Studies in offset ink setting

The offset printing process is complex and involves the meeting of two essentially complex materials, printing ink and paper, upon which the final product is formed. It can therefore be expected that a multitude of chemical and physical interactions and mechanisms take place at the ink-paper interface. Interactions between ink and paper are of interest to both the papermakers and ink producers, as they wish to achieve better quality in the final product. The objective of this work is to clarify the combined influence of paper coating structure, printing ink and fountain solution on ink setting and the problems related to ink setting. A further aim is to identify the mechanisms that influence ink setting problems, and to be able to counteract them by changing properties of the coating layer or by changing the properties of the ink. The work carried out for this thesis included use of many techniques ranging from standard paper and printability tests to advanced optical techniques for detection of ink filaments during ink levelling. Modern imaging methods were applied for assessment of ink filament remain sizes and distribution of ink components inside pigment coating layers. Gravimetric filtration method and assessment of print rub using Ink-Surface-Interaction-Tester (ISIT) were utilized to study the influence of ink properties on ink setting. The chemical interactions were observed with the help of modified thin layer chromatography and contact angle measurements using both conventional and high speed imaging. The results of the papers in this thesis link the press operational parameters to filament sizes and show the influence of these parameters to filament size distribution. The relative importance between the press operation parameters was shown to vary. The size distribution of filaments is important in predicting the ink setting behaviour, which was highlighted by the dynamic gloss and ink setting studies. Prediction of ink setting behaviour was also further improved by use of separate permeability factors for different ink types in connection to filtration equations. The roles of ink components were studied in connection to ink absorption and mechanism of print rub. Total solids content and ratio of linseed oil to mineral oil were found to determine the degree of print rub on coated papers. Wax addition improved print rub resistance, but would not decrease print rub as much as lowering the total solids content in the ink. Linseed oil was shown to absorb into pigment coating pores by mechanism of adsorption to pore walls, which highlights the need for sufficient pore surface area for improved chromatographic separation of ink components. These results should help press operators, suppliers of printing presses, papermakers and suppliers to papermakers, to better understand the material and operating conditions of the press as it relates to various print quality issues. Even though paper is in competition with electronic media, high quality printed products are still in demand. The results should provide useful information for this segment of the industry.

Sulfuric acid - glucose separation using mixed-recycle steady state recycling chromatography

Batch chromatography is a widely used separation technique in a variety of fields meeting difficult separations. Several technologies for improving the performance of chromatography have been studied, including mixed-recycle steady state recycling (MR-SSR) chromatography. Design of MR-SSR has been commonly limited on 100 % purity constraint cases and empirical work. In this study a predictive design method was used to optimize feed pulse size and design a number of experimental MR-SSR separations for a solution of 20 % sulfuric acid and 100 g/L glucose. The design was under target product fraction purities of 98.7 % for H2SO4 and 95 % for glucose. The experiments indicate a maximum of 59 % increase in sulfuric acid productivity and 82 % increase for glucose when compared to corresponding batch separation. Eluent consumption was lowered by approximately 50 % using recycling chromatography. Within this study the target purities and yields set in design were not completely met, and further optimization of the process is deemed necessary.

Yleismittarikortin prototyypin suunnittelu modulaariseen testauslaitteeseen

Tämä diplomityö on osa erään yrityksen sisäistä tuotekehitysprojektia. Projektin päämäärä oli kehittää ja tuoda markkinoille uusi modulaarinen testilaite. Markkinoille tuotava laite voi asiakkaan toivomuksesta pitää sisällään jännitelujuus-, eristysvastus- ja vuotovirtamittarin. Tämän lisäksi uuteen testilaitteeseen on mahdollista lisätä muita sisäisiä rele- ja mittalaitekortteja mm. yleismittarimoduulin. Diplomityössä perehdytään elektroniikan eri suureiden mittaamiseen, sekä syvennytään modulaarisen testilaitteen yleismittarikortin prototyypin suunnitteluun. Prototyypin tuli vastata tarkkuudeltaan ja nopeudeltaan markkinoiden johtavien mittalaitevalmistajien tarjoamia yleiskäyttöön tarkoitettuja järjestelmäyleismittareita. Työn lopputuloksena syntyi digitaaliyleismittarikortin prototyyppi. Käytännön syistä prototyyppikortin mittaustulokset ja tulosten käsittely on rajattu kokonaan pois tästä kirjallisesta dokumentista.

Rakennustarkastuksen mobiilityökalun suunnittelu ja toteuttaminen

Rakennusteollisuuden prosessit ovat vielä usein paperipohjaisia, mikä aiheuttaa työmaiden luonteesta johtuen tiedon hajaantumista, hidastaa tiedon siirtymistä ja vaikeuttaa tiedon käsittelyä. Työmaiden väliaikaisilla konttoreilla tiedon määrä voi nousta hallitsemattoman suureksi, mikä haittaa ja hidastaa työnjohdon päätöksentekoa. Käyttämällä sähköisiä työkaluja tiedon keräämistä, keskittämistä ja siirtoa voidaan tehostaa. Projektin tavoitteeksi otettiin teollisuuden laadunvalvonnan tarkastusprosessin tehostaminen ajallisesti käyttämällä tarkastustyöhön sähköistä tarkastuspöytäkirjaa. Tätä varten suunniteltiin sähköinen tarkastusjärjestelmä, joka koostuu kolmesta erillisestä osasta: Tarkastajan mukana kulkeva mobiililaite, jolle tallennetaan suoraan tarkastuksen laatutietoa, palvelinkone avustamaan tiedonsiirrossa ja –varastoinnissa sekä työpöytäsovellus työnjohdon tarpeisiin. Järjestelmää testattiin sähköalan asennuksia tekevässä yrityksessä osana yrityksen normaalia tarkastustyötä. Verrattuna paperiseen pöytäkirjaan sähköinen tarkastusjärjestelmä nopeutti prosessia moninkertaisesti. Nopeustesteissä havaittiin kuitenkin, että valittu tiedon synkronointikirjasto oli järjestelmän tarpeisiin liian hidas. Järjestelmä saavutti sille asetetut tavoitteet tehostamalla prosessia ajallisesti, mutta järjestelmässä on vielä osa-alueita, jotka tarvitsevat jatkokehittämistä.

Performance of spray nozzles in land applications with high speed

The aim of this study was to evaluate different spray nozzles for land applications in high speed on the coverage and deposit in soybean plants pulverization. It was evaluated the AXI 110 04 plane jet nozzles operated at speed of 4.17m.s-1 (control), the grey APE and the AXI 110 08 plane jets, and the TD HiSpeed 110 06 and AXI TWIN 120 06 twin jets, at speed of 9.72m.s-1. The application volume was fixed in 120L ha-1. The application efficiency was evaluated by two different methods: analysis of the coverage area using fluorescent pigment and UV light and analysis of deposits through the recovery and quantification of FD&C N°1 brilliant blue marker by spectrophotometry. Both analyses were done in samples collected from top, middle and bottom parts of the plants. The spray nozzles showed differences in coverage and deposit pattern, so in the top part, the coverage was increased with smaller drops and the deposits were increased with medium drops. In the other parts of the plants, there were no statistical differences between the treatments for both coverage and deposits. The displacement speed did not influence the application efficiency for nozzles with the same drop pattern, and the obtained spray coverage and deposits at the medium and bottom parts of the plants were less than 50% of that found at the top of the soybean plants.

Bartlett-Lewis of rectangular pulse modified model: estimate of parameters for simulation of precipitation in sub-hourly duration

The Bartlett-Lewis Rectangular Pulse Modified (BLPRM) model simulates the precipitous slide in the hourly and sub-hourly and has six parameters for each of the twelve months of the year. This study aimed to evaluate the behavior of precipitation series in the duration of 15 min, obtained by simulation using the model BLPRM in situations: (a) where the parameters are estimated from a combination of statistics, creating five different sets; (b) suitability of the model to generate rain. To adjust the parameters were used rain gauge records of Pelotas/RS/Brazil, which statistics were estimated - mean, variance, covariance, autocorrelation coefficient of lag 1, the proportion of dry days in the period considered. The results showed that the parameters related to the time of onset of precipitation (λ) and intensities (μx) were the most stable and the most unstable were ν parameter, related to rain duration. The BLPRM model adequately represented the mean, variance, and proportion of the dry period of the series of precipitation lasting 15 min and, the time dependence of the heights of rain, represented autocorrelation coefficient of the first retardation was statistically less simulated series suitability for the duration of 15 min.

Spraying systems and traveling speed in the deposit and spectrum of droplets in cotton plant

ABSTRACT Tractor traveling speed can influence the quality of spraying depending on the application technology used. This study aimed to evaluate the droplet spectrum, the deposition and uniformity of spray distribution with different spraying systems and traveling speeds of a self-propelled sprayer in two phenological stages of the cotton plant (B9 and F13). The experimental design was randomized blocks and treatments were three spraying techniques: common flat spray tips; tilted flat jet with air induction, at 120 L ha-1; and rotary atomizer disk, 20 L ha-1, combined with four traveling speeds: 12, 15, 18 and 25 km h-1, with four replications. Spraying deposition was evaluated for both leaf surfaces from the cotton plant apex and base (stage B9) and middle part of the plant (stage F13) with a cupric marker. A laser particle analyzer also assessed the droplet spectrum. The centrifugal power spray system produces more homogeneous droplet spectrum and increased penetration of droplets into the canopy in both phenological stages. Variation on the operating conditions necessary for increased traveling speed negatively influences the pattern of spraying deposits.

Feature selection using Fuzzy Entropy measures with Yu's Similarity measure

In this study, feature selection in classification based problems is highlighted. The role of feature selection methods is to select important features by discarding redundant and irrelevant features in the data set, we investigated this case by using fuzzy entropy measures. We developed fuzzy entropy based feature selection method using Yu's similarity and test this using similarity classifier. As the similarity classifier we used Yu's similarity, we tested our similarity on the real world data set which is dermatological data set. By performing feature selection based on fuzzy entropy measures before classification on our data set the empirical results were very promising, the highest classification accuracy of 98.83% was achieved when testing our similarity measure to the data set. The achieved results were then compared with some other results previously obtained using different similarity classifiers, the obtained results show better accuracy than the one achieved before. The used methods helped to reduce the dimensionality of the used data set, to speed up the computation time of a learning algorithm and therefore have simplified the classification task

Design of Pulsed Electroacoustic Measurement System for Space Charge Characterisation

Pulsed electroacoustic (PEA) method is a commonly used non-destructive technique for investigating space charges. It has been developed since early 1980s. These days there is continuing interest for better understanding of the influence of space charge on the reliability of solid electrical insulation under high electric field. The PEA method is widely used for space charge profiling for its robust and relatively inexpensive features. The PEA technique relies on a voltage impulse used to temporarily disturb the space charge equilibrium in a dielectric. The acoustic wave is generated by charge movement in the sample and detected by means of a piezoelectric film. The spatial distribution of the space charge is contained within the detected signal. The principle of such a system is already well established, and several kinds of setups have been constructed for different measurement needs. This thesis presents the design of a PEA measurement system as a systems engineering project. The operating principle and some recent developments are summarised. The steps of electrical and mechanical design of the instrument are discussed. A common procedure for measuring space charges is explained and applied to verify the functionality of the system. The measurement system is provided as an additional basic research tool for the Corporate Research Centre of ABB (China) Ltd. It can be used to characterise flat samples with thickness of 0.2–0.5 mm under DC stress. The spatial resolution of the measurement is 20 μm.

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.

Ion selective electrodes for determination of low and ultra low concentrations of lead (II) in natural waters

Att övervaka förekomsten av giftiga komponenter i naturliga vattendrag är nödvändigt för människans välmående. Eftersom halten av föroreningar i naturens ekosystem bör hållas möjligast låg, pågår en ständig jakt efter kemiska analysmetoder med allt lägre detektionsgränser. I dagens läge görs miljöanalyser med dyr och sofistikerad instrumentering som kräver mycket underhåll. Jonselektiva elektroder har flera goda egenskaper som t.ex. bärbarhet, låg energiförbrukning, och dessutom är de relativt kostnadseffektiva. Att använda jonselektiva elektroder vid miljöanalyser är möjligt om deras känslighetsområde kan utvidgas genom att sänka deras detektionsgränser. För att sänka detektionsgränsen för Pb(II)-selektiva elektroder undersöktes olika typer av jonselektiva membran som baserades på polyakrylat-kopolymerer, PVC och PbS/Ag2S. Fast-fas elektroder med membran av PbS/Ag2S är i allmänhet enklare och mer robusta än konventionella elektroder vid spårämnesanalys av joniska föroreningar. Fast-fas elektrodernas detektionsgräns sänktes i detta arbete med en nyutvecklad galvanostatisk polariseringsmetod och de kunde sedan framgångsrikt användas för kvantitativa bestämningar av bly(II)-halter i miljöprov som hade samlats in i den finska skärgården nära tidigare industriområden. Analysresultaten som erhölls med jonselektiva elektroder bekräftades med andra analytiska metoder. Att sänka detektionsgränsen m.hj.a. den nyutvecklade polariseringsmetoden möjliggör bestämning av låga och ultra-låga blyhalter som inte kunde nås med klassisk potentiometri. Den verkliga fördelen med att använda dessa blyselektiva elektroder är möjligheten att utföra mätningar i obehandlade miljöprov trots närvaron av fasta partiklar vilket inte är möjligt att göra med andra analysmetoder. Jag väntar mig att den nyutvecklade polariseringsmetoden kommer att sätta en trend i spårämnesanalys med jonselektiva elektroder.

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.

Omakotitalojen hintadynamiikka Suomessa

Tämän tutkielma tutkii omakotitalojen hintadynamiikkaa Suomessa 1985Q1-2009Q2 välisenä aikana. Tarkoituksena on luoda pitkänaikavälin tasapainomalli sekä lyhyenajan vektorivirheenkorjausmalli, jonka avulla voidaan selvittää asuntojen hintojen mukautumisnopeus kohti tasapainotilaa. Pitkänajan tasapainomallin mukaan omakotitalojen hintaan vaikuttavat eniten kotitalouksien käytettävissä olevat tulot sekä suhteellinen velkaantuneisuus. Koron merkitys jäi mallissa suhteellisen pieneksi. Sekä tulot että velkaantuneisuus vaikuttavat omakotitalojen hintaan positiivisesti. Asuntojen hintojen mukautumisnopeus kohti tasapainotilaa on kohtalaisen nopeaa. Mallin mukaan Suomessa ei ole havaittavissa selvää asuntojen hintakuplaa.

Automatisointiin ja monistettavuuteen perustuvan palvelumallin soveltaminen tietojärjestelmätoimituksissa

Ohjelmistotuotannon yleinen ongelma on se, että toimitusprojektien läpivientiajat pitkittyvät. Kilpailun kiristyessä ohjelmistoalalla on alettu kiinnittää erityistä huomiota projektien eri vaiheiden tehostamiseen. Process Vision Oy kehittää energiatietojärjestelmiä Suomen energia-alan yrityksille. Yrityksessä on kehitetty vuonna 2010 palvelumalli, jonka avulla pyritään nopeuttamaan toimitusprojektien eri vaiheita. Valtioneuvosto valmisteli vuonna 2009 tuntimittausasetuksen, joka määritti sääntöjä mittaustiedon hallintaan energia-alalla. Kyseisen asetuksen pohjalta Energiateollisuus julkaisi vuonna 2010 ohjeistuksen, joka selkeyttää asetuksen sisällön vaatimuksia jakeluverkonhaltijoille ja sähkön myyjille. Process Vision Oy on valmistellut ohjeistuksen pohjalta tuntimittauspaketin, joka sisältää ohjeistuksen mukaiset toiminnot GENERIS-järjestelmässä. Tässä diplomityössä määritellään Process Vision Oy:n palvelumallin mukaiset standardikomponentit tuntimittauspaketin toimitusprojekteja varten. Työn tavoitteena on kehittää mahdollisimman pitkälle tuotteistettu tuntimittauspaketin toimitus uusille ja vanhoille asiakkaille. Työn lopussa pohditaan miten hyvin palvelumalli soveltuu tuntimittauspaketin toimitusprojekteihin. Lisäksi työssä kartoitetaan yrityksessä käytössä olevien automatisointityökalujen kehitystarpeita. Työn tuloksena saatiin määriteltyä GENERIS-objektit ja konfiguraatiot, jotka toimitetaan tuntimittauspaketin mukana. Työn ohessa sisällytettiin yrityksen Suomen taseselvitysjärjestelmien asennusohjeeseen tuntimittauspaketin toiminnallisuuksien konfigurointi. Uusien vientimäärittelyjen avulla voidaan tuntimittauspaketin toiminnallisuudet toimittaa jatkossa tehokkaammin kuin aiemmin.

Externally excited synchronous machine: Testing the automation concept

This bachelor’s thesis is a part of the research project realized in the summer 2011 in Lappeenranta University of Technology. The goal of the project was to develop an automation concept for controlling the externally excited synchronous motor. Thesis concentrates on the testing planning and testing the system. Testing plan was made for three sectors: For the PLC program testing, for the communication testing and for the whole system testing. PLC program was tested with white box and destructive methods. Communication testing was done by switching maximum com-munication speed and checked if communication was reliable. Whole system testing included among other things speed and torque controlling. The system was tested with exploratory testing also. This enabled more reliable and broader testing than with systematical testing only.