Search

Increased awareness of climate change and the effect that harmful emissions have on our environment has induced a trend of cutting down all on emission in all fields of industry. Valves contribute to large portion of emission emitted by oil and gas industry, majority of these emissions escaping valves through gland packings. Accepted leakage rates for valve gland packings are increasing smaller creating difficulties for current solutions the meet the requirements. The main objective for this thesis is to identify key contributors to gland packing leakage and propose solutions to improve to packing sealing performance. Since there is no standard design procedure characterizing valve gland packing sealing performance, leakage contributors and improvements are identified through research of literature, internal existing knowledge, laboratory testing of gland packings and analyzing current designs of gland packings with FEA. Research focused on braided graphite packings. Friction and sealing material elastic and porous properties are causes for majority of the struggles with sealing and endurance performance. Friction exponentially decreases compression along stem line and graphite relaxes losing over 30% of its stiffness in room temperature. Packings have two main leakage mechanics: surface leakage and leakage through porous packing material. Both highly depending on maintaining a set threshold of compression and of sealing material selection. Laboratory tests revealed high wear rate for graphite packings. High temperatures creating additional difficulties increasing friction, wear rate and relaxation. Performance indicators were selected based on analytical solutions on stress distribution and leakage prediction. Accurate 3D models were created of two active gland packing designs. Models were used in finite element analysis. Both models were analyzed under loading at -52°C and +400°C. Structural stresses and deformations, packing contact pressures and live loading spr, Lisääntynyt tietoisuus ilmastonmuutoksesta ja haitallisten päästöjen vaikutuksesta on tuottanut trendin vähentää päästöjä kaikilla teollisuuden aloilla. Teollisuusventtiilit tuottavat suuren osan öljy- ja kaasuteollisuuden päästöistä. Suurin osa näistä päästöistä pakenee venttiilistä akselitiivisteiden kautta. Akselitiivisteille luodut hyväksyttävät vuototasot jatkavat pienenemistään tuottaen vaikeuksia nykyisille ratkaisuille täyttää kiristyneet vaatimukset. Tämän tutkielman päätavoitteena on tunnistaa akselitiivisteiden vuodon keskeisimmät aiheuttajat ja ehdottaa ratkaisuja tiiveyden parantamiseksi. Venttiiliakselitiivisteratkaisuiden kehitykselle ja ominaisuuksille ei ole standardoitua prosessia, joten vuodon päätekijät sekä kehitysehdotukset selvitetään kirjallisuustutkimuksen, yrityksen sisäisen tiedon, laboratoriotestien sekä numeerisesti analysoimalla aktiivisessa käytössä olevia tiivisteratkaisuja. Tutkimuksessa keskityttiin punottuihin grafiittipoksirenkaisiin. Kitka- ja tiivistemateriaalin elastiset ja huokoiset ominaisuudet ovat syitä suurimmalle osalle ongelmista tiiveys- ja syklikestävyystason kanssa. Kitka eksponentiaalisesti vähentää kontaktipainetta akselin suunnassa ja grafiitti menettää noin 30% alkuperäisestä jäykkyydestä relaksoitumisen myötä huoneenlämmössä. Akselitiivisteillä on kaksi päävuotomekanismia: pintavuoto sekä vuoto huokoisen tiivistemateriaalin läpi. Molemmat ovat erittäin riippuvaisia minimikontaktipaineen säilyttämisestä sekä käytetystä tiivistemateriaalista. Laboratoriotestit paljastivat korkean kulumisnopeuden grafiitille. Korotettu lämpötila lisää kitkaa, kulumista ja relaksoitumista tuottaen vaikeuksia saavuttaa tavoiteltu tiiveys ja syklikestävyys. Suorituskyvylle valittiin indikaattorit kirjallisuudesta löydettyjen analyyttisten jännitysjakauma- sekä vuotofunktioiden perusteella. Kahdesta aktiivisesti käytössä olevasta akselitiivistysratkaisusta luotiin 3D mallit, joita hyödynnettiin numeerisissa elementtimenetelmäanalyyseiss

Monitoring hydrogen sulfide(H2S) gas in pump stations is an essential aspect of corrosion and odor management in wastewater networks. Monitoring H2S gas concentration allows wastewater utility companies to identify potential problems in wastewater networks, such as blockage of pumps, corrosion buildup, and hazardous environments. However, wastewater utilities do not have H2S gas sensors in most pump stations because there are many pump stations to monitor. The sensors have unnecessary features and thus expensive. This thesis develops a low-cost H2S gas sensor device for the wastewater network environment. This is accomplished by evaluating the feasibility of two electrochemical sensors technologies: the Winsen and SPEC sensor technologies. These technologies are tested in a pump station to determine their response time, accuracy and feasibility. The results show that utilizing the Winsen sensor technology with the UART method to yield continuous readings is feasible. Conversely, the results show that the SPEC sensor yields negative concentration values and does not react to changes in environment. The proposed sensor device comprises the Winsen sensor technology, a microcontroller, a real-time clock and a 5-volt power supply, which accomplishes a low material cost of approximately 35 USD. The Winsen sensor technology conforms to the specification established by the client company. Nevertheless, further development could lead to a more refined test method and an accurate calculation of sensor accuracy.

Computer Aided Design (CAD) is a method to create 2D- or 3D-designs with the assistance of computers. CAD-data has become one of the key factors in modern era industry due to its higher efficiency compared to traditional drawing on paper. This thesis describes an optional way to control CAD-design data for companies which don’t use Product Data Management -software (PDM) for their CAD-data management. The absence of PDM can cause challenges with modular products if they use a product platform as the core of their design. The changes in items need to get updated into the platforms to have the products designed according to newest innovations. Central theory of product platforms and modularity is discussed to explain the relevant concepts related to the topic. Different ways of keeping the platform designs updated are tested and evaluated. Multiple different ways of creating and modifying the designs of items (from single parts to assemblies) in terms of storing the data are discussed. Various functionalities of PTC’s Creo are described to create a basis for the CAD-data management on the computers’ operating system. Creo is used for the case study since it’s being used as the CAD-software by the case study’s company. Possible risks relating to design data from both internal and external side are considered. A chosen method for controlling the design data is represented alongside with a possible data repository structure. Its capabilities and limitations are analyzed. The method is found to be applicable and help in possible implementation of a PDM-software. Possible future research relating to increased automation of the chosen method is suggested., Tietokoneavusteinen suunnittelu (CAD) on metodi 2D- tai 3D-mallien luomiseksi tietokoneiden avulla. CAD-datasta on tullut yksi nykyajan teollisuuden avaintekijöistä, koska se on tehokkaampaa perinteikkääseen paperille piirtämiseen verrattuna. Tässä diplomityössä kuvaillaan vaihtoehtoinen tapa hallita CAD-dataa yrityksille, jotka eivät käytä tuotetiedonhallinnan työkaluja (PDM). PDM:n käyttämättömyys voi aiheuttaa haasteita modulaaristen tuotteiden kanssa, jos niiden design pohjautuu yhteisiin tuotealustoihin. Yrityksen käyttämien yksittäisten esineiden designmuutosten tulee päivittyä tuotealustoihin, jotta yrityksen tuotteissa sovelletaan uusimpia innovaatioita. Tuotealustojen ja modulaarisuuden keskeisiä konsepteja liittyen tämän työn aiheeseen esitellään. Erilaisia keinoja pitää tuotealustojen design päivitettynä testataan ja arvioidaan. Useista erilaisista keinoista esineiden luomiselle ja muokkaamiselle (yksittäisistä osista kokoonpanoihin) tiedonhallinnan osalta keskustellaan. PTC:n Creon erinäisiä toiminnallisuuksia esitellään pohjaksi CAD-datan hallinnalle tietokoneiden käyttöjärjestelmän kautta, koska tutkimuksen kohteena oleva yritys käyttää Creota CAD-ohjelmistonaan. Mahdollisia yrityksen sisäisiä ja ulkoisia riskejä CAD-dataan liittyen käsitellään. Valittu työskentelytapa tuotetiedon hallintaan ilman PDM-järjestelmää esitellään yhdessä mahdollisen tiedostosijaintirakenteen kanssa. Sen kyvykkyyttä ja rajoitteita analysoidaan. Valittu työskentelytapa havaitaan käyttökelpoiseksi ja myös avustavaksi mahdollisen PDM-järjestelmän käyttöönottamisessa myöhemmin. Mahdollista tutkimusta liittyen valitun työskentelytavan laajempaan automatisointiin ehdotetaan.

© 2020 IEEE. This paper describes a scalable active learning pipeline prototype for large-scale brain mapping that leverages high performance computing power. It enables high-throughput evaluation of algorithm results, which, after human review, are used for iterative machine learning model training. Image processing and machine learning are performed in a batch layer. Benchmark testing of image processing using pMATLAB shows that a 100x increase in throughput (10,000%) can be achieved while total processing time only increases by 9% on Xeon-G6 CPUs and by 22% on Xeon-E5 CPUs, indicating robust scalability. The images and algorithm results are provided through a serving layer to a browser-based user interface for interactive review. This pipeline has the potential to greatly reduce the manual annotation burden and improve the overall performance of machine learning-based brain mapping.

© 2021, The Author(s). Respiratory insufficiency is a leading cause of death due to drug overdose or neuromuscular disease. We hypothesized that a stimulation paradigm using temporal interference (TI) could restore breathing in such conditions. Following opioid overdose in rats, two high frequency (5000 Hz and 5001 Hz), low amplitude waveforms delivered via intramuscular wires in the neck immediately activated the diaphragm and restored ventilation in phase with waveform offset (1 Hz or 60 breaths/min). Following cervical spinal cord injury (SCI), TI stimulation via dorsally placed epidural electrodes uni- or bilaterally activated the diaphragm depending on current and electrode position. In silico modeling indicated that an interferential signal in the ventral spinal cord predicted the evoked response (left versus right diaphragm) and current-ratio-based steering. We conclude that TI stimulation can activate spinal motor neurons after SCI and prevent fatal apnea during drug overdose by restoring ventilation with minimally invasive electrodes.

Ten years prior to this paper, innovative mechanical products were analyzed and found to embody multiple innovation characteristics—an average of two more than competing products in the marketplace. At the time, it was not known whether these products would be successful over time and whether the number or type of innovation characteristics would be related with success. In this work, products from the previous study were categorized into well- and under-adopted products. Also, each product was categorized according to the type of firm that launched it: a new venture or an established firm. The innovative products enjoyed a success rate of 77% on average. The success was not dependent on the number or type of innovation characteristics embodied by the product. However, products developed in new ventures embody, on average, one more innovation characteristic and enjoy a slightly higher success rate than those launched by established firms.

Digital twins are growing more popular in the manufacturing industry and across disciplines. The term typically refers to a digital up-to-date representation of a physical system or entity. The use of real time data provided by sensors in the processes enables the user of processing equipment to react fast and accurately to issues that arise and to otherwise make well-informed decisions relevant to the process. The development in machine-to-operator communications is one of the key enablers of Digital Twins and is considered a core feature. This thesis focuses on establishing what a Digital Twin can be in a process related practical learning environment. Since Covid-19 pandemic has had an effect on working methods not only in industrial working environments but also in education and academia, the use of simulation and remote working practices are discussed. Different subcategories of Digital twins are discussed as well as their applicability to the chosen case of a Process Engineering Educational Environment of Arcada University of Applied Sciences. A user research is conducted as lead user interviews as well as surveys for two sets of stakeholders, the teaching staff and students. Based on these, the needs for the development case are identified and presented. Possible applications of digital twin technologies in the predetermined space are presented and their applicability is discussed. The actual implementation of the solutions is left outside the scope of this thesis., Digitaaliset kaksoset ovat enenevässä määrin yleistyvä termi sekä valmistavassa tuotannossa että monialaisesti. Termillä yleisesti viitataan fyysisen systeemin tai kokonaisuuden digitaaliseen ajantasaiseen kuvaukseen. Tuotantoprosessien systeemissä käytettävien sensorien tuottama reaaliajassa päivittyvä tieto mahdollistaa käyttäjänsä reagoimaan nopeasti mahdollisiin ongelmatilanteisiin ja tekemään muita prosessille olennaisia päätöksiä asiantuntevasti. Koneen ja käyttäjänsä välisen kommunikaation kehitys on yksi digitaalisten kaksosten mahdollistava tekijä – sekä yksi sen keskeisimmistä ominaispiirteistä. Tämä opinnäytetyö selvittää mitä digitaalisen kaksosen käyttökohteita on fyysisessä käytännön prosessioppimisympäristössä. Sillä Covid-19 pandemian myötä lisääntyneen etätyöskentelyn vaatimusten vaikutukset näkyvät paitsi työelämässä, myös tutkimuksessa ja koulutussektorilla, simulaation ja etätyöskentelyn käyttöä opetussektorilla käsitellään. Digitaalisten kaksosten eri alakategoriat esitellään, ja niiden käytettävyys valittuun tapaustutkimukseen, Ammattikorkeakoulu Arcadan insinööriopetuksen prosessioppimisympäristöön arvioidaan. Käyttäjätutkimus valitun ympäristön osalta toteutetaan pääkäyttäjähaastatteluina sekä kyselylomakkeina kahdelle suurimmalle sidosryhmälle, tilaa käyttävälle opetushenkilökunnalle sekä insinööriopiskelijoille. Näiden pohjalta tilaan liittyvät kehityskohteet tunnistetaan ja esitellään. Mahdolliset digitaalisiin kaksosiin verrattavat ratkaisut ja niiden käyttäminen tunnistettujen tarpeiden tyydyttämiseen valitussa tilassa esitellään, sekä niiden sovellettavuutta arvioidaan teoreettisella tasolla. Ratkaisujen käyttöönotto jää tämän opinnäytetyön rajauksen ulkopuolelle.

Importance of effective quality management as well as customer requirements have increased rapidly during recent decades. This has created a need for a mean to assure the promised quality of products and services. ISO 9001 quality certification provides a solution for this need, which has resulted in the amount of ISO 9001 certified organization has reached over one million. Once an organization makes the decision to get ISO 9001 certified, they are faced with a problem on how much of the ISO 9001 requirements they are conforming to. External consulting can be expensive and leave a gap in the internal knowledge of the ISO 9001, causing cumulative costs in the future. This thesis aims to provide means to internally identify and close ISO 9001:2015 requirement gaps for an organization that has decided to acquire the certification. A case study is performed on an organization that has made the decision. An ISO 9001 requirement gap analysis process is created and presented that can be applied to all types of organizations. The case organization’s gaps are identified, and an evaluation matrix created to evaluate the severity of the gaps. Finally, solutions are created to close the identified gaps., Tehokkaan laadunhallinnan sekä asiakasvaatimusten merkitys on kasvanut huomattavasti lähivuosikymmeninä. Tämä on luonut tarpeen keinoille vakuuttaa tuotteiden ja palveluiden luvattu laatu asiakkaille. ISO 9001 laatusertifikaatti tarjoaa ratkaisun tämän tarpeen täyttämiseen, jonka seurauksena ISO 9001 sertifikoitujen organisaatioiden määrä on kasvanut yli miljoonaan. Kun organisaatio tekee päätökset hankkia ISO 9001 sertifikaatin, kohtaavat he ongelman määrittää kuinka paljon standardin vaatimuksista organisaatio jo täyttää. Ulkoiset konsultit voivat olla kalliita, ja niiden käyttäminen jättää organisaation sisäiseen tietämykseen raon standardin sisällöstä, joka voi aiheuttaa kumuloituvia kustannuksia tulevaisuudessa. Tämä diplomityö pyrkii tuottamaan organisaatioille keinoja määrittämään ISO 9001:2015 standardin vaatimusten puutteita ja keinoja niiden korjaamiseen. Diplomityö sisältää tapaustutkimuksen organisaatiolle, joka on tehnyt päätöksen hankkia ISO 9001 sertifikaatin. Työssä esitetään ISO 9001 kuiluanalyysiprosessi, jota voidaan soveltaa monenlaisissa organisaatioissa. Prosessin avulla kuiluja voidaan määrittää ja niiden vakavuusaste arvioida. Lopuksi kuiluille kehitetään ja esitetään ratkaisuja niiden sulkemiseen.

The focus of this master’s thesis was researching rope failures in hoisting applications. In this thesis, the mechanics of steel wire rope and synthetic rope failure were researched, and the reasons for rope replacements made in the field were analysed. Synthetic rope is a rather new product in hoisting applications. Therefore, comprehensive field data was not available. By analysing steel wire rope failures in the field together with the effect of hoist frame sizes and usage profile on failure modes, the kind of failures that occur with synthetic rope were estimated. Identifying typical failure modes and their root causes ensures successful inspection of synthetic rope and, thus, safe usage. The target company’s maintenance data concerning steel wire rope failures in customer devices was utilized in this master’s thesis. This information was statistically analysed by identifying and categorizing occurred failure modes. Researched hoists were divided into three groups based on their model. In these model groups, hoists were categorized into smaller groups based on their frame size and capacity. The target company’s rope failure reports and authority accident reports were used to analyse the causes of rope failure. From service data it is seen that the major failure modes of steel wire ropes are rope deformations and broken wires. Deformations are typically caused by abnormal usage. Broken wires are caused by natural fatigue when the rope is bent over the sheaves during lifting movement. Based on field data, a trend is detected that deformations caused by abnormal usage are more common in workshop than process usage hoists, and their share increases when hoist frame size decreases. From rope failure reports, it is seen that the most significant causes are misuse or either failed or neglected inspection. Risks of synthetic rope failure and their occurrence were identified by failure mode, effects and criticality analysis. For the most essential found failure modes, ro, Diplomityö keskittyi tutkimaan köysien vikaantumista nostinlaitteissa. Työssä tutkittiin kuinka teräksinen ja synteettinen nostoköysi vikaantuivat ja analysoitiin kentällä toteutuneiden köydenvaihtojen syitä. Koska synteettinen köysi on verrattain uusi tuote nostinsovelluksissa, siitä ei ollut saatavilla kattavasti kenttädataa. Analysoimalla teräsköyden vikaantumisia kentällä sekä nostimen kokoluokan ja käyttöprofiilin vaikutusta vikamuotoihin pyrittiin arvioimaan, millaisia vikamuotoja synteettisellä köydellä voidaan olettaa ilmaantuvan. Tyypillisten vikamuotojen ja niiden juurisyiden tunteminen mahdollistaa synteettisen köyden onnistuneen tarkastamisen ja näin turvallisen käytön. Diplomityössä käytettiin kohdeyrityksen huoltotoiminnan tuottamaa dataa teräsköysien vikaantumisista asiakkaiden laitteissa. Tätä tietoa sovellettiin tilastollisen analyysin avulla tunnistamalla ja jaottelemalla esiintyneet teräsköysien vikamuodot. Tutkitut nostimet jaettiin kolmeen ryhmään mallisarjaan perustuen. Mallisarjan sisällä nostimet jaoteltiin runkokoon ja kapasiteetin mukaan pienempiin ryhmiin. Kohdeyrityksen köyden vikaantumisraporttien sekä viranomaisen onnettomuusraporttien avulla analysoitiin myös syitä, jotka johtivat köyden vikaantumiseen. Huoltotoiminnan datasta havaitaan teräsköysien hallitseviksi vikamuodoiksi köyden muodonmuutokset ja lankakatkot. Muodonmuutokset johtuvat tyypillisesti epänormaalista käytöstä. Lankakatkoja köyteen muodostuu luonnollisesta väsymisestä, kun köyttä taivutetaan köysipyörien ympäri nostoliikkeen aikana. Kenttädataan perustuen havaitaan trendi, jonka mukaan epänormaalista käytöstä johtuvat muodonmuutokset ovat tyypillisempiä työpaja- kuin prosessikäytössä olevissa laitteissa, ja niiden osuus kasvaa, kun laitteiden runkokoko pienenee. Köysien vikaantumisraporteista havaitaan merkittävimmiksi kuorman putoamisen aiheuttajiksi väärinkäytöt sekä laiminlyöty tai epäonnistunut tarkastus. Synteettisen köyden vikamuotojen esiintyvyyttä ja riskejä tu

Product development at Neles Finland Oy includes valve leakage testing in a laboratory. A ball tester can improve valve testing capabilities in a laboratory and increase efficiency by enabling testing focus on just the seat from a control valve. The goal of the thesis is to investigate and determine how leakage should be measured correctly as well as how the measuring accuracy of the ball tester can be determined. The ball tester was studied to break down its operating principles and various experimental tests were conducted to examine how leakage behaves. Tests were done where the pressure and leakage rate drop were monitored with a leak to plot how linearly they occur. Volume was also varied in the tests to investigate the significance of volume with pressure drop. Results show that the measuring accuracy of the ball tester can be determined by comparing experimental test data to the ball tester and comparing resulting leakage rates that can be achieved from both with the same pressure drop. It was also determined what the optimal way to measure leakage is with the ball tester which showed that leakage rate needs time to stabilize in the beginning of a leakage rate measuring test., Tuotekehitys Neleksellä sisältää venttiilien testausta laboratoriossa. Testauslaboratorion tehokkuutta voidaan parantaa erillisellä pallotesterillä, joka keskittyy pelkkään pallon tiivistepinnan tiiveyteen. Tämän työn tarkoituksena on tutkia ja määrittää miten vuotoa tulisi mitata oikein sekä miten pallotesterin mittaustarkkuus voidaan määrittää. Testeriä tutkittiin sen osien ja toimintojen erittelemiseksi ja erillisiä kokeellisia testejä suoritettiin vuodon käyttäytymisen tutkimiseksi. Kokeellisissa testeissä tutkittiin paineen ja vuotonopeuden laskua niiden lineaarisuuden tarkastelemiseksi. Tuloksien perusteella voidaan sanoa, että pallotesterin mittaustarkkuus voidaan määrittää analysoimalla kokeellisten testien tuloksia pallotesteriin vertaamalla molempien saamia vuotoarvoja. Työssä tutkittiin myös miten vuotoja tulisi mitata parhaiten pallotesterillä, mikä osoitti, että vuodon pitää tasoittua vuodon mittauksen alussa.

Companies that engineer products according to customer orders have increased the usage of mass customization methods in their delivery processes. Modern configurator software use design automation and knowledge-based engineering methods together with CAD and PLM system integration. This allows them to automate repetitive engineering tasks using generative models. The objective of the study was to research configurator technologies and methodologies and implement a CAD integrated configurator used in the order engineering process of a mediumly standardized modular engineer-to-order (ETO) prod-uct as a case study. The secondary objective was to measure the effectiveness of the configurator compared to previous configuration processes in the target organization of Konecranes Winch Platform. A literary review of configurator technologies and development methodologies was conducted in parallel with a case study of implementing a mechanical configurator for a new product series of a an ETO overhead crane hoist. The configurator generates a configured bill-of-materials, 3D models and drawings of the product variant based on output parameters from a sales configurator. Re-use of configured modules is implemented, with lim-ited revisioning capabilities. Design tools used were CAD system Siemens NX, PLM sys-tem Teamcenter and configurator software Rulestream. The result of the case study is a configurator that can produce the required output, with the limitation that the generated drawings often require manual finalization work. Recommended configurator development and maintenance principles are presented. The comparison of configuration times shows that the old configurator that assembles pre-made components with pre-made drawings is faster with standardized inputs, but this comes at the expense of increased variant maintenance work. Additionally, when non-standard input values are required, the new configurator has the edge, as it can configure the non-standard product vari, Asiakkaiden tilauksien mukaan tuotteitaan suunnittelevat yritykset ovat alkaneet hyödyntää massakustomoinnin keinoja toimitusprosesseissaan. Modernit konfiguraattoriohjelmistot hyödyntävät suunnitteluatomaation ja KBE:n menetelmiä yhdessä CAD- ja PLM-järjestelmien kanssa. Tämä mahdollistaa toistuvien suunnittelutehtävien automaation generatiivisten mallien avulla. Työn tavoitteena on tutkia konfiguraattoriteknologioita ja -metodologioita ja toteuttaa tapaustutkimuksena puolistandardoidun modulaarisen ETO tuotteen CAD-integroitu konfiguraattori. Toissijaisena tavoitteena on konfiguraattorin tehokkuuden mittaaminen kohdeorganisaatiossa Konecranes Winch Platform. Kirjallisuustutkimus konfiguraattoriteknologioista ja -metodologioista suoritettiin sa-manaikaisesti ETO siltannosturivaunun konfiguraattorin tapaustutkimuksen kanssa. Konfiguraattori tuottaa konfiguroidun osalistan, 3D-mallit ja työpiirustukset tuotevariantille perustuen myyntikonfiguraattorilta saataviin parametreihin. Konfiguroitujen moduulien uudelleenkäyttö toteutettiin rajatulla revisiointituella. Suunnittelutyökaluiksi valittiin CAD-ohjelmisto Siemens NX, PLM-ohjelmisto Teamcenter ja konfiguraattoriohjelmisto Rulestream. Tapaustutkimuksessa toteutettiin konfiguraattori joka pystyy konfiguroimaan vaaditut tuotokset, joskin luodut piirustukset vaativat usein manuaalista korjausta viimeistelyä varten. Suositukset konfiguraattorin kehitykseen ja ylläpitoon annettiin. Konfigurointiaikojen vertailu osoitti, että vanha konfiguraattori, joka kasaa kokoonpanot valmiista osa- ja piirustusvarianteista, on nopeampi standardoiduilla syöteparametreilla, mutta vaatii myös enemmän varianttien manuaalista ylläpitoa. Lisäksi, kun vaaditaan mittatilausparametreja, uuden konfiguraattorin etuna on, että se pystyy konfiguroimaan vaunun yhtä nopeasti kuin vakioparametreilla. Suurimmat haasteet CAD integroitujen konfiguraattorien kehityksessä liittyvät edelleen integraatioiden toteuttamiseen CAD- ja PLM-ohjelmistojen kanssa. H

In recent times the Stirling engine has become a subject of interest for different industries and scientific institutions across the world, mainly due to its competitive advantages over the internal combustion engine. The Stirling technology offers multi-fuel capability, high reliability and low emissions. The Stirling engine was invented in 1816 by Robert Stirling and remains a key subject of optimization studies. This indicates that the engine has great potential for improvement. The objective of this thesis is to characterize the engine performance and implement Uncertainty Quantification (UQ) and Sensitivity Analysis (SA) methods to identify the main input variables that contribute the most to the variance of the performance. Understanding the influence of the variations in design and manufacturing inputs on the engine performance variability will allow for an improvement in the consistency of optimization results. For this purpose, a computer-simulated model was developed to predict shaft power and an experimental apparatus for measuring the engine shaft power was built. The computer-simulated model is based on isothermal methods to compute the thermodynamic power generated by the engine, and includes power losses due to mechanical friction and fluid friction, such as viscous friction, piston finite speed and hysteresis losses. Shaft power results from simulation are compared against the shaft power results, which were measured experimentally using the experimental apparatus. The results of the thesis show the input variables that are most likely causing variations on the engine shaft power. Displacer cylinder inner diameter is found to be the highest contributor, followed by the hot side clearance volume, cold side clearance volume, power piston amplitude and in smaller measure, displacer amplitude and tubular path diameter.

Electrical motors can be found at various locations with varying environments as the world is becoming increasingly electrified. Electrical motors are often accompanied by variable-frequency drives (VFDs). Hence, VFDs can nowadays be located at environments differing greatly from clean electrical rooms where they could be typically found in the past. Even when the environments are changing, the typical basic structural design has been inherently unaltered. VFDs with similar structure can be used at various environments containing multiple different variables affecting to the expected operating lifetime. One significant environmental variable is vibration, which poses risk for especially fatigue damage. The work presented in this thesis addresses the capabilities of current basic structure of a typical cabinet-VFD. Important variables affecting vibration response at VFD-structure are searched for. A computer experiment model is created for these variables for assessing the response generated by variance within values of variables. Eigenfrequency analyses are concluded with Abaqus for typical structure of cabinet-VFD with the experimental values for acquiring raw data. Raw data acquired from eigenfrequency analyses is further analyzed concentrating for most important natural modes in various directions. Responses of mode number, mode frequency, effective mass and relative effective mass are assessed regarding the most important natural modes. Models for most important directions proved to be very accurate, hence being especially useful for assessing the current design. The results indicated that the mode shape of most important natural mode cannot be altered with current design in regard to most important directions. However, mode shape could be altered for less significant directions. More importantly, natural frequencies of most important natural modes could be effectively altered with varying variable values for all directions. Absolute and relative effective masse, Sähkömoottoreita käytetään nykyisin monissa ja hyvinkin vaihtelevissa olosuhteissa. Sähkömoottoreiden yhteydessä hyödynnetään useissa tapauksissa taajuusmuuttajia ohjaamaan moottoreita. Siten taajuusmuuttajia käytetään nykyisin olosuhteissa, jotka eroavat hyvinkin paljon puhtaista sähkötiloista, joissa taajuusmuuttajat ovat tyypillisesti sijainneet. Vaikka olosuhteet ovatkin vaihtuneet, taajuusmuuttajien tyypillinen perusrakenne on pysynyt olennaisesti muuttumattomana. Saman rakenteen omaavia taajuusmuuttajia voidaan käyttää hyvinkin eriävissä olosuhteissa, joissa useat eriävät muuttujat vaikuttavat taajuusmuuttajan oletettuun elinikään. Yksi merkittävä muuttuja on värähtely, joka altistaa taajuusmuuttajan erityisesti rakenteellisille väsymisvaurioille. Tämä diplomityö käsittelee nykyisen taajuusmuuttajakaapin perusrakenteen ominaisuuksia ja rajoitteita. Tärkeät värähtelyvasteeseen vaikuttavat muuttujat esitellään työssä. Perusrakenteen tärkeimmistä muuttujista rakennetaan tietokonesimulaatio, jonka avulla tarkastellaan muuttujien vaihtelun vaikutuksia vasteeseen. Ominaistaajuusanalyysi suoritetaan Abaqus-ohjelmistopaketin avulla tarkastellen tyypillistä taajuusmuuttajakokoonpanoa aiemmin määritellyillä muuttujien arvoilla. Analyysistä saatu raakadata hyödynnetään keskittymällä tarkastelemaan tärkeimpiä ominaistaajuuksia eri suuntien suhteen. Ominaismuodon järjestysluvun, ominaistaajuuden, efektiivisen massan ja suhteellisen efektiivisen massan vasteita tarkastellaan tärkeimpien ominaistaajuuksien osalta. Tilastolliset mallit tärkeimpien suuntien osalta osoittautuivat erittäin tarkoiksi. Siten niitä voidaan tehokkaasti hyödyntää nykyistä perusrakennetta arvioitaessa. Tulosten valossa tärkeintä ominaismuotoa ei voitu muuttaa merkittävimmissä suunnissa. Nykyinen rakenne vaatisi siis suurempia muutoksia, jos tärkeintä ominaismuotoa haluttaisiin merkittävästi muuttaa. Vähemmän merkityksellisten suuntien ominaismuotoja voitiin kuitenkin muuttujien arvoja vaihtelemalla mu