LM-vesiturbiinin tuotteistaminen

Tämän työn tarkoituksena on kehittää LM-vesiturbiini tuotantoon soveltuvaksi, käytöltään pitkäikäiseksi ja helposti huollettavaksi tuotesarjaksi. Työn ohjaavana runkona on käytetty VDI-Richtlinie 2221: 'Kehitystyön ja konstruoinnin yleinen kulku', mukaista järjestelmää. Lisäksi on käytetty valmistuksellista modulointia tuotteen osien suunnittelussa. Erityisesti on huomioitu tuotteen koko elinkaaren aikaiset kustannukset (LCC) ja sen vaatimukset mitoitukseen. LM-vesiturbiinistaon kehitetty kolmen erikokoisen laitteiston tuotesarja. Tuoteperheen yksittäisistä sylinteriryhmistä voidaan koota joustavasti erikokoisia ja -tehoisia energiantuotantoyksiköitä, jotka soveltuvat käyttöön hyvin pieniinkin virtauksiin ja putouskorkeuksiin. Piensarjatuotantoon hyvin soveltuvat materiaalit on valittu silmälläpitäen mahdollisimman edullista kokonaiskustannusta. Kiertomäntä laitteiston toiminnan kannalta tärkeimpänä ja siten vaativimpana osana on edellyttänyt laserhitsausta ja -leikkausta sekä koekappaleiden valmistusta, joiden perusteellalopulliseen rakenteeseen on päädytty. Mitoitus perustuu perinteisiin lujuuslaskentamenetelmiin, joiden avulla eri osien kestävyys käyttöolosuhteissa on pyrittysaamaan luotettavaksi vähintään 20 vuoden kestoiälle ja väsymiskestävyyteen käytön aikaisissa vaihtelevissa olosuhteissa. Kiertomäntä on ns. kevytrakenne koostuen ohutlevykennorakenteesta ja täytteenä olevasta kompound-materiaalista.

Laiteohjauksessamuodostuvan informaation jalostamisen mahdollisuudet

Teollisuuden automaatiojärjestelmät digitalisoituvat, samalla niiden tuottaman reaaliaikaisen datan määrä kasvaa ja etenkin sen saatavuus helpottuu. Samanaikaisesti laitevalmistajan liiketoimintamallit ovat muuttumassa perinteisestä konevalmistuksesta kohti palveluntarjontaa. Muuttuneessa tilanteessa laitteiden ohjauksessa käytettäviltä järjestelmiltä vaaditaan uusia ominaisuuksia. Informaation käsittely ja jalostaminen muodostuvat tärkeiksi kilpailu-tekijöiksi. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu, miten data jalostuu informaatioksi ja siitä edelleen tietämykseksi. Työssä myös selvitetään, miten niitä voidaan hyödyntää liiketoiminnassa. Samalla perehdytään teollisuudesta löytyviin informaatio- ja tietämysjärjestelmiin. Kokeellisessa osassa esitellään toimiva tiedonkeruu- ja raportointijärjestelmä ja tutkitaan, miten sitä tulisi kehittää, jotta se sopisi paremmin muuttuviin liiketoimintamalleihin. Lopputuloksena kehitettiin mallijärjestelmä, jolla pystytään täyttämään laitevalmistajan ja loppukäyttäjän muuttuneet informaatiotarpeet osana laiteohjausta.

Fluid flow and dispersion predictions in porous media by utilizing advanced numerical methods

Diplomityön tavoitteena oli tarkastella numeerisen virtauslaskennan avulla virtaukseen liittyviä ilmiöitä ja kaasun dispersiota. Diplomityön sisältö on jaettu viiteen osaan; johdantoon, teoriaan, katsaukseen virtauksen mallinnukseen huokoisessa materiaalissa liittyviin tutkimusselvityksiin, numeeriseen mallinnukseen sekä tulosten esittämiseen ja johtopäätöksiin. Diplomityön alussa kiinnitettiin huomiota erilaisiin kokeellisiin, numeerisiin ja teoreettisiin mallinnusmenetelmiin, joilla voidaan mallintaa virtausta huokoisessa materiaalissa. Kirjallisuusosassa tehtiin katsaus aikaisemmin julkaistuihin puoliempiirisiin ja empiirisiin tutkimusselvityksiin, jotka liittyvät huokoisen materiaalin aiheuttamaan painehäviöön. Numeerisessa virtauslaskenta osassa rakennettiin ja esitettiin huokoista materiaalia kuvaavat numeeriset mallit käyttäen kaupallista FLUENT -ohjelmistoa. Työn lopussa arvioitiin teorian, numeerisen virtauslaskennan ja kokeellisten tutkimusselvitysten tuloksia. Kolmiulotteisen huokoisen materiaalinnumeerisessa mallinnuksesta saadut tulokset vaikuttivat lupaavilta. Näiden tulosten perusteella tehtiin suosituksia ajatellen tulevaa virtauksen mallinnusta huokoisessa materiaalissa. Osa tässä diplomityössä esitetyistä tuloksista tullaan esittämään 55. Kanadan Kemiantekniikan konferenssissa Torontossa 1619 Lokakuussa 2005. ASME :n kansainvälisessä tekniikan alan julkaisussa. Työ on hyväksytty esitettäväksi esitettäväksi laskennallisen virtausmekaniikan (CFD) aihealueessa 'Peruskäsitteet'. Lisäksi työn yksityiskohtaiset tulokset tullaan lähettämään myös CES:n julkaisuun.

Palkinvalmistuksen hitsauksen laadunvarmistus

Vuonna 2004 hitsauksen menetelmäkoestandardisarjauusiutui. Tällöin havaittiin yrityksessä kokeiden kattavuuden olevan jatkossa eräiltä osin puutteellista. Tällä työllä paneudutaan PPTH Norden Oy:n Ylivieskan tehtaan palkinvalmistuksen laadunvarmistuksessa hitsausohjeiden ajan tasalla pitämiseen sekä helppoon ja virheettömään käyttöön. Ohjeistuksen käytettävyyttä ja saatavuutta haluttiin samalla parantaa aikaisempaa helpommaksi hiljattain käyttöön otetun toimintajärjestelmän avulla. Tuloksena tehdystä työstä on Ylivieskan tehtaallakäytössä toimintajärjestelmässä palkinvalmistuksen päivitetty, selkeä ja helppokäyttöinen hitsausohjeistus. Sama operaatio toistetaan myöhemmin PPTH:n muillakin tehtailla. Työn tekemisen aikana nousi esiin kolme kehityskohdetta. WQ palkkien hitsausta on syytä kehittää laatupoikkeamien vähentämiseksi ja sen tehokkuuden parantamista kannattaa tutkia. Jatkohitsaukseen on aihetta hankkia työtä helpottavia apuvälineitä.

Multivariable regression analysis and hot-spot stress approach into fatigue life estimations of welded joints

Kolmen eri hitsausliitoksen väsymisikä arvio on analysoitu monimuuttuja regressio analyysin avulla. Regression perustana on laaja S-N tietokanta joka on kerätty kirjallisuudesta. Tarkastellut liitokset ovat tasalevy liitos, krusiformi liitos ja pitkittäisripa levyssä. Muuttujina ovat jännitysvaihtelu, kuormitetun levyn paksuus ja kuormitus tapa. Paksuus effekti on käsitelty uudelleen kaikkia kolmea liitosta ajatellen. Uudelleen käsittelyn avulla on varmistettu paksuus effektin olemassa olo ennen monimuuttuja regressioon siirtymistä. Lineaariset väsymisikä yhtalöt on ajettu kolmelle hitsausliitokselle ottaen huomioon kuormitetun levyn paksuus sekä kuormitus tapa. Väsymisikä yhtalöitä on verrattu ja keskusteltu testitulosten valossa, jotka on kerätty kirjallisuudesta. Neljä tutkimustaon tehty kerättyjen väsymistestien joukosta ja erilaisia väsymisikä arvio metodeja on käytetty väsymisiän arviointiin. Tuloksia on tarkasteltu ja niistä keskusteltu oikeiden testien valossa. Tutkimuksissa on katsottu 2mm ja 6mm symmetristäpitkittäisripaa levyssä, 12.7mm epäsymmetristä pitkittäisripaa, 38mm symmetristä pitkittäisripaa vääntökuormituksessa ja 25mm/38mm kuorman kantavaa krusiformi liitosta vääntökuormituksessa. Mallinnus on tehty niin lähelle testi liitosta kuin mahdollista. Väsymisikä arviointi metodit sisältävät hot-spot metodin jossa hot-spot jännitys on laskettu kahta lineaarista ja epälineaarista ekstrapolointiakäyttäen sekä paksuuden läpi integrointia käyttäen. Lovijännitys ja murtumismekaniikka metodeja on käytetty krusiformi liitosta laskiessa.

Ilmavirtausten laskennallinen mallinnus

Diplomityössä tutkitaan kolmea erilaista virtausongelmaa CFD-mallinnuksella. Yhteistä näille ongelmille on virtaavana aineena oleva ilma. Lisäksi tapausten perinteinen mittaus on erittäin vaikeaa tai mahdotonta. Ensimmäinen tutkimusongelma on tarrapaperirainan kuivain, jonka tuotantomäärä halutaan nostaa kaksinkertaiseksi. Tämä vaatii kuivatustehon kaksinkertaistamista, koska rainan viipymäaika kuivausalueella puolittuu. Laskentayhtälöillä ja CFD-mallinnuksella tutkitaan puhallussuihkun nopeuden ja lämpötilan muutoksien vaikutusta rainan pinnan lämmön- ja massansiirtokertoimiin. Tuloksena saadaan varioitujen suureiden sekä massan- ja lämmönsiirtokertoimien välille riippuvuuskäyrät, joiden perusteella kuivain voidaan säätää parhaallamahdollisella tavalla. Toinen ongelma käsittelee suunnitteilla olevan kuparikonvertterin sekundaarihuuvan sieppausasteen optimointia. Ilman parannustoimenpiteitä käännetyn konvertterin päästöistä suurin osa karkaa ohi sekundaarihuuvan. Tilannetta tutkitaan konvertterissa syntyvän konvektiivisen nostevirtauksen eli päästöpluumin sekä erilaisten puhallussuihkuratkaisujen CFD-mallinnuksella. Tuloksena saadaan puhallussuihkuilla päästöpluumia poikkeuttava ilmaverho. Suurin osa nousevasta päästöpluumista indusoituu ilmaverhoon ja kulkeutuu poistokanavaan. Kolmas tutkittava kohde on suunnitteilla oleva kuparielektrolyysihalli, jossa ilmanvaihtoperiaatteena on luonnollinen ilmanvaihto ja mekaaninen happosumun keräysjärjestelmä. Ilmanvaihtosysteemin tehokkuus ja sisäilman virtaukset halutaan selvittää ennen hallin rakentamista. CFD-mallinnuksella ja laskentayhtälöillä tutkitaan lämpötila- ja virtauskentät sekä hallin läpi virtaava ilmamäärä ja ilmanvaihtoaste. Tulo- ja poistoilma-aukkojen mitoitukseen ja sijoitukseen liittyvät suunnitteluarvot varmennetaan sekä löydetään ilmanvaihdon ongelmakohdat. Ongelmakohtia tutkitaan ja niille esitetään parannusehdotukset.

Ilmanpoisto kiertovoiteluöljystä

Työn kirjallisuusosassa esitellään paperi- ja kartonkikoneiden kiertovoitelujärjestelmien rakennetta ja voitelussa käytettyjen öljyjen ominaisuuksia. Lisäksi on selvitetty voiteluöljyn kunnossapidon kannalta keskeisten epäpuhtauksien kuten veden, hiukkasten ja ilmakuplien analysointia. Suurissa voitelujärjestelmissä öljyn suuri ilmapitoisuus on usein ongelma, mihin ei ole ollut selkeää ratkaisua. Työn tavoitteena oli tutkia ilmakuplien poistamista voiteluöljystä alipainekäsittelyn avulla. Alipaineen vaikusta eri öljyille ja lämpötiloilla tutkittiin laboratoriossa standarditestillä ja määritettiin sopiva alipaine tehdaskokeisiin. Testeissä havaittiin odotutetusti viskositeetin eli käytännössä lämpötilan olevan ratkaiseva tekijä ilman poistumisnopeuteen. Tehdasmittakaavan kokeissa mitattiin rakenteeltaan yksinkertaisen ja vähän energiaa kuluttavan ilmanpoistolaitteen toimintaa. Laitteisto sijoitetaan paluuöljyputkistoon ja sen ei tarvitse olla kiertovoitelukeskuksen yhteydessä. Täysimittainen laitteisto rakennettiin kartonkikoneen ja paperikoneen kiertovoitelujärjestelmiin. Laitteen avulla voidaan käsitellä koko voitelujärjestelmän öljy. Tuloksien mukaan laite toimii odotetulla tavalla ja vähentää merkittävästi ilmapitoisuutta. Järjestelmä on heikoimmillaan tilanteessa, jossa lämpötilat on pidettävä alhaisina ja ilmakuplia on runsaasti.

Optinen kolmiulotteinen mittaus ohutlevytuotteiden laadunvalvonnassa

Ohutlevyteollisuuden markkinatilanne on muuttunut, kun tuotantomäärät ovat kasvaneet, laatuvaatimukset tiukentuneet ja markkinat globalisoituneet. Konenäön avulla on mahdollista tehostaa laadunvalvontaa, jolloin virheet voidaan havaita nopeammin ja siten säästää tuotantokustannuksissa. Muotoiltujen ohutlevyosien tarkastamiseksi tarvitaan kolmiulotteisia mittausmenetelmiä, joilla pystytään varsin nopeasti ja tarkasti analysoimaan kappaleita. Erityisesti fotogrammetriaan perustuvaa rakenteista valoa on sovellettu erilaisissa mittalaitteissa, ja menetelmä on myös varsin joustava sekä edullinen käyttää. Fotogrammetriaan ja rakenteiseen valoon perustuvista mittalaitteista valittiin arvioitavaksi Mapvision 4D. Testeissä tutkittiin laitteen tarkkuutta, nopeutta ja soveltuvuutta teollisuusympäristöön sekä erityisesti taivutuskulmien, reikien halkaisijoidenja etäisyyksien mittaamista. Sovittamalla mitattu data CAD-malliin pystytään kappaleen mitoitus tarkastamaan vaaditulla 0,1 millimetrin tarkkuudella. Testitulosten perusteella voidaan todeta sekä mittalaitteen että mittausmenetelmän soveltuvan ohutlevykappaleiden laadunvalvontaan, kunhan reunojen määrityksessä esiintyvä säännöllinen epätarkkuus otetaan huomioon.

End-to-end Availability ofCritical Applications

Diplomityön tavoitteena on määrittää case-yritykselle IT sovellusten käytettävyyden mittarit ja mittausprosessit, kartoittaa markkinoilla tarjollaolevien mittaustyökalujen mahdollisuuksia ja antaa suositus yrityksen tarpeisiin sopivimmista työkaluista. Aluksi työssä tutustutaan yleisesti sovellusten käytettävyyteen, sekä erityisesti sen mittaamiseen ja hallintaan. Case-yrityksen ulkoistettujen tietotekniikkapalveluiden johdosta tarkastelu keskittyy pääosin sovellusten monitorointiin, käytettävyyden hallintaan palveluntasosopimuksilla ja mittausprosesseihin. Lisäksi tutkitaan eri mittausmenetelmiä, määritetään yrityksen tarpeita ja tehdään vertailu työkaluista keskittyen toiminnallisiin ja teknisiin ominaisuuksiin. Päästä päähän sovellusten käytettävyyden mittauksen aloittaminen on iso projekti, josta tämä diplomityö kattaa vain osan. Lukuisat vaihtoehdot ovat harkittava tarkkaan liiketoiminnan kannalta parhaan hyödyn löytämiseksi.

E-demokratian ja elämysten arkea

ESIPUHE Julkaisun artikkelit liittyvät ajankohtaiseen teemaan: demokratian ja osallistumisen tulevaisuuden kehitys. Suomalainen hyvinvointivaltio julkisen sektorin tuottamine palveluineen tarvitsee tuekseen kansalaisten sitoutumisen yhteisen hyvän puolesta. Järjestelmän edellytyksenä on demokraattisen päätöksenteon rakenteiden ja käytännön toteuttamisen kehittäminen niin, että tällä hetkellä vielä koulussa olevat nuoret saadaan kiinnostumaan entistä voimakkaammin yhteisten asioiden hoitamisesta. Artikkelikokoelmamme liittyy saumattomasti parhaillaan meneillään olevaan tutkimus- ja kehittämishankkeeseen, jossa luomme sekä sisältöjä että teknologiaa tukemaan nuorten kunnallista e-demokratiaa. Ampers -hanke (Ambient Personalised Society) eli nuoret ja mediayhteisöllisyys on ainutlaatuinen kombinaatio taiteiden, yhteiskuntatieteiden jateknologian tutkimusta. Osallistujina hankkeessamme ovat erityisesti nuoret. Käsittelemme kirjoituksissamme informaatioyhteiskunnan, virtuaaliorganisaatioiden ja tulevaisuuden osallistumisen visioita. Outi Cavén aloittaa kokoelman koko julkaisua taustoittavalla artikkelillaan. Kari Heikkinen jatkaa edellä mainittua teemaa pohtiessaan teknologian mahdollisuuksia tukea demokratian toteuttamisen arkea. Miia Kosonen on analysoinut sekä kaikenikäisille että erityisesti nuorille suunnattuja suomalaisia osallistumisen ja e-demokratian harjoittamisen sivustoja.Pelin henki -artikkelissa Cavén luo katseen virtuaalisen maailman pelisääntöihin ja uhkiin. Päätämme artikkelikokoelman menetelmälliseen katsaukseen, jossa Hanna-Kaisa Ellonen ja Outi Cavén esittelevät ryhmähaastattelun perusteita. Artikkelikokoelma on ensimmäinen hankkeemme yhteisjulkaisu. Toivomme lukijoille mielenkiintoisia hetkiä ajatustemme ja tutkimuksen lähtökohtiemme tarkastelujen parissa

Competitiveness Comparison of the Electricity Production Alternatives

The competitiveness comparison is carried out for merely electricity producing alternatives. In Finland, further construction of CHP (combined heat and power) power plants will continue and cover part of the future power supply deficit, but also new condensing power plant capacity will be needed. The following types of power plants are studied: - nuclear power plant, - coal-fired condensing power plant - combined cycle gas turbine plant, - peat-fired condensing power plant. - wood-fired condensing power plant - wind power plant The calculations have been made using the annuity method with a real interest rate of 5 % perannum and with a fixed price level as of March 2003. With the annual full load utilization time of 8000 hours the nuclear electricity would cost 23,7 ¤/MWh, the gas based electricity 32,3 ¤/MWh and coal based electricity 28,1 ¤/MWh. If the influence of emission trading is taken into account,the advantage of the nuclear power will still be improved. Inorder to study the impact of changes in the input data, a sensitivity analysis has been carried out. It reveals that the advantage of the nuclear power is quite clear. E.g. the nuclear electricity is rather insensitive tothe changes of the uranium price, whereas for natural gas alternative the rising trend of gas price causes the greatest risk.

Kassanhallintakäytännöt Suomen kunnissa

Kassanhallintakirjallisuus on pitkälti normatiivista tai yksittäisiä kohteita ja niiden kassanhallinnanosa-alueita tarkastelevaa case-tutkimusta. Sen sijaan kassanhallintaa laajalla tutkimuskohdejoukolla strategia- ja järjestelmävalintojen näkökulmasta tarkastelevia tutkimuksia on tehty vain vähän. Tämä suomalaista kuntakenttää tarkastelevaeksploratiivinen tutkimus antaa kuvan rakenne-, strategia- ja järjestelmävalinnoista, joita kunnat ovat painottaneet kassanhallinnassaan vuosina 2000 - 2002. Tutkimuksen metodologisena viitekehyksenä käytetty kontingenssilähestymistapaan pohjautuva konfiguratiivinen systeemimalli mahdollisti suuren tutkimuskohdejoukonstrategia- ja järjestelmäkäytäntöjen erojen kvantitatiivisen analysoinnin. Ryhmittelyanalyysin avulla tutkimusdatasta muodostui neljä strategia- ja järjestelmäpainotuksiltaan toisistaan eroavaa kuntaryhmää, ja tutkimustulokset osoittivat kuntien kassanhallintakäytäntöjen olevan hyvin samankaltaisia yksityissektorin vastaaviin käytäntöihin verrattuna; myös julkissektorin kassanhallinnassa painotetaan kustannustehokkuutta. Kustannustehokkuusstrategian rinnalla vastaajakunnat painottivat sijoitus-, lainanhoito- ja riskienhallintastrategioita sekä em. strategioiden toteuttamista tukevia rakenne- ja järjestelmävalintoja. Myös pienempienkuntien havaittiin tukeutuneen samoihin strategia- ja järjestelmäpainotuksiin kuin isommat kunnat, vaikka esim. järjestelmien käytännön tietohallintaratkaisuissa saattaa esiintyä kuntakoosta johtuvia eroja. Lisäksi joustavuusstrategian painoarvo osana kuntien kassanhallintastrategioita oli suuri. Tämä on johdonmukaista, sillä kassapositioiden ennakoimattomat muutokset edellyttävät nopeaa päätöksentekoa. Kustannustehokkuusajattelulla, kassanhoitokokonaisuuden ymmärtämisellä ja uusien kassanhoitotekniikoiden sekä rahoitusinstrumenttien selektiivisellä käytöllä on mahdollista vaikuttaa kuntien rahoituksenhoidon nettokustannuksiin.

Fabrication and characterization of silicon position sensitive particle detectors

Position sensitive particle detectors are needed in high energy physics research. This thesis describes the development of fabrication processes and characterization techniques of silicon microstrip detectors used in the work for searching elementary particles in the European center for nuclear research, CERN. The detectors give an electrical signal along the particles trajectory after a collision in the particle accelerator. The trajectories give information about the nature of the particle in the struggle to reveal the structure of the matter and the universe. Detectors made of semiconductors have a better position resolution than conventional wire chamber detectors. Silicon semiconductor is overwhelmingly used as a detector material because of its cheapness and standard usage in integrated circuit industry. After a short spread sheet analysis of the basic building block of radiation detectors, the pn junction, the operation of a silicon radiation detector is discussed in general. The microstrip detector is then introduced and the detailed structure of a double-sided ac-coupled strip detector revealed. The fabrication aspects of strip detectors are discussedstarting from the process development and general principles ending up to the description of the double-sided ac-coupled strip detector process. Recombination and generation lifetime measurements in radiation detectors are discussed shortly. The results of electrical tests, ie. measuring the leakage currents and bias resistors, are displayed. The beam test setups and the results, the signal to noise ratio and the position accuracy, are then described. It was found out in earlier research that a heavy irradiation changes the properties of radiation detectors dramatically. A scanning electron microscope method was developed to measure the electric potential and field inside irradiated detectorsto see how a high radiation fluence changes them. The method and the most important results are discussed shortly.

Suomen segmenttikestojen määräytymisestä

Summary: Determination of segment durations in Finnish