Venttiilien kunnossapidon optimointi

Tässä työssä tarkastellaan venttiilien kunnossapitoa ja erityisesti niiden kunnonvalvontaa. Työssä on kerrottu perusteita venttiileiden kunnonvalvonnan suorittamiseksi, venttiili- ja toimilaitevikojen perussyistä ja niiden havaitsemisesta. Työn pääpaino on kuitenkin kunnonvalvontamenetelmissä ja niiden käytössä. Mittauksia venttiilivuodon havaitsemiseksi suoritettiin akustisen emission, ultraäänen ja lämpötilan pistemittauksen avulla. Venttiilien yleistä kuntoa määritettiin värähtelyn, venymäliuskojen ja laitoksella jo toimivan moottoritoimilaitteen virtamittauksen avulla. Työssä on annettu suuntaviivat tulosten tulkitsemiselle, mutta yksityiskohtainen ja tarkempi tulosten tulkinnan määrittäminen jätetään laitoksen henkilökunnasta sille henkilölle joka mittauksia tulee tekemään tai jonka työnkuvaan muuten kuuluu kyseisten tulosten tulkitseminen.

Ympäristömittausten laadun varmentaminen Porvoon jalostamolla

Diplomityön tarkoituksena on selvittää tämänhetkiset Fortum Oil and Gas Oy:n Porvoon öljynjalostamolla suoritettavat ympäristömittaukset ja –määritykset. Samalla arvioidaan täyttävätkö ympäristömittaukset ja –määritykset niille ympäristölainsäädännössä jo asetetut ja lähiaikoina voimaan tulevat vaatimukset. Työssä esitetyissä jalostamoa koskevissa uusissa lainsäädännön velvoitteisssa päästötiedontuotannon laadun varmennuksella on suuri rooli. Työn ensimmäisessä osassa selvitetään ympäristömittausten nykykäytäntö Porvoon jalostamolla. Nykykäytännön selvitys perustuu jalostamon olemassa oleviin toimintajärjestelmän ohjeisiin ja henkilöhaastatteluihin. Samalla tarkastellaan jalostamon toimintaa koskevia uusia lainsäädännön tuomia velvoitteita päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille. Työn toisessa osiossa esitetään käytetyt laadunvarmennusmenetelmät mittausten ja määritysten eri tiedontuotantoketjujen vaiheissa. Samalla verrataan toteutettuja päästö- ja ympäristömittauksia uusiin lainsäädännön tuomiin vaatimuksiin, toimintajärjestelmän ohjeistukseen, standardeihin ja tarkkailun parhaan käyttökelpoisen tekniikan vertailuasiakirjaan (Monitoring-BREF). Selvityksen tuloksia voidaan käyttää jalostamon päästötietojen keräysmenetelmien ja tiedontuotantoketjujen laadun varmentamisen saattamiseksi vastaamaan niille asetettuja vaatimuksia. Selvityksen perusteella lupaehdoissa Porvoon jalostamolle asetetut nykyiset vaatimukset päästöjen ja ympäristövaikutusten seurannalle täyttyvät. Jalostamolla on tehtävä parannuksia päästöjentarkkailu ja –raportointimenetelmiin, jotta tulevat lainsäädännön vaatimukset tulevat täytetyksi. Jalostamon päästömittausten tiedontuotantoketjut eivät kaikissa määrityksissä täytä tarkkailun BREF-asiakirjassa esitettyjä vaatimuksia määritysten laadunvarmennukselle ja läpinäkyvyydelle. Työssä on esitetty korjaavat toimenpiteet.

Historical trends of organochlorine pesticides in a sediment core from the Gulf of Batabanó, Cuba.

Sediments can be natural archives to reconstruct the history of pollutant inputs into coastal areas. This is important to improve management strategies and evaluate the success of pollution control measurements. In this work, the vertical distribution of organochlorine pesticides (DDTs, Lindane, HCB, Heptachlor, Aldrin and Mirex) was determined in a sediment core collected from the Gulf of Batabanó, Cuba, which was dated by using the (210)Pb dating method and validated with the (239,240)Pu fallout peak. Results showed significant changes in sediment accumulation during the last 40 years: recent mass accumulation rates (0.321 g cm(-2) yr(-1)) double those estimated before 1970 (0.15 g cm(-2) yr(-1)). This change matches closely land use change in the region (intense deforestation and regulation of the Colon River in the late 1970s). Among pesticides, only DDTs isomers, Lindane and HCB were detected, and ranged from 0.029 to 0.374 ng g(-1) dw for DDTs, from<0.006 to 0.05 ng g(-1) dw for Lindane and from<0.04 to 0.134 ng g(-1) dw for HCB. Heptachlor, Aldrin and Mirex were below the detection limits (∼0.003 ng g(-1)), indicating that these compounds had a limited application in the Coloma watershed. Pesticide contamination was evident since the 1970s. DDTs and HCB records showed that management strategies, namely the banning the use of organochlorine contaminants, led to a concentration decline. However, Lindane, which was restricted in 1990, can still be found in the watershed. According to NOAA guidelines, pesticides concentrations encountered in these sediments are low and probably not having an adverse effect on sediment dwelling organisms.

Improved predictive mapping of indoor radon concentrations using ensemble regression trees based on automatic clustering of geological units.

PURPOSE: According to estimations around 230 people die as a result of radon exposure in Switzerland. This public health concern makes reliable indoor radon prediction and mapping methods necessary in order to improve risk communication to the public. The aim of this study was to develop an automated method to classify lithological units according to their radon characteristics and to develop mapping and predictive tools in order to improve local radon prediction. METHOD: About 240 000 indoor radon concentration (IRC) measurements in about 150 000 buildings were available for our analysis. The automated classification of lithological units was based on k-medoids clustering via pair-wise Kolmogorov distances between IRC distributions of lithological units. For IRC mapping and prediction we used random forests and Bayesian additive regression trees (BART). RESULTS: The automated classification groups lithological units well in terms of their IRC characteristics. Especially the IRC differences in metamorphic rocks like gneiss are well revealed by this method. The maps produced by random forests soundly represent the regional difference of IRCs in Switzerland and improve the spatial detail compared to existing approaches. We could explain 33% of the variations in IRC data with random forests. Additionally, the influence of a variable evaluated by random forests shows that building characteristics are less important predictors for IRCs than spatial/geological influences. BART could explain 29% of IRC variability and produced maps that indicate the prediction uncertainty. CONCLUSION: Ensemble regression trees are a powerful tool to model and understand the multidimensional influences on IRCs. Automatic clustering of lithological units complements this method by facilitating the interpretation of radon properties of rock types. This study provides an important element for radon risk communication. Future approaches should consider taking into account further variables like soil gas radon measurements as well as more detailed geological information.

Mercury analysis in hair: comparability and quality assessment within the transnational COPHES/DEMOCOPHES project

Human biomonitoring (HBM) is an effective tool for assessing actual exposure to chemicals that takes into account all routes of intake. Although hair analysis is considered to be an optimal biomarker for assessing mercury exposure, the lack of harmonization as regards sampling and analytical procedures has often limited the comparison of data at national and international level. The European-funded projects COPHES and DEMOCOPHES developed and tested a harmonized European approach to Human Biomonitoring in response to the European Environment and Health Action Plan. Herein we describe the quality assurance program (QAP) for assessing mercury levels in hair samples from more than 1800 mother-child pairs recruited in 17 European countries. To ensure the comparability of the results, standard operating procedures (SOPs) for sampling and for mercury analysis were drafted and distributed to participating laboratories. Training sessions were organized for field workers and four external quality-assessment exercises (ICI/EQUAS), followed by the corresponding web conferences, were organized between March 2011 and February 2012. ICI/EQUAS used native hair samples at two mercury concentration ranges (0.20-0.71 and 0.80-1.63) per exercise. The results revealed relative standard deviations of 7.87-13.55% and 4.04-11.31% for the low and high mercury concentration ranges, respectively. A total of 16 out of 18 participating laboratories the QAP requirements and were allowed to analyze samples from the DEMOCOPHES pilot study. Web conferences after each ICI/EQUAS revealed this to be a new and effective tool for improving analytical performance and increasing capacity building. The procedure developed and tested in COPHES/DEMOCOPHES would be optimal for application on a global scale as regards implementation of the Minamata Convention on Mercury.

Puunjalostuskonsernin voiteluhuollon analysoiminen ja kehittäminen

Diplomityön tarkoituksena on analysoida ja kehittää erään puunjalostuskonsernin voiteluhuoltoa. Tutkimuksen kirjallisessa osassa on selvitetty voitelun perusteet, voiteluaineet sekä voiteluhuoltoon liittyviä yleisiä käsitteitä ja termejä. Työssä on selvitetty ohjeita voiteluaineiden valintaan ja voiteluöljyjen kunnonvalvontamenetelmiin sekä selvitetty voiteluaineiden puhtauden merkitystä. Lisäksi on esitetty katselmus eri voitelumekanismista. Näiden sovellusesimerkkinä on laskettu paperikoneen kuivaussylinterin laakerin voitelukalvon ominaispaksuus. Osan lopussa on tutkittu voiteluaineiden varastoinnin ja käytettyjen voiteluaineiden jatkokäsittelyn merkitystä ympäristöasiat huomioiden. Soveltavassa osassa on edellistä hyödyntäen analysoitu puunjalostuskonsernin yksitoista eri paikkakuntaa voiteluhuollon toimivuuden kannalta. Tämä tilastollinen tieto on kerätty sekä kyselykaavakkeen avulla että haastattelemalla jokaisen paikkakunnan voiteluhuollon asiantuntijoita. Lopputuloksena on saatu voiteluhuollon kehityskohteet ja SWOT-analyysit paikkakunnittain sekä yhteenveto voiteluhuollon eri toimintojen parhaimmista käytännöistä. Lisäksi analyysin perusteella laadittiin konsernin voiteluhuollon kehityssuunnitelma.

BimTwin - Two component continuous process hygiene concept

The aim of this study was to examine suitability of BimTwin cleaning concept in card board machine to control microbiological activity and describe microbiological balance of the machine. In a review of literature is examined microbe and spore caused problems in paper industry. Biggest problems are deposits, which decrease runnability and cause quality errors. In this chapter is also introduced most common oxidizing biocides used in paper industry and described ATP assay as a microbiological monitoring method. In an experimental part are included BimTwin mill trial results, chemical condition monitoring methods and microbiological balance in a card board machine. In a second part are examined possibilities to effect hygiene of card board by chemical treatment of the surface size and coating. Result showed that BimTwin concept is suitable for card board machine as a cleaning concept, when chemical dosing is fitted right. For proper dosing and secure tolerable hygiene level, chemical and microbiological monitoring is significant. Determining of the microbiological balance would have need more sampling. According to acquired results, broke turned out to be the biggest microbe source. Sizing and coating experiments showed that it is possible to improve hygiene of card board by chemically treated surface size and coating color.

Pk-yrityksen materiaalivarastotasojen seurannan kehittäminen

Tässä diplomityössä selvitettiin kuinka pk-yrityksen materiaalivarastotasojen seurantaa pystyttäisiin kehittämään. Tarkoituksena oli tutkia yrityksen nykyisiä materiaalivarastotasojen seurantamenetelmiä haastattelujen ja erilaisten raporttien avulla, sekä löytää näiden avulla tarvittavat kehityskohteet ylivarastoinnin ja puutetilanteiden estämiseksi. Työn keskeiseksi sisällöksi nousivat ABC-analyysin ja eri varastonohjausmenetelmien teoriat, joiden pohjalta kehityskohteita alettiin työstämään. Diplomityön keskeisimpinä tuloksina saatiin pk-yrityksen nimikkeiden ABC-analyysit ja niiden mukaan määritetyt palveluasteet. Kaikille nimikkeille saatiin ABC-analyysien perusteella määriteltyä varastonohjausmenetelmät sekä varastotasojen seurantaa ja hankintaa varten tarvittavat parametrit, kuten tilauspisteet ja täydennyseräkoot. Näiden tulosten avulla yrityksen materiaalivarastotasojen seurantaa pystyttiin helpottamaan ja yksinkertaistamaan.

Elintarviketehtaan tuotantolinjan kunnonvalvonnan kehittäminen

Tutkimuksen tavoitteena oli kunnonvalvontajärjestelmän kehittäminen nykyaikaiselle elintarviketeollisuuden tuotantolinjalle. Työssä etsittiin olemassa olevia kunnonvalvontamenetelmiä ja -sovelluksia erityisesti jäätelötuotantolaitteiden tarpeisiin. Kirjallisuudesta löydettiin sovelluksia lähinnä yksittäisille komponenteille ja kone-elimille. Tutkimuksen kohteena oleva tuotantolinja käytiin läpi toimintojen ja komponenttien osalta. Tehtaan laitekantaa ja valmiutta kunnonvalvonnan käyttöönotolle käsiteltiin yleisellä tasolla. Kunnonvalvontajärjestelmää kehitettäessä käytettiin hyväksi kirjallisuudesta löytyneitä menetelmiä, joista soveltuvimpia käytettiin kunnonvalvontametodien kartoittamiseen. Kunnonvalvontametodit muodostettiin toiminnanohjausjärjestelmästä ja linjan käyttöönotosta saatujen tietojen avulla. Tietoja käytettiin vika-vaikutusanalyysissä, joka oli pohjana komponentti- ja menetelmäkohtaisessa analyysissa. Kriittisiä ja tuotannon tehokkuuteen vaikuttavia koneenosia ja kokonaisuuksia tarkasteltiin kunnonvalvontamenetelmien soveltuvuuden avulla. Tutkimuksen edetessä kehitettiin kokonaisvaltaiset toiminnanohjausjärjestelmän avulla toimivat eritasoiset kunnonvalvontahypoteesit, joiden avulla linjan yksittäisten komponenttien kuntoa voidaan valvoa. Lisäksi tutkimuksessa kehitettiin uusia kunnonvalvontasovelluksia, joita on mahdollista käyttää myös tehtaan muilla linjoilla. Kunnonvalvontahypoteeseja käytettiin kokonaisen kunnonvalvontajärjestelmän luomiseen. Tehtaalla on mahdollisuus valita käyttöönotettavan kunnonvalvonnan taso hypoteesien sekä kunnossapitostrategian avulla.

Oikosulkumoottorin ennaltaehkäisevä kunnonvalvonta resistanssimittausten avulla

Työssä tarkasteltiin sähköisiä tarkastusmenetelmiä oikosulkumoottorin ennaltaehkäisevälle kunnonvalvonnalle sekä näiden menetelmien toimivuutta eri vikojen havaitsemiseen. Työ to-teutettiin Porvoon Energian Tolkkisten voimalaitoksella ja se toimii samalla tarkastusohjeena työssä esitetyille tarkastusmenetelmille. Käytetyillä tarkastusmenetelmillä kyettiin havaitse-maan osa vioista ja niitä voidaan käyttää osana ennaltaehkäisevää kunnonvalvontaa. Kaikkia vikoja ei kuitenkaan työssä esitetyillä menetelmillä voitu havaita.

Modelling Cutting States in Rough Turning of 34CrNiMo6 Steel

Rough turning is an important form of manufacturing cylinder-symmetric parts. Thus far, increasing the level of automation in rough turning has included process monitoring methods or adaptive turning control methods that aim to keep the process conditions constant. However, in order to improve process safety, quality and efficiency, an adaptive turning control should be transformed into an intelligent machining system optimizing cutting values to match process conditions or to actively seek to improve process conditions. In this study, primary and secondary chatter and chip formation are studied to understand how to measure the effect of these phenomena to the process conditions and how to avoid undesired cutting conditions. The concept of cutting state is used to address the combination of these phenomena and the current use of the power capacity of the lathe. The measures to the phenomena are not developed based on physical measures, but instead, the severity of the measures is modelled against expert opinion. Based on the concept of cutting state, an expert system style fuzzy control system capable of optimizing the cutting process was created. Important aspects of the system include the capability to adapt to several cutting phenomena appearing at once, even if the said phenomena would potentially require conflicting control action.

A novel noninvasive method to detect rejection after heart transplantation

Prompt and accurate detection of rejection prior to pathological changes after organ transplantation is vital for monitoring rejections. Although biopsy remains the current gold standard for rejection diagnosis, it is an invasive method and cannot be repeated daily. Thus, noninvasive monitoring methods are needed. In this study, by introducing an IL-2 neutralizing monoclonal antibody (IL-2 N-mAb) and immunosuppressants into the culture with the presence of specific stimulators and activated lymphocytes, an activated lymphocyte-specific assay (ALSA) system was established to detect the specific activated lymphocytes. This assay demonstrated that the suppression in the ALSA test was closely related to the existence of specific activated lymphocytes. The ALSA test was applied to 47 heart graft recipients and the proliferation of activated lymphocytes from all rejection recipients proven by endomyocardial biopsies was found to be inhibited by spleen cells from the corresponding donors, suggesting that this suppression could reflect the existence of activated lymphocytes against donor antigens, and thus the rejection of a heart graft. The sensitivity of the ALSA test in these 47 heart graft recipients was 100%; however, the specificity was only 37.5%. It was also demonstrated that IL-2 N-mAb was indispensible, and the proper culture time courses and concentrations of stimulators were essential for the ALSA test. This preliminary study with 47 grafts revealed that the ALSA test was a promising noninvasive tool, which could be used in vitro to assist with the diagnosis of rejection post-heart transplantation.

Influence of multi-phase phenomena on semibatch crystallization processes of aqueous solutions

Crystal properties, product quality and particle size are determined by the operating conditions in the crystallization process. Thus, in order to obtain desired end-products, the crystallization process should be effectively controlled based on reliable kinetic information, which can be provided by powerful analytical tools such as Raman spectrometry and thermal analysis. The present research work studied various crystallization processes such as reactive crystallization, precipitation with anti-solvent and evaporation crystallization. The goal of the work was to understand more comprehensively the fundamentals, phenomena and utilizations of crystallization, and establish proper methods to control particle size distribution, especially for three phase gas-liquid-solid crystallization systems. As a part of the solid-liquid equilibrium studies in this work, prediction of KCl solubility in a MgCl2-KCl-H2O system was studied theoretically. Additionally, a solubility prediction model by Pitzer thermodynamic model was investigated based on solubility measurements of potassium dihydrogen phosphate with the presence of non-electronic organic substances in aqueous solutions. The prediction model helps to extend literature data and offers an easy and economical way to choose solvent for anti-solvent precipitation. Using experimental and modern analytical methods, precipitation kinetics and mass transfer in reactive crystallization of magnesium carbonate hydrates with magnesium hydroxide slurry and CO2 gas were systematically investigated. The obtained results gave deeper insight into gas-liquid-solid interactions and the mechanisms of this heterogeneous crystallization process. The research approach developed can provide theoretical guidance and act as a useful reference to promote development of gas-liquid reactive crystallization. Gas-liquid mass transfer of absorption in the presence of solid particles in a stirred tank was investigated in order to gain understanding of how different-sized particles interact with gas bubbles. Based on obtained volumetric mass transfer coefficient values, it was found that the influence of the presence of small particles on gas-liquid mass transfer cannot be ignored since there are interactions between bubbles and particles. Raman spectrometry was successfully applied for liquid and solids analysis in semi-batch anti-solvent precipitation and evaporation crystallization. Real-time information such as supersaturation, formation of precipitates and identification of crystal polymorphs could be obtained by Raman spectrometry. The solubility prediction models, monitoring methods for precipitation and empirical model for absorption developed in this study together with the methodologies used gives valuable information for aspects of industrial crystallization. Furthermore, Raman analysis was seen to be a potential controlling method for various crystallization processes.

Press forming of paperboard – advancement of converting tools and process control

Press forming is nowadays one of the most common industrial methods in use for producing deeper trays from paperboard. Demands for material properties like recyclability and sustainability have increased also in the packaging industry, but there are still limitations related to the formability of paperboard. A majority of recent studies have focused on material development, but the potential of the package manufacturing process can also be improved by the development of tooling and process control. In this study, advanced converting tools (die cutting tools and the press forming mould) are created for production scale paperboard tray manufacturing. Also monitoring methods that enable the production of paperboard trays with enhanced quality, and can be utilized in process control are developed. The principles for tray blank preparation, including creasing pattern and die cutting tool design are introduced. The mould heating arrangement and determination of mould clearance are investigated to improve the quality of the press formed trays. The effect of the spring back of the tray walls on the tray dimensions can be managed by adjusting the heat-related process parameters and estimating it at the mould design stage. This enables production speed optimization as the process parameters can be adjusted more freely. Real-time monitoring of pressing force by using multiple force sensors embedded in the mould structure can be utilized in the evaluation of material characteristics on a modified production machinery. Comprehensive process control can be achieved with a combination of measurement of the outer dimensions of the trays and pressing force monitoring. The control method enables detection of defects and tracking changes in the material properties. The optimized converting tools provide a basis for effective operation of the control system.