Höyrynkehitin-vedenlämmitin-energialaitoksen kunnossapidon tuotteistaminen

Työn tavoitteena on luoda ehdotus toimintamalliksi, jolla Polarmatic Oy:n valmistaman Turbomatic-energialaitoksen kunnossapitotoimintaa voitaisiin suorittaa. Kunnossapito on yrityksessä mielenkiinnon kohteena, koska asiakkaiden suunnalta on asiaa kohtaan ollut kiinnostusta. Toimintamallia on tarkoitus muuttaa vikoja ehkäiseväksi ja suunnitelmallisemmaksi. Nykyinen käyttö vikaantumiseen asti aiheuttaa ennakoimatonta korjaustarvetta. Työssä tutustutaan kunnossapitopalvelun tuotteistamiseen ja tuotteistamisprosessiin. Palvelun tuotteistaminen on prosessi, jossa asiakkaalle tarjottava palvelumääritellään, suunnitellaan ja kuvataan. Asiantuntijapalvelun, tässä tapauksessa kunnossapitopalvelun, tarjoaminen lähtee aina tuotteen syvällisestä tuntemuksesta. Turbomaticin kunnossapidon suunnittelua varten työssä käydään läpi energialaitoksen tekninen kuvaus, huoltokohteet ja vikaantuminen. Tiedot on kerätty Polarmaticin henkilökunnan haastatteluista. Kunnossapidon teoriaan ja palvelun tuotteistamiseen tutustutaan kirjallisuuden ja ajankohtaisen lähdemateriaalin avulla. Lisäksi työssä perehdytään muiden yritysten tarjoamiin kunnossapitopalveluihin internetsivuilta. Tulokseksi työstä saadaan toimintaehdotus kunnossapidon järjestämisestä. Vuosihuollon suorittamista varten on työssä liitteenä vuosihuollon tarkastuspöytäkirja. Lisäksi vuosihuoltotarjousten tekoa varten on tehty laskentaohjelma.

Paperikoneen vesi- ja energiatehokkuuden parantaminen

Työn tavoitteena oli laatia reaaliaikaiset vesi- ja energiatasenäytöt Stora Enso PublicationPaper Veitsiluodon tehtaalle, paperikone 5:lle. Tavoitteena oli myös simuloida kyseisen paperikonelinjan vesitase. Aluksi työssä piirrettiin lohkokaaviot taseita varten paperikoneen kaikista vettä tai energiaa sisältävistä jakeista. Näitä yksinkertaistettuja lohkokaavioita hyväksi käyttäen laadittiin taseidenlaskentakaavat, jotka testattiin tarkastuslaskelmien avulla. Vesi- ja energiataseista tehtiin myös suunnitelmat prosessinohjausjärjestelmän tasenäytöiksi. FlowMac-simulointiohjelmalla rakennetun paperikone 5 vesitaseen simulointimallin tulosten oikeellisuutta arvioitiin herkkyysanalyysin avulla. Tehdyn herkkyysanalyysin tuloksien perusteella voidaan olettaa, että simulointimalli toimii luotettavasti. Tämän vesitaseen simulointimallin avulla tarkasteltiin kiekkosuotimien uudistamisen vaikutuksia paperikonelinjan vesitaseeseen. Tarkastelussa huomattiin, että vaihtamalla kiekkosuotimien syöttöventtiilit kolmea jaetta tuottaviksi, voitaisiin flotaatioallas ja suihkuveden kaarisihti poistaa käytöstä. Tulevaisuudessa simulointimallia voidaan käyttää myös monilla muilla eri tavoin hyödyksi kyseisellä paperikoneella. Työssä laaditut vesi- ja energiataseet saatiin niin tarkoiksi kuin se nykyisiä mittauksia hyödyntäen on mahdollista. Jostaseita haluttaisiin tarkentaa, olisi paperikonelinjalle syytä lisätä joitakin mittauksia. Myös työssä tehty vesitaseen simulointi FlowMac:lla onnistui hyvin mutta kyseisessä ohjelmassa havaittiin silti joitakin kehittämistarpeita. Työn tuloksien perusteella vettä ja energiaa voitaisiin mahdollisesti säästää paperikone 5:llä esimerkiksi laimennussäätöisen perälaatikon avulla, kiekkosuotimien uusimisella sekä kenkäpuristimen käyttöönotolla. Jatkotutkimuskohteita voisivat olla esimerkiksi paperikone 5:n lämpötase, kemiallisesti puhdistetun veden tulolämpötilan nostaminen, hiomon suodosveden ylimääräisen lämmön hyödyntäminen paperikone 5 kirkassuodoksen lämmittämisen jälkeen, lämmön talteenotossa lämmitysvesikennon ja prosessivesikennon järjestyksen vaihtaminen sekä vastaavien vesi- ja energiataseiden laatiminen paperikone 1:lle ja hiomolle.

Sulakaasutustutkimuslaitteiston kehittäminen ja testaus

Työ liittyy Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa voimalaitostekniikan laboratoriossa vuonna 2004 aloitettuun sulapoltto- ja sulakaasutustutkimukseen. Päätavoitteena on suunnitella, rakentaa ja testata pienen kokoluokan sulakaasutuslaitetta. Kirjallisuusosassa luodaan lyhyt katsaus viime vuosina muualla tehtyyn sulapoltto- ja sulakaasutustutkimukseen. Laskentaosassa mallinnetaan sulapoltto- ja sulakaasutusprosessia eri polttoainekoostumuksilla. Tutkimusosassa suunnitellaan ja rakennetaan sulakaasutuskoelaitteisto kaasutuskokeita varten. Lopussa on kehittyneemmän tutkimuslaitteiston alustavaa suunnittelua.

Cycle: White under Black. Works from the imperceptible / 3. Freya Powell: I’ll smile and I’m not sad, and other past presents

The video installations of Freya Powell's first exhibition in Barcelona call for an analysis of the links between memory and the archive, between compilation, registration, and the traces of History. Powell's work establishes a fine link between the memory of those sentenced to death in the United States, the memory of the Second World War, the artist's own memory, and the different world maps produced by colonial history. This link forces us to take into account our own connection not only with the voices and words that have been archived, but also with those voices that we want to hear and register.

Ranking RegionalInnovation Policies: DEA-based Benchmarking in an European Setting

Seudullinen innovaatio on monimutkainen ilmiö, joka usein sijaitsee paikallisten toimijoiden keskinäisen vuorovaikutuksen kentässä. Täten sitä on perinteisesti pidetty vaikeasti mitattavana ilmiönä. Työssä sovellettiin Data Envelopment Analysis menetelmää, joka on osoittautunut aiemmin menestyksekkääksi tapauksissa, joissa mitattavien syötteiden ja tuotteiden väliset suhteet eivät ole olleet ilmeisiä. Työssä luotiin konseptuaalinen malli seudullisen innovaation syötteistä ja tuotteista, jonka perusteella valittiin 12 tilastollisen muuttujan mittaristo. Käyttäen Eurostat:ia datalähteenä, lähdedata kahdeksaan muuttujsta saatiin seudullisella tasolla, sekä mittaristoa täydennettiin yhdellä kansallisella muuttujalla. Arviointi suoritettiin lopulta 45 eurooppalaiselle seudulle. Tutkimuksen painopiste oli arvioida DEA-menetelmän soveltuvuutta innovaatio-järjestelmän mittaamiseen, sillä menetelmää ei ole aiemmin sovellettu vastaavassa tapauksessa. Ensimmäiset tulokset osoittivat ylipäätään liiallisen korkeita tehok-kuuslukuja. Korjaustoimenpiteitä erottelutarkkuuden parantamiseksi esiteltiin ja sovellettiin, jonka jälkeen saatiin realistisempia tuloksia ja ranking-lista arvioitavista seuduista. DEA-menetelmän todettiin olevan tehokas ja kiinnostava työkalu arviointikäytäntöjen ja innovaatiopolitiikan kehittämiseen, sikäli kun datan saatavuusongelmat saadaan ratkaistua sekä itse mallia tarkennettua.

Kattilaveden kulkeutuminen höyryyn soodakattilassa

Tämän työn tarkoituksena on selvittää, miten höyryn kosteuden erotus toimii Kemijärven Sellun soodakattilassa. Höyryn kosteuden erotuksen toiminta tarkastetaan määrittämällä höyryn kosteus tulistetussa höyryssä. Höyryyn kulkeutuvan kattilaveden määrä määritettiin käyttäen merkkiaineena natriumia, jota kulkeutuu höyryyn kattilavesipisaroiden sekä ruiskutusveden mukana. Pieniä määriä kulkeutuu myös haihtumalla, mikä on otettu laskuissa huomioon. Kattilaveden ja höyryn natriumpitoisuuksien suhteen perusteella lasketaan kosteusprosentti. Kattilaveden kulkeutuessa höyryyn kulkeutuu veden mukana myös epäpuhtauksia, jotka turbiiniin joutuessaan saattavat aiheuttaa korroosiota sekä kerrostumia turbiinin siivistössä. Kosteuden erotuksen parantamiseksi on esitetty muutosehdotus siten, että nykyinen poimulevyerottimilla toteutettu sekundäärierotus korvattaisiin uudella teräsverkkoerottimella. Tällöin pystyttäisiin poistamaan entistä pienempiä pisaroita ja vähentämään höyryyn kulkeutuvan kattilaveden määrää.

Oman varastoinnin ja toimittajavarastoinnin vertailu - Case teollisuusyritys

Työn tavoitteena oli selvittää, kumpi kahdesta varastointitavasta, oma varastointi vai toimittajavarastointi, on tutkimuksen toimeksiantajayrityksen kannalta edullisempi vaihtoehto varastoida kunnossapidon varaosia. Tarkoituksena oli selvittää case-yrityksen oman varastoinnin aiheuttamat kustannukset ja verrata niitä toimittajavarastoinnin kustannuksiin. Varastointikustannuksia tarkasteltiin tutkimukseen valittujen varaosanimikkeiden avulla. Kyseessä oli kvalitatiivinen tutkimus, jossa aineistonkeruumenetelminä käytettiin haastatteluja ja erilaisia valmiita dokumentteja. Työn teoriaosassa käsiteltiin varastointia, varastoinnin ulkoistamista, toimittajavarastointia sekä varastoinnista aiheutuneita kustannuksia. Teoriaosa pohjautui aikaisempiin tutkimuksiin ja alan kirjallisuuteen. Empiirisessä osassa perehdyttiin tutkimuksen toimeksiantajayrityksen varaosien varastointiin sekä selvitettiin tarkasteluun valittujen varaosanimikkeiden osalta varastoinnista aiheutuneet kustannukset. Tutkimuksen tulosten pohjalta tehtiin taulukkolaskentaohjelmalla niin kutsuttu simulointimalli, jonka avulla tutkimuksen varastointikustannuksiin liittyviä laskelmia voidaan käyttää hyväksi myös case-yrityksen muiden varaosanimikkeiden kohdalla. Malli tarjoaa yksinkertaisen tavan kohdistaa varastointikustannuksia varaosanimikkeille. Mallin avulla on siis mahdollista saada suuntaa-antaviavastauksia oman varastoinnin ja toimittajavarastoinnin kannattavuuden vertailussa.

Toimintolaskennan hyödyntäminen Kelan johtamisessa ja toiminnan ohjauksessa

Pro gradu-tutkielman päätavoite on mallintaa toimintolaskennan ja sen tulosten hyödyntämisen mahdollisuuksia Kelan johtamisessa. Tutkielma on empiirinen työ ja sen tutkimusmenetelmänä on case-tutkimus. Tutkielman doktriini koostui eritoten julkishallinnon toimintolaskentaa jatoimintojohtamista koskevasta kirjallisuudesta. Tutkielman empiirinen aineisto kerättiin haastatteluin, dokumentteja tutkimalla sekä havainnoimalla työskentelyä Kelan päätoimitalossa Helsingissä. Tutkielman perusteella Kelalla on laajat mahdollisuudet hyödyntää toimintolaskentaa johtamisessa. Hyödyntämisen mahdollisuudet voidaan ryhmitellä sisäisen laskennan tehtävien mukaisesti. Tehtävät ovat raportointi ulkoisille sidosryhmille ja tiedon tuottaminen strategiseen ja operatiiviseen johtamiseen. Ulkoisiin sidosryhmiin liittyviä mahdollisuuksia ovat tulosten raportointi, rahoituksen uudistaminen, lainmuutoskustannusten arviointi sekä muilta organisaatioilta ja asiakkailta veloitettavien palveluiden hinnoittelu ja hintojen perusteleminen. Strategiseen ohjaukseen liittyviä mahdollisuuksia ovat tulosohjauksen kehittäminen, investointilaskelmat sekä ulkoistamispäätökset. Operatiiviseen ohjaukseen liittyviä mahdollisuuksia ovat puolestaan prosessien analysointi ja kehittäminen, benchmarking, sisäinen hinnoittelu ja tulosten viestiminen henkilöstölle. Sekä strategiseen että operatiiviseen ohjaukseen liittyviä hyödyntämisen mahdollisuuksia ovat resurssien käytönseuranta ja tehostaminen, työn tasauksen kehittäminen sekä suorituksen mittaaminen.

Investointi- ja leasinglaskelmien merkitys yritysajoneuvojen hallinnoinnin eri vaihtoehdoissa

Tutkielman aiheena on erilaisten kustannuslaskentamenetelmien vertailu ja niiden käytön merkitys yrityksien ajoneuvoinvestoinneissa. Tutkielmassa selvitetään, mikä osuus leasinglaskelmilla ja investointilaskelmilla on case-yrityksien ajoneuvohankintojen suunnittelussa ja päätöksenteossa. Samalla tarkastellaan case-yrityksien käytössä olevien laskentamenetelmien ominaisuuksia ja uuden IFRS -tilinpäätösmallin mahdollisia vaikutuksia ajoneuvoinvestointeihin. Tutkimus on toiminta-analyyttinen ja samalla kvalitatiivinen eli laadullinen tutkimus. Tutkimusmenettelynä on käytetty teoriaa sekä haastatteluja. Tutkimuksen tuloksien mukaan case-yrityksissä ajoneuvohankintojen yhteydessä leasingyhtiöiden tekemillä kustannuslaskelmilla on selvästi suurempi osuus kuin yrityksen itse tekemillä investointilaskelmilla. Leasingyhtiöiden laskenta-ajanjakso ei ole sama kuin yrityksien omistamien ajoneuvojen taloudellinen pitoaika. Tämä ero ohjaa yrityksiä käyttämään omia kustannuslaskentamenetelmiä ja tarjoaa mahdollisuuden myös muille perusteille päätettäessä yrityksen ajoneuvojen omistus- ja hallinnointimuodoista.

Kulu- ja verotehokkuus rahastojen rahastoissa

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia kulu- ja verotehokkuutta rahastojen rahastoissa. Tutkimus ontoteutettu yhteistyössä Sampo Rahastoyhtiö Oy:n kanssa. Tutkimuksessa verrataan, miten rahastojen rahastot ovat menestyneet suhteessa yksittäisen sijoittajan itse rakentamaan portfolioon. Tutkimuksessa on käytetty mallirahastona Sampo Kompassi 50 Kasvu -rahastoa. Alkuperäisen rahaston ympärille on rakennettu kuusi Kompassi 50 -rahastoa jäljittelevää rahastoportfoliota. Rahastoportfoliot on rakennettu joko merkitsemällä suoraan yksittäisiä rahastoja tai hyödyntämällä sijoitusvakuutusta. Tutkimus perustuu Sampo Rahastoyhtiö Oy:n tilastoihin kahden vuoden ajanjaksolta. Tutkimustulosten perusteella vertaillaan eri sijoitusvaihtoehtojentuottoja, palkkioita, veroja, riskejä sekä tuotto-riskisuhdetta. Tutkielma jakautuu teoreettiseen ja empiiriseen osaan. Teoriaosuuden tarkoituksena on johdattaa lukija sijoitusrahastojen maailmaan. Samassa osiossa syvennytään lisäksi tutkimuksen kannalta oleellisiin tekijöihin: tuottoon ja riskiin,palkkioihin sekä verotukseen. Tutkielman empiirisessä osassa selvitetään vastausta tutkimusongelmaan matemaattisia laskelmia hyväksikäyttäen. Kyseisestä aiheesta ei ole aiempia empiirisiä tutkimuksia.

Signature polymorphisms in the internal transcribed spacer region relevant for the differentiation of zoophilic and anthropophilic strains of Trichophyton interdigitale and other species of T. mentagrophytes sensu lato.

Summary Background Dermatophytes are the main cause of superficial mycoses in humans and animals. Molecular research has given useful insights into the phylogeny and taxonomy of the dermatophytes to overcome the difficulties with conventional diagnostics. Objectives The Trichophyton mentagrophytes complex consists of anthropophilic as well as zoophilic species. Although several molecular markers have been developed for the differentiation of strains belonging to T. mentagrophytes sensu lato, correct identification still remains problematic, especially concerning the delineation of anthropophilic and zoophilic strains of T. interdigitale. This differentiation is not academic but is essential for selection of the correct antimycotic therapy to treat infected patients. Methods One hundred and thirty isolates identified by morphological characteristics as T. mentagrophytes sensu lato were investigated using restriction fragment length polymorphism (RFLP) and sequence analysis of the polymerase chain reaction-amplified internal transcribed spacer (ITS) region of the rDNA. Results Species of this complex produced individual RFLP patterns obtained by the restriction enzyme MvaI. Subsequent sequence analysis of the ITS1, 5.8S and ITS2 region of all strains, but of T. interdigitale in particular, revealed single unique polymorphisms in anthropophilic and zoophilic strains. Conclusions Signature polymorphisms were observed to be useful for the differentiation of these strains and epidemiological data showed a host specificity among zoophilic strains of T. interdigitale/Arthroderma vanbreuseghemii compared with A. benhamiae as well as characteristic clinical pictures in humans when caused by zoophilic or anthropophilic strains. The delineation is relevant because it helps in determining the correct treatment and provides clues regarding the source of the infection.

Application des méthodes géophysiques à l'étude de deux sites (Kappelen et Grenchen) de l'aquifère poreux complexe du Seeland

L'aquifère du Seeland représente une richesse en ressources hydriques qu'il est impératif de préserver contre tout risque de détérioration. Cet aquifère prolifique est constitué principalement de sédiments alluviaux post-glaciaires (graviers, sables et limons). Il est soumis aux contraintes environnementales des pratiques d'agriculture intensive, du réseau routier, des villes et de leurs activités industrielles. La connaissance optimale de ces ressources est donc primordiale pour leur protection. Dans cette optique, deux sites Kappelen et Grenchen représentatifs de l'aquifère du Seeland ont été étudiés. L'objectif de ce travail est de caractériser d'un point de vue hydrogéophysique l'aquifère au niveau de ces deux sites, c'est-à-dire, comprendre la dynamique des écoulements souterrains par l'application des méthodes électriques de surface associées aux diagraphies en intégrant des méthodes hydrogéologiques. Pour le site de Kappelen, les méthodes électriques de surface ont permis d'identifier les différents faciès géoélectriques en présence et de mettre en évidence leur disposition en une structure tabulaire et horizontale. Il s'agit d'un aquifère libre constitué d'une série de graviers allant jusqu'à 15 m de profondeur reposant sur de la moraine argileuse. Les diagraphies électriques, nucléaires et du fluide ont servis à la détermination des caractéristiques pétrophysiques et hydrauliques de l'aquifère qui contrôlent son comportement hydrodynamique. Les graviers aquifères de Kappelen présentent deux minéraux dominants: quartz et calcite. Les analyses minéralogiques indiquent que ces deux éléments constituent 65 à 75% de la matrice. La porosité totale obtenue par les diagraphies nucléaires varie de 20 à 30 %, et de 22 à 29 % par diagraphies électrique. Avec les faibles valeurs de Gamma Ray ces résultats indiquent que l'aquifère des graviers de Kappelen est dépourvu d'argile minéralogique. La perméabilité obtenue par diagraphies du fluide varie de 3.10-4 à 5.10-2 m/s, et par essais de pompage de 10-4 à 10-2 m/s. Les résultats des analyses granulométriques indiquent une hétérogénéité granulométrique au niveau des graviers aquifères. La fraction de sables, sables très fins, silts et limons constitue de 10 à 40 %. Ces éléments jouent un rôle important dans le comportement hydraulique de l'aquifère. La porosité efficace de 11 à 25% estimée à partir des résultats des analyses granulométriques suppose que les zones les plus perméables correspondent aux zones les plus graveleuses du site. Etablie sur le site de Kappelen, cette méthodologie a été utilisée sur le site de Grenchen. Les méthodes électriques de surface indiquent que l'aquifère captif de Grenchen est constitué des sables silteux comprenant des passages sableux, encadrés par des silts argileux imperméables. L'aquifère de Grenchen est disposé dans une structure relativement tabulaire et horizontale. Son épaisseur totale peut atteindre les 25 m vers le sud et le sud ouest ou les passages sableux sont les plus importants. La détermination des caractéristiques pétrophysiques et hydrauliques s'est faite à l'aide des diagraphies. Les intensités Gamma Ray varient de 30 à 100 cps, les plus fortes valeurs n'indiquent qu'une présence d'éléments argileux mais pas de bancs d'argile. Les porosités totales de 15 à 25% et les densités globales de 2.25 à 2.45 g/cm3 indiquent que la phase minérale (matrice) est composée essentiellement de quartz et de calcaire. Les densités de matrice varient entre 2.65 et 2.75 g/cm3. La perméabilité varie de 2 10-6 à 5 10-4 m/s. La surestimation des porosités totales à partir des diagraphies électriques de 25 à 42% est due à la présence d'argiles. -- The vast alluvial Seeland aquifer system in northwestern Switzerland is subjected to environmental challenges due to intensive agriculture, roads, cities and industrial activities. Optimal knowledge of the hydrological resources of this aquifer system is therefore important for their protection. Two representative sites, Kappelen and Grenchen, of the Seeland aquifer were investigated using surface-based geoelectric methods and geophysical borehole logging methods. By integrating of hydrogeological and hydrogeophysical methods, a reliable characterization of the aquifer system at these two sites can be performed in order to better understand the governing flow and transport process. At the Kappelen site, surface-based geoelectric methods allowed to identify various geoelectric facies and highlighted their tabular and horizontal structure. It is an unconfined aquifer made up of 15 m thick gravels with an important sandy fraction and bounded by a shaly glacial aquitard. Electrical and nuclear logging measurements allow for constraining the petrophysical and hydrological parameters of saturated gravels. Results indicate that in agreement with mineralogical analyses, matrix of the probed formations is dominated by quartz and calcite with densities of 2.65 and 2.71 g/cc, respectively. These two minerals constitute approximately 65 to 75 % of the mineral matrix. Matrix density values vary from 2.60 to 2.75 g/cc. Total porosity values obtained from nuclear logs range from 20 to 30 % and are consistent with those obtained from electrical logs ranging from 22 to 29 %. Together with the inherently low natural gamma radiation and the matrix density values obtained from other nuclear logging measurements, this indicates that at Kappelen site the aquifer is essentially devoid of clay. Hydraulic conductivity values obtained by the Dilution Technique vary between 3.10-4 and 5.10-2 m/s, while pumping tests give values ranging from 10-4 to 10-2 m/s. Grain size analysis of gravel samples collected from boreholes cores reveal significant granulometric heterogeneity of these deposits. Calculations based on these granulometric data have shown that the sand-, silt- and shale-sized fractions constitute between 10 and 40 % of the sample mass. The presence of these fine elements in general and their spatial distribution in particular are important as they largely control the distribution of the total and effective porosity as well as the hydraulic conductivity. Effective porosity values ranging from 11 to 25% estimated from grain size analyses indicate that the zones of higher hydraulic conductivity values correspond to the zones dominated by gravels. The methodology established at the Kappelen site was then applied to the Grenchen site. Results from surface-based geoelectric measurements indicate that it is a confined aquifer made up predominantly of shaly sands with intercalated sand lenses confined impermeable shally clay. The Grenchen confined aquifer has a relatively tabular and horizontal structure with a maximum thickness of 25 m in the south and the southwest with important sand passages. Petrophysical and hydrological characteristics were performed using electrical and nuclear logging. Natural gamma radiation values ranging from 30 to 100 cps indicate presence of a clay fraction but not of pure clay layers. Total porosity values obtained from electrical logs vary form 25 to 42%, whereas those obtained from nuclear logs values vary from 15 to 25%. This over-estimation confirms presences of clays. Density values obtained from nuclear logs varying from 2.25 to 2.45 g/cc in conjunction with the total porosity values indicate that the dominating matrix minerals are quartz and calcite. Matrix density values vary between 2.65 and 2.75 g/cc. Hydraulic conductivity values obtained by the Dilution Technique vary from 2 10-6 to 5 10-4 m/s.

Electromagnetic Design of a Solid Steel Rotor Motor for Demanding Operation Environments

The solid-rotor induction motor provides a mechanically and thermally reliable solution for demanding environments where other rotor solutions are prohibited or questionable. Solid rotors, which are manufactured of single pieces of ferromagnetic material, are commonly used in motors in which the rotationspeeds exceed substantially the conventional speeds of laminated rotors with squirrel-cage. During the operation of a solid-rotor electrical machine, the rotor core forms a conductor for both the magnetic flux and the electrical current. This causes an increase in the rotor resistance and rotor leakage inductance, which essentially decreases the power factor and the efficiency of the machine. The electromagnetic problems related to the solid-rotor induction motor are mostly associated with the low performance of the rotor. Therefore, the main emphasis in this thesis is put on the solid steel rotor designs. The rotor designs studied in thisthesis are based on the fact that the rotor construction should be extremely robust and reliable to withstand the high mechanical stresses caused by the rotational velocity of the rotor. In addition, the demanding operation environment sets requirements for the applied materials because of the high temperatures and oxidizing acids, which may be present in the cooling fluid. Therefore, the solid rotors analyzed in this thesis are made of a single piece of ferromagnetic material without any additional parts, such as copper end-rings or a squirrel-cage. A pure solid rotor construction is rigid and able to keep its balance over a large speed range. It also may tolerate other environmental stresses such as corroding substances or abrasive particles. In this thesis, the main target is to improve the performance of an induction motor equipped with a solid steel rotor by traditional methods: by axial slitting of the rotor, by selecting a proper rotor core material and by coating the rotor with a high-resistive stainless ferromagnetic material. In the solid steel rotor calculation, the rotor end-effects have a significant effect on the rotor characteristics. Thus, the emphasis is also put on the comparison of different rotor endfactors. In addition, a corrective slip-dependent end-factor is proposed. The rotor designs covered in this thesis are the smooth solid rotor, the axially slitted solid rotor and the slitted rotor having a uniform ferromagnetic coating cylinder. The thesis aims at design rules for multi-megawatt machines. Typically, mega-watt-size solidrotor machines find their applications mainly in the field of electric-motor-gas-compression systems, in steam-turbine applications, and in various types of largepower pump applications, where high operational speeds are required. In this thesis, a 120 kW, 10 000 rpm solid-rotor induction motor is usedas a small-scale model for such megawatt-range solid-rotor machines. The performance of the 120 kW solid-rotor induction motors is determined by experimental measurements and finite element calculations.

A modified structural stress method for fatigue assessment of welded structures

Fatigue life assessment of weldedstructures is commonly based on the nominal stress method, but more flexible and accurate methods have been introduced. In general, the assessment accuracy is improved as more localized information about the weld is incorporated. The structural hot spot stress method includes the influence of macro geometric effects and structural discontinuities on the design stress but excludes the local features of the weld. In this thesis, the limitations of the structural hot spot stress method are discussed and a modified structural stress method with improved accuracy is developed and verified for selected welded details. The fatigue life of structures in the as-welded state consists mainly of crack growth from pre-existing cracks or defects. Crack growth rate depends on crack geometry and the stress state on the crack face plane. This means that the stress level and shape of the stress distribution in the assumed crack path governs thetotal fatigue life. In many structural details the stress distribution is similar and adequate fatigue life estimates can be obtained just by adjusting the stress level based on a single stress value, i.e., the structural hot spot stress. There are, however, cases for which the structural stress approach is less appropriate because the stress distribution differs significantly from the more common cases. Plate edge attachments and plates on elastic foundations are some examples of structures with this type of stress distribution. The importance of fillet weld size and weld load variation on the stress distribution is another central topic in this thesis. Structural hot spot stress determination is generally based on a procedure that involves extrapolation of plate surface stresses. Other possibilities for determining the structural hot spot stress is to extrapolate stresses through the thickness at the weld toe or to use Dong's method which includes through-thickness extrapolation at some distance from the weld toe. Both of these latter methods are less sensitive to the FE mesh used. Structural stress based on surface extrapolation is sensitive to the extrapolation points selected and to the FE mesh used near these points. Rules for proper meshing, however, are well defined and not difficult to apply. To improve the accuracy of the traditional structural hot spot stress, a multi-linear stress distribution is introduced. The magnitude of the weld toe stress after linearization is dependent on the weld size, weld load and plate thickness. Simple equations have been derived by comparing assessment results based on the local linear stress distribution and LEFM based calculations. The proposed method is called the modified structural stress method (MSHS) since the structural hot spot stress (SHS) value is corrected using information on weld size andweld load. The correction procedure is verified using fatigue test results found in the literature. Also, a test case was conducted comparing the proposed method with other local fatigue assessment methods.