotor and the misalignment of the retainer bearings is presented. In addition, the effects of parameters of the simulation procedure and the rotor system on the dynamics of system are studied.

Studies on integrating kinematic design method with mechanical systems simulation techniques

Theultimate goal of any research in the mechanism/kinematic/design area may be called predictive design, ie the optimisation of mechanism proportions in the design stage without requiring extensive life and wear testing. This is an ambitious goal and can be realised through development and refinement of numerical (computational) technology in order to facilitate the design analysis and optimisation of complex mechanisms, mechanical components and systems. As a part of the systematic design methodology this thesis concentrates on kinematic synthesis (kinematic design and analysis) methods in the mechanism synthesis process. The main task of kinematic design is to find all possible solutions in the form of structural parameters to accomplish the desired requirements of motion. Main formulations of kinematic design can be broadly divided to exact synthesis and approximate synthesis formulations. The exact synthesis formulation is based in solving n linear or nonlinear equations in n variables and the solutions for the problem areget by adopting closed form classical or modern algebraic solution methods or using numerical solution methods based on the polynomial continuation or homotopy. The approximate synthesis formulations is based on minimising the approximation error by direct optimisation The main drawbacks of exact synthesis formulationare: (ia) limitations of number of design specifications and (iia) failure in handling design constraints- especially inequality constraints. The main drawbacks of approximate synthesis formulations are: (ib) it is difficult to choose a proper initial linkage and (iib) it is hard to find more than one solution. Recentformulations in solving the approximate synthesis problem adopts polynomial continuation providing several solutions, but it can not handle inequality const-raints. Based on the practical design needs the mixed exact-approximate position synthesis with two exact and an unlimited number of approximate positions has also been developed. The solutions space is presented as a ground pivot map but thepole between the exact positions cannot be selected as a ground pivot. In this thesis the exact synthesis problem of planar mechanism is solved by generating all possible solutions for the optimisation process ¿ including solutions in positive dimensional solution sets - within inequality constraints of structural parameters. Through the literature research it is first shown that the algebraic and numerical solution methods ¿ used in the research area of computational kinematics ¿ are capable of solving non-parametric algebraic systems of n equations inn variables and cannot handle the singularities associated with positive-dimensional solution sets. In this thesis the problem of positive-dimensional solutionsets is solved adopting the main principles from mathematical research area of algebraic geometry in solving parametric ( in the mathematical sense that all parameter values are considered ¿ including the degenerate cases ¿ for which the system is solvable ) algebraic systems of n equations and at least n+1 variables.Adopting the developed solution method in solving the dyadic equations in direct polynomial form in two- to three-precision-points it has been algebraically proved and numerically demonstrated that the map of the ground pivots is ambiguousand that the singularities associated with positive-dimensional solution sets can be solved. The positive-dimensional solution sets associated with the poles might contain physically meaningful solutions in the form of optimal defectfree mechanisms. Traditionally the mechanism optimisation of hydraulically driven boommechanisms is done at early state of the design process. This will result in optimal component design rather than optimal system level design. Modern mechanismoptimisation at system level demands integration of kinematic design methods with mechanical system simulation techniques. In this thesis a new kinematic design method for hydraulically driven boom mechanism is developed and integrated in mechanical system simulation techniques. The developed kinematic design method is based on the combinations of two-precision-point formulation and on optimisation ( with mathematical programming techniques or adopting optimisation methods based on probability and statistics ) of substructures using calculated criteria from the system level response of multidegree-of-freedom mechanisms. Eg. by adopting the mixed exact-approximate position synthesis in direct optimisation (using mathematical programming techniques) with two exact positions and an unlimitednumber of approximate positions the drawbacks of (ia)-(iib) has been cancelled.The design principles of the developed method are based on the design-tree -approach of the mechanical systems and the design method ¿ in principle ¿ is capable of capturing the interrelationship between kinematic and dynamic synthesis simultaneously when the developed kinematic design method is integrated with the mechanical system simulation techniques.