A medical ventilator is a life-sustaining device that helps critically ill patients with complete or partial breathing support. It provides a patient with the right amount of air and/or oxygen as per requirement. It is therefore essential to have a highly accurate device controlling the flow of these essential gases. In ventilators developed by Maquet, an electro-mechanical device called Gas-Module is used for gas flow control. The Gas-Module is the heart of the ventilator since it is responsible for providing the patient with the right amount of gas at the right time. The focus of this thesis is on improving the accuracy of the gas flow control in these Gas-Modules. This is done through identifying various factors that influence the accuracy of gas flow control, and then finding an efficient method to calibrate the Gas-Modules. Calibration of a Gas-Module is done by tuning values of components in the analog electronic circuit. In this thesis, an electrical model of the circuit is built to simulate various modes of operation. A new trimming method is proposed that with a few measurements, and a simulation model, can be predict the optimal calibration parameters. This method helps to improve accuracy at various flow rates. Predicting the calibration parameters in advance avoids many iteration cycles of measure-adjust-measure which would otherwise be required to calibrate the Gas-Module. The new trimming method proposed in this thesis also has the potential to save calibration time of each Gas-Module and thus save production cost. / Medicinsk ventilator är en livsupphållande apparat som hjälper kritiska sjuka patienter med helt eller partiellt andningsstöd. Den förser en patient med rätt mängd luft eller syre efter individuellt behov. Det är därför viktigt att ha en mycket noggranna anordning som styr flödet av dessa viktiga gaser. I ventilatorer från Maquet görs detta med hjälp av gasmoduler som är en elektromekanisk enhet som styr flödet. Denna modul kallas också hjärtat i en ventilatorn eftersom den ansvarar för tillförseln av rätt mängd gas vid rätt tidpunkt. Arbetet som beskrivs i denna avhandling fokuseras på att förbättra noggrannhet för gasflödeskontroll i dessa gasmoduler. Detta görs genom att identifiera olika faktorer som påverkar flödeskontrollens noggrannhet och sedan hitta en effektiv metod för kalibrering av gasmodulerna. Kalibrering av gasmodul görs genom att justera värdet på elektriska komponenter i kontroll kretsen. I denna avhandling buggdes upp en elektrisk modell av kretsen för att simulera olika driftfall. En ny trimmningsmetod föreslås att med hjälp av ett fåtal mätningar och en funktions modell kan de mest optimala kalibrerings parametrarna prediceras. Denna metod hjälper till att förbättra noggrannheten vid olika flödesbehov.Att förutsäga kalibreringsparametrarna i förväg undviker många mätjusteringscykler som annars skulle krävas för att kalibrera en gasmodul. Med denna nya metod reduceras caliberingstid för varje gasmodul vilket kan bidra till minskade produktions kostnader.

In December 2015 the Paris Agreement was signed in order to create a better global climate. According to the agreement, all countries 'emissions shall be reported to the UN. To be able to do this current emission levels must be known, which means measurement and calculation of emissions are necessary.   The state-owned mining company Luossavaara Kiirunavaara AB (LKAB) operates iron ore mines in Northen Sweden. The iron ore products produced at the KK4 coal mill in Kiruna, consists of some additives that form carbon dioxide when burned. The amount of additives burned is measured using two flowmeters. To ensure that these meters have approved accuracy, annual calibrations are performed where measured volume is compared to a reference volume. In order to ensure that LKAB's calibration method works, another type of calibration was performed by an external company. The results between the two calibration methods differ significantly, which led to this report.   The purpose of this work is to develop improvement proposals for LKAB's calibration method and to present suggestions on how LKAB can create better conditions for the other so called transit time calibration method. By analyzing each method and performing measurements, tests and calculations, weaknesses are noted. Tests show that a weakness of LKAB's calibration is that the level measurement method used is person-dependent. Level measurement with laser range gauge is tested with good results, why this type of measurement is recommended in the future. The main weakness with transit time method is primarily that it is sensitive to variation of the inner diameter of the pipe. In order for this method to provide reliable results, rebuilding of pipes and carefully measured internal diameter are required. Accurate flow measurement means that current carbon dioxide emissions can be calculated, which enables continued work towards set environmental goals. Flowmeters also have a significant role in product quality in KK4, which means that this report can contribute to higher quality and economic profitability. / I december 2015 undertecknades Parisavtalet i syfte att skapa ett bättre globalt klimat. Enligt avtalet ska alla länders utsläpp redovisas till FN. En förutsättning för att Sverige ska kunna redovisa utsläppen är att nuvarande utsläppsnivåer är kända, varför mätning och beräkning av utsläpp är nödvändig.   Det statligt ägda gruvbolaget Luossavaara Kiirunavaara AB (LKAB) driver järnmalmsgruvor i Malmfälten. Den järnmalmspellets som tillverkas vid kulsinterverket KK4 i Kiruna består till viss del av tillsatsmedel, som vid förbränning bildar koldioxid. Hur mycket tillsatsmedel som förbränns mäts med hjälp av två flödesmätare. För att säkerställa att dessa mätare har godkänd noggrannhet utförs årliga kalibreringar där uppmätt volym jämförs med en referensvolym. I syfte att säkerställa att LKAB:s kalibreringsmetod fungerar har ett externt företag utfört kalibrering med en annan metod där mätsensorer placeras på tillsatsmedelledningen. Resultaten mellan de två kalibreringsmetoderna skiljer sig avsevärt, vilket föranlett denna rapport.   Syftet med arbetet är att ta fram förbättringsåtgärder för LKAB:s kalibreringsmetod samt presentera förslag på hur LKAB kan skapa bättre förutsättningar för den andra så kallade pulshastighetsmetoden. Genom att analysera respektive kalibreringsmetod och utföra mätningar, tester och beräkningar tas svagheter fram. Tester visar att en svaghet med LKAB:s kalibrering är att den nivåmätningsmetod som används är personberoende. Nivåmätning med laseravståndsmätare testas med gott resultat varför denna typ av mätning rekommenderas framöver.   En svaghet med pulshastigheten är att den är känslig för variation av rörens innerdiameter. För att denna metod ska ge tillförlitliga resultat krävs ombyggnation av ledningar samt noga uppmätt innerdiameter.   Noggrann flödesmätning leder till att nuvarande koldioxidutsläpp kan beräknas vilket skapar förutsättningar för fortsatt arbete mot uppställda miljömål. Flödesmätarna har även en betydande roll för produktkvaliteten i KK4 vilket innebär att denna rapport kan bidra till högre kvalitet och ekonomisk lönsamhet.

Dagvatten kallas det regn- och smältvatten som rinner av från hårdgjorda ytor i stadsmiljön. Detta vatten för ofta med sig stora mängder av föroreningar som tungmetaller, näringsämnen och oljerelaterade ämnen, vilka kan göra stor skada om de når recipienter. För att rena dagvattnet och därmed minska föroreningsbelastningen byggs det allt fler öppna dagvattensystem som t.ex. våtmarker och dammar. Studier har visat att dessa system har hög reningseffekt och dessutom är de kostnadseffektiva. Kunskapen om hur avskiljningen i dessa system fungerar och om hur de bäst utvärderas är dock begränsad. Kungsängsdammen utanför Uppsala är en nybyggd dagvattenanläggning som är avsedd att rena och fördröja dagvattnet från industri- och handelsområdet Boländerna. Detta examensarbete syftar till att utreda reningsfunktionen av anläggningen. Framför allt genomfördes flödesproportionell provtagning vid inlopp och utlopp under 8 veckor. Ämnen som analyserades var näringsämnena P och N, suspenderat material, tungmetallerna As, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, V, Zn och oljekolväten. Vid några tillfällen analyserades också de oljerelaterade organiska föreningarna PAH:er, oktyl- och nonylfenoler samt tributyltenn. Flödesproportionell provtagning rekommenderas för att säkert avgöra avskiljningseffektiviteten av en damm, men nackdelen är att den tar mycket tid och stora resurser i anspråk. Utöver denna metod genomfördes kompletterande mätningar med sedimentfällor samt en beräkning av föroreningsbelastning vid inloppet med programmet StormTac. Den flödesproportionella provtagningen visade att Kungsängsdammen fungerar väl som avskiljningsanläggning för föroreningar. Suspenderat material, näringsämnen och tungmetaller avskiljs effektivt och utloppshalterna understiger föreslagna riktvärden för dagvatten. Detta trots att både zink, koppar, kväve och suspenderat material hade inloppshalter som låg över riktvärdena. Flödesberäkningar visade att andelen av flödet som bräddas i bypass-diket förbi dammen är viktig vid bedömning av avskiljningseffektiviteten. För organiska föreningar uppmättes tributyltenn i halter över miljökvalitetsnormen för ytvatten både vid inlopp och vid utlopp. Inloppskoncentrationer framräknade i StormTac gav överensstämmande resultat med den flödesproportionella provtagningen för tungmetaller och näringsämnen. Vidare visade undersökningen av sediment att sedimentationen sker främst i fördiket och i inloppet till dammen. Fördiket är i stort behov av rensning, då sediment riskerar att spolas bort vid höga flöden. / Stormwater is the name for rainwater and snowmelt runoff from impervious surfaces in the urban environment. This water often carries large amounts of pollutants such as heavy metals, nutrients, and oil-related substances, which can cause great damage if they reach the receiving waters. To clean the storm water and thus reduce the pollution load, more and more open storm water systems are being built, such as wetlands and ponds. Studies have shown that these systems have high pollutant removal efficiency and are cost effective. Knowledge of how these systems work and how they best are evaluated is limited. “Kungsängsdammen” near Uppsala is a newly constructed stormwater facility that is designed to clean and retard stormwater from the industrial and commercial area Boländerna. This thesis aims to investigate the purification function of the facility. Flow proportional sampling was carried out at the inlet and outlet for 8 weeks. Substances that were analyzed were nutrients P and N, suspended solids, heavy metals As, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, V, Zn and petroleum hydrocarbons. On some occasions, the petroleum-related organic parameters PAHs, octyl and nonylphenols and tributyltin were analyzed. Flow proportional sampling is recommended to determine the efficiency of a stormwater pond, but the problem is that it takes much time and considerable resources. In addition to this method, additional measurements were carried out with sediment traps, and a calculation of pollution load at the inlet with the program StormTac. The flow proportional sampling showed that the “Kungsängsdammen” pond-, functions well as a treatment facility for pollutions. Suspended solids, nutrients and heavy metals are separated effectively and the outlet concentrations for these substances were below proposed guideline values. This is observed, despite the fact that zinc, copper, nitrogen and suspended solids had intake concentrations above the guideline values. Flow calculations showed that the bypass flow is important when estimating the pollutant removal efficiency. For organic compounds, tributyltin was measured at concentrations above the Environmental Quality Standards (EQS) for surface water both at the inlet and outlet. The inlet concentrations that were calculated in StormTac were consistent with the results of the flow proportional sampling for heavy metals and nutrients. Moreover, the investigation of sediments showed that sedimentation occurs mainly in the ditch before the pond and at the inlet to the pond. The ditch is in need of cleansing, because of the risk of sediment being washed away during high flows. The flow proportional sampling showed that the “Kungsängsdammen” pond-, functions wellas a treatment facility for pollutions. Suspended solids, nutrients and heavy metals are separated effectively and the outlet concentrations for these substances were below proposedguideline values. This is observed, despite the fact that zinc, copper, nitrogen and suspended solids had intake concentrations above the guideline values. Flow calculations showed that the bypass flow is important when estimating the pollutant removal efficiency. For organiccompounds, tributyltin was measured at concentrations above the Environmental Quality Standards (EQS) for surface water both at the inlet and outlet. The inlet concentrations that were calculated in StormTac were consistent with the results of the flow proportional sampling for heavy metals and nutrients. Moreover, the investigation of sediments showedthat sedimentation occurs mainly in the ditch before the pond and at the inlet to the pond. The ditch is in need of cleansing, because of the risk of sediment being washed away during high flows.

Målet med undersökningen har varit att undersöka möjligheten att ta fram en kostnadseffektiv lösning för att mäta flöden i slutna rörsystem. Anledningen till att kontaktlösa metoder valts för arbetet är dess egen-skaper att kunna installeras utan att göra ingrepp i ledningarna eller på något sätt påverka det flödande mediet i dessa. Utrustning skall inhand-las och testas i fält. I underökningen ingår det även att ta fram en lämplig metod för att trådlöst överföra insamlat mätdata till valfri IT-miljö och där kunna presentera mätdata på ett översiktligt sätt i ett övervaknings-system samt använda mätdatat till olika statistiska beräkningar. Det hu-vudsakliga applikationsområdet som undersöks är läckageindikering i dricksvattenledningsnät. Anledningen till detta är att många kommuner inte har råd att investera i dyr mätutrustning för övervakning och för dem kan det vara intressant med ett billigt system som är relativt enkelt att installera och implementera i deras befintliga övervakningssystem. Re-sultat av en enkätundersökning som gjorts i samband med undersök-ningen har visat att intresset är stort hos kommunerna, men den visar även att övervakning av vattenledningsnäten med vissa traditionella me-toder kommer att bli svårare i framtiden i och med den stigande andelen plaströr i ledningsnäten. Fälttester av inköpt mätutrustning visar att den skulle kunna implementeras och fungera som flödesövervakning i led-ningsnät. Även fast dess mätnoggrannhet var under det förväntade så vi-sade utrustningen på god linjäritet. / The aim of the survey has been to investigate the possibilities of using a cost-effective solution for measuring flows in closed pipes. Non-intrusive measuring methods are chosen because it’s able to install them without interfering the flow in- or alter- the pipe in any way. Equipment will be purchased and field tested during the time of the survey. The survey also includes investigating suitable methods for wirelessly transmitting col-lected data to an IT-environment, and using measurement data for sur-veillance purposes and various statistical calculations. The main applica-tion area investigated is leakage indication in drinking water pipeline net-works, the reason being that many municipalities can’t afford to invest in expensive measuring equipment and they may be interested in an inex-pensive system that is relatively easy to install and implement in their existing monitoring system. The results of a poll conducted in connection with the survey have shown that there is considerable interest among the municipalities, but it also shows that monitoring of the water supply net-works with traditional methods may become more difficult in the future, the main reason for this seems to be the increasing amount of plastic pipe-lines in the pipeline networks. Field tests of the purchased equipment show that it may be suitable to implement as flow measuring device with the purpose of leakage monitoring, even though its measurement accu-racy was below expected it still shows good linearity.

I detta arbete har ett koncept utvecklats för en flödesmätningsmetod med en intern sensorkropp samt bibehållen flödeshastighet. Denna mätmetod består av en sensorkropp i ett flödeshus där mätningen av flödet utförs med hjälp av pitotrörsberäkningar. Två olika lösningar presenteras i detta arbete, där skillnaderna grundar sig i utformningen av sensorkroppen. Sensorkroppens tvärsnitt är liknande för båda lösningarna. Den ena lösningen är rotationssymmetrisk i centrum av röret medan den andra går från vägg till vägg centrerat i röret. För att åstadkomma bibehållen flödeshastighet så utfördes beräkningar för att modellera flödeshuset, så att flödets tvärsnittsarea motsvarade arean i röret utan sensorkropp. I dessa beräkningar ingick även att kompensera för ökade solida ytor, då dessa ytor skapar gränsskikt där flödets hastighet sänks. Jämförelser mellan arbetets genererade koncept och uppdragsgivarens nuvarande produkter utfördes. Jämförelsen resulterade i flera områden där arbetets koncept skulle kunna komplettera redan befintliga produkter. / In this project a concept for flow measurement has been developed, where there is an internal sensor body as well as a constant flow speed. This measurement method consists of a sensor body in a flow housing where the flow measurement is done using conventional pitot tube calculations. Two different solutions are presented in this work, the differences between the two solutions are based on the design of the sensor body. The cross-section of the sensor body is similar for both solutions, but one solution is rotationally symmetrical while the other goes from wall to wall. Both sensor bodies are centered in the tube. To accomplish continuous flow speed, calculations were made to model the flow housing, so the cross-sectional area of the flow corresponded to the area of the tube without the sensor body. In these calculations a compensation factor for increased solid surface area were included, as this area creates a boundary layer that lowers the flow speed and changes based on the design of the sensor body. Comparisons between the concept in this project and the commissioner's current products were made. This comparison resulted in several areas where this projects concept could complement existing products.

I Sverige finns cirka 2000 vattenkraftverk men endast 10 procent har någon form av omlöp eller annan lösning (Risinger, 2012). Nya, strängare regler håller nu på att införas. Sedan 2014 finns en gemensam strategi från Energimyndigheten och Havs- och vattenmyndigheten för åtgärder i svensk vattenkraft (Risinger, 2014). En godkänd fiskväg är ett av kraven.Särskilt den småskaliga vattenkraften (energitillförsel under 10 MWh enligt Risinger (2012)) drabbas. Deras intäkter står många gånger i proportion till energiproduktionen och därmed saknas ofta de ekonomiska förutsättningarna för en fiskväg. Vidare kommer en del av vattnet, och därmed potentiella inkomster, att gå förlorade. Den här undersökningen syftar till att utröna vad ett omlöp får för konsekvenser i form av effektförluster. Det är naturligtvis omöjligt att komma fram till ett universellt svar. Istället mäts förlusterna hos ett specifikt mindre verk som redan har ett omlöp: Åby vattenkraftverk som ägs och drivs av Växjö kommun. Metoden som används är traversering i kombination med hydroskopisk flygel. Sedan tidigare finns beräknade värden från kommunen för flödet i omlöpet. Dessa jämförs med undersökningens uppmätta värden. Undersökningen visar att vid normalt vattenstånd (165,13 MÖH) flödar 167 ± 10 l/s vatten genom omlöpet. Detta är ett 70 l/s större flöde i jämförelse med kommunens beräknade värde. Förklaringar till den skillnaden ges av mätfel då djupet mättes och att inloppet hade byggts om mellan kommunens beräkningar och utförda mätningar. Även den formel som användes då de beräknade värdena togs fram föreslås som en tänkbar felkälla. 167 ± 10 l/s innebär ett bortfall om 4,2 ± 0,3 kW potentiell effekt. / There are around 2000 hydropower plants in Sweden, but only 10 percent of them has a bio channel, fishway or equivalent solution (Risinger 2012). New, more strict rules are now about to be introduced. Since 2014 there is a mutual strategy from the two Swedish authorities ”Energimyndigheten” and ”Havs- och vattenmyndigheten”, which demands multiple actions from Swedish hydropower. (Risinger, 2014). An approved fishway is one of these.The small-scale hydropower plants (plants who produce less than 10 MWh according to Risinger (2012)) are especially affected from this. Their income is proportional to their production and therefore they’ll usually lack the economical ability to build a fishway. Furthermore, a part of the streaming water (which otherwise would equal income) will get lost. This study aims to decide the loss of effect a fishway causes. Of course, it is impossible to derive a universal answer. Instead the losses are measured at a specific smaller plant that already has a fishway: Åby hydropower plant that is owned and operated by Växjö municipality. Method being used is traversing in combination with a turbine flow meter. There are already calculated flows made by the municipality. These values will be compared with the measured values. The study shows that at a normal water level (165,13 m.a.sl) 167 ± 10 l/s of water is streaming through the fishway. This is a 70 l/s bigger flow in comparison with the municipality’s calculations. An explanation to this difference is given by measurement errors when the depth was measured, that the intake had been modified between when the calculations was being made and when the study’s measurements took place. Also, the formula being used for the calculated values is proposed as a possible source of error. 167 ± 10 l/s will result in a loss of 4,2 ± 0,3 kW potential effect.

Vi lever i ett samhälle med pågående urbanisering. Nyexploateringar och förtätningar istadsmiljöer bidrar till minskad infiltration och evapotranspiration samt ökad ytavrinning avregn- och smältvatten; så kallat dagvatten. Det är viktigt att kvantifiera denna diffusaföroreningskälla i urbana miljöer då bland annat näringsämnen och tungmetaller transporterasmed dagvattnet, vilket bidrar till försämrad status i recipienter. Enföroreningsbelastningsmodell för näringsämnen i dagvatten på nationell nivå används avSvenska miljöemissionsdata (SMED). Beräkningsmetoden använder empiriskt framtagnaavrinningskoefficienter och belastningsschabloner som varierar beroende påmarkanvändningsslag. Flödesproportionell provtagning av totalhalter kväve, fosfor, bly, koppar, zink, kadmium ochsuspenderad substans genomfördes under nio veckor i ett av Uppsalas störstadagvattenavrinningsområden. Syftet var att kvantifiera områdets föroreningsbelastning för attutvärdera och föreslå förbättringar till SMED:s beräkningsmetod som enligt tidigare studierhar stora osäkerheter, men även för att ge underlag till placering av eventuella reningsåtgärderi området. Provtagningen kompletterades med en modellutvärdering där beräkningsmetodenskänslighet med avseende på markanvändning och inkludering av basflöde testades. Även enmer fysikaliskt förankrad modell för näringsämnestransport i naturliga avrinningsområdenanvändes i modellutvärderingen. Resultaten visade att bly, koppar och zink transporteras till Fyrisån i koncentrationer somöverskrider föreslagna regionala riktvärden för dagvatten. För koppar och zink är även dentotala belastningen på recipient högre än tidigare modellerade värden. Då tungmetaller, menäven fosfor, till stor del transporteras i partikulär form bör en eventuell reningsåtgärd iavrinningsområdet fokusera på att avskilja partikulärt material. Åtgärden bör även placerasuppströms industrin GE Healthcare Bio-Sciences AB där föroreningskoncentrationerna spädsut genom att stora volymer kyl- och regenereringsvatten tillförs dagvattennätet. Vidare visade modellutvärderingen att när SMED:s beräkningsmetod applicerades på detstuderade avrinningsområdet överskattades volymavrinningen från dagvattnet jämfört medprovtagningsresultaten medan medelkoncentrationen för kväve underskattades. För fosfor gavprovtagningsresultaten och beräkningsmetoden samstämmiga svar. Sammantagetöverskattade modellen fosforbelastningen något men underskattade kvävebelastningen. Förkväve har basflödet visat sig stå för en betydande del av belastningen och bör därför iframtiden inkluderas i SMED:s beräkningsmetod. Även den markanvändningskarta somanvänds i metoden bör bytas ut på grund av dess inaktualitet samt att modellutvärderingenvisade relativt stora känsligheter i resultaten för ändring i markanvändning. / We live in a society with an ongoing urbanization. New development projects anddensifications in urban areas contribute to reduced infiltration and evapotranspiration and anincreased surface runoff from rain and melt water, i.e. stormwater. It is essential to quantifythis diffuse source of pollution in urban environments since nutrients, heavy metals and otherpollutants, are transported by the stormwater and contribute to recipient degradation. Anutrient pollution load model in stormwater is used by Swedish environmental emission data(SMED) on a national level. The SMED computational method utilizes empirical runoffcoefficients and standard concentrations, which vary depending on the catchment land-use. Flow proportional sampling of total concentrations of nitrogen, phosphorus, lead, copper,zinc, cadmium and suspended solids was conducted during nine weeks in one of the largeststormwater catchments in Uppsala city, Sweden. The study aimed at quantifying the pollutionload of the catchment in order to evaluate and suggest improvements to the SMEDcomputational method, which contains large uncertainties according to previous studies.Furthermore, the study aimed at providing a basis for potential treatment measures in thecatchment. The sampling was complemented with a model evaluation where the sensitivity ofthe computational method was tested with respect to land-use input and the inclusion ofbaseflow. The model evaluation also included a comparison with a more physically basedmodel for nutrient transport in natural catchments. The results revealed that lead, copper and zinc are discharged into the Fyris River inconcentrations exceeding proposed regional guideline values. For copper and zinc the totalpollution loads on the recipient are higher than previously modeled values. As heavy metalsand phosphorus are transported largely in particulate form the potential treatment measureshould have the ability to effectively separate particulate matter from the stormwater matrix.Due to emissions of large volumes of cooling and regeneration water from the industry GEHealthcare Bio-Sciences AB, the stormwater pollutants are diluted. The treatment measureshould therefore be placed upstream from the industry. When applying the SMED computational method on the studied catchment, the modeloverestimated the runoff volume from stormwater compared to the sampling results, while theaverage nitrogen concentration was underestimated. Regarding phosphorus concentrations,the model and the sampling results concurred relatively well. This resulted in a higherphosphorus, but lower nitrogen, pollution load predicted by the model. It can partly beattributed the fact that baseflow transport of nitrogen is a significant part of the total pollutionload, and should thus be included in the SMED computational method in future calculations.Another model improvement would be to replace the outdated land-use map currently beingused in the method as the model evaluation indicated a relatively large sensitivity in theresults with regards to alterations in the land-use type input.