Dagens behov för energieffektivisering ställer höga krav på industrisektorn som anses vara den största energikonsumenten. Holmen AB är verksam inom massa- och pappersindustrin som är en energiintensiv bransch där sådana stora energianvändare som pumpapplikationer spelar en nyckelroll i produktionen. Denna studie genomfördes för att hjälpa företaget att undersöka vilka energi- och kostnadsbesparingar som kan förväntas om det befintliga pumpreglersättet ändras. Syftet med arbetet var att ta fram en metod för uppskattning av pumpenergiförbrukning, som skulle producera ett underlag för en jämförelseanalys av energiförbrukningen vid olika reglersätt. Studien fokuseras mest på centrifugalpumpar, som dominerar i industriell miljö på grund av sin robusta konstruktion, höga effektivitet och relativt låga behov för underhåll. Men det tillvägagångssätt som har använts i studien kan användas för bedömning av olika typer av pumpar och reglersätt eftersom det byggs på de grundläggande fluidmekanikslagarna. Tidigt i arbetet identifierades de viktiga parametrar som mest påverkar energiförbrukning i centrifugalpumpar och som krävs i beräkningar. Olika reglersätt diskuterades utifrån den befintliga litteraturen och forskningen. Uppskattning av energiförbrukning och energikostnader utfördes för två olika reglersätt, strypreglering och frekvensreglering. I arbetets sista skede jämfördes resultaten för de två reglersätten för att avgöra om det finns en potential för energi- och kostnadsbesparingar vid byte från strypreglering till frekvensreglering. Studiens resultat visar att övergång till frekvensreglering kommer att medföra energibesparingar och som följd besparingar i årliga driftkostnader samt LCC-kostnader. Storleken på besparingarna beror på minskning i varvtalet. Frekvensregleringen är mest lönsam då det önskade flödet skiljer sig mycket från det nominella flödet i systemet, men eventuell försämring av motor- och pumpverkningsgrad måste tas i beaktande. En mer utförlig analys av energiförbrukning vid olika flöden och olika typer av medier rekommenderas att utföras med användning av praktiskt uppmätta effektförbrukningsvärden. / Today's need for energy efficiency places high demands on the industrial sector, which is considered to be the largest energy consumer. Holmen AB is a pulp and paper producer. Pulp and paper production is an energy-intensive branch where pump applications consume large amounts of energy while playing a crucial role in the production process. This study was conducted to help the company investigate what energy and cost savings can be expected if the existing pump control method is changed. The purpose of the study was to develop an approach for estimating pump energy consumption, which would produce a basis for comparative analysis of energy consumption for different control methods. The study focuses mainly on centrifugal pumps, which dominate the industrial environment due to their robust construction, high efficiency, and relatively low maintenance needs. However, this study's approach can be used to assess different types of pumps and control modes as it is based on the fundamental fluid mechanics laws. At the beginning of the study, the key parameters that affect energy consumption in centrifugal pumps were identified to be later used in calculations. Pump control methods were discussed based on the existing literature and research. Estimation of energy consumption and costs was performed for two different control methods, throttle control, and frequency control. In the last stage of the study, two control methods were compared based on the energy consumption calculation to determine whether there is a potential for energy and cost savings when switching from throttle control to frequency control. The results show that usage of frequency control would lead to energy savings and, therefore, to savings in annual operating costs and LCC costs. The amount of the savings depends on the reduction in the rotational speed of the motor. The frequency control is most advantageous when there is a significant difference between the desired flow and the nominal flow in the system. But the potential reduction of motor and pump efficiency must be taken into consideration. A more detailed analysis of energy consumption for different flows and different types of pulp is recommended, with practically measured energy consumption values.

Spårledningar används inom tunnelbanan för att visa tågets position samt bestämma tågets hastighet genom att bryta spänningsamplituden i signalen vid olika frekvenser. Frekvensen till spårledningen fås från en roterande frekvensomformare. I dagens anläggning används roterande frekvensomformare med borstar. Dessa avger i relärum mycket värme och ger miljöproblem i form av koldamm från borstarna. Det befintliga systemet är gammal och har funnits i drift över 30 år, därför håller reservdelar på att ta slut samt service till systemet svårtillgängligt. Detta examensarbete har undersökt möjligheten att uppgradera till nyare system som bygger på en lösning med roterande borstlös frekvensomformare där reservdelarna och service är tillgängliga i minst 25 år. Undersökningen jämför olika roterande borstlösa frekvensomformare från olika leverantörer för att hitta en frekvensomformare där kraven från Trafikförvaltningen uppfylls. Studien har haft fokus på problemområdet med borstade frekvensomformaren som producerar skadliga ämnen såsom koldamm och värmen i relärum. Diskussioner med tillverkningsföretag av roterande borstlös frekvensomformaren har skett under denna studies gång där möjliga alternativ för vidare utveckling av systemet i relärum analyseras. I projektet har även diskuterat möjligheten att använda det nya systemet av frekvensomformare med borstlösa motor och generator istället för den nuvarande borstade frekvensomformaren som finns i anläggningen. Resultatet har även visat att den roterande borstlösa frekvensomformaren kan omvandla frekvensen till 75 Hz. Det nya systemet uppfyller kraven från Trafikförvaltningen samt att systemet håller i minst 25 år till. Att systemet håller minst i 25 år till var ett stort krav av Trafikförvaltningen som uppfylldes under denna studie. / Track lines are used in subway stations to show the train locations and determine the speed of the train by chopping the frequency. The frequency of the track lines is obtained from a rotary frequency converter. In today's stations, rotary frequency converters with brushes are commonly used. These emit a great deal of heat in some relays and produce environmental problems in the form of carbon dust from the brushes. The existing systems have been used for over 30 years and obtaining spare parts and conducting maintenance on the systems can be difficult. This degree project examines the possibility of newer systems being built on a rotating brushless frequency converter, where the spare parts and servicing would be available for at least the next 25 years. The project surveys and compares different rotating brushless frequency converters from different suppliers to find an identical frequency converter to meet the requirements of the Traffic Administration. The result of this study has had a lot of focus on the problem area with the brushed frequency converter that produces harmful substances such as carbon dust and the heat in the relay room. Discussions with manufacturing companies of rotating brushless frequency converters have been made during this study where possible options were discussed for further development of the system in relay rooms. The result has also discussed the possibilities of using the new system of frequency converters with brushless motor and generator instead of the current brushed frequency converter available in the facility. The result has also shown that the rotating brushless frequency converter can convert the frequency to 75 Hz. The new system meets RAMS requirements of the Trafikförvaltning, and the system lasts for at least 25 years. This was a major requirement of the Trafikförvaltning, which was fulfilled during this study.

Объект исследования – процесс изучения автоматизации производственных предприятий. Предмет исследования – дробеметная установка модели 24634Т. Цель работы – разработать проект на модернизацию дробеметной установки 24634Т. В ходе выполнения работы определены основные требования к объекту, требования проанализированы, и на их основе разработан проект на модернизацию. / The object of research is the process of studying the automation of manufacturing enterprises. The subject of the study is the shot blasting unit model 24634T. The aim of the dissertation is to develop a project for the modernization of the shot blasting unit 24634T. In the course of the work, the main requirements were determined, the requirements were analyzed, and on their basis a project for modernization was developed.

Le mélange à quatre ondes est un effet non linéaire sensible à la phase qui suscite de nombreux intérêts dans le domaine de la génération de peignes de fréquences et du traitement tout optique du signal par exemple. Un peigne de fréquences peut en effet s'obtenir par effet de mélange à quatre ondes 1en cascade. Dans ce cas, un nombre N d'ondes interagissent entre elles via l'effet Kerr et la modélisation d'un tel processus doit tenir compte de tous les couplages possibles entre les ondes. Au cours de mes travaux de thèse, je me suis intéressé, dans un premier temps, à la modélisation du mélange à quatre ondes dit multiple pour lequel un nombre quelconque N d'ondes interagissent entre elles. J'ai proposé une formulation générale permettant d'identifier simplement tous les termes de mélange à quatre ondes issus de toutes les combinaisons possibles de couplage entre les ondes et leur désaccord de phase associé. J'ai validé cette approche en proposant une étude théorique et expérimentale d'un processus de mélange à quatre ondes multiple dans une fibre optique non linéaire. Dans une deuxième partie, j'ai proposé, grâce au modèle élaboré précédemment, une étude théorique du phénomène de conversion de fréquence sensible à la phase, permettant la décomposition des composantes en quadrature d'un signal optique. Dans la littérature, cette expérience fut démontrée initialement avec quatre ondes pompes et dans plusieurs types de composants non linéaires. J'ai pu démontrer, au cours de mes travaux, que trois pompes étaient suffisantes pour réaliser l'expérience et j'ai déterminé des relations analytiques simples permettant de choisir les paramètres expérimentaux (notamment l'amplitude et la phase des pompes) rendant possible la décomposition des composantes en quadrature d'un signal. J'ai validé cette étude par la démonstration expérimentale d'un convertisseur de fréquence sensible à la phase avec uniquement trois pompes et j'ai étudié théoriquement les effets de la dispersion chromatique sur les performances du convertisseur de fréquence. Enfin, dans une dernière partie, j'ai caractérisé des fibres optiques microstructurées en verre de chalcogénure fabriquées dans le cadre d'une collaboration avec Perfos, l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes et SelenOptics. Dans ce cadre, j'ai mis en place un banc de mesure de la dispersion chromatique et du coefficient non linéaire des fibres optiques basé sur le mélange à quatre ondes. / Four-wave mixing is a phase-sensitive nonlinear effect that arouses interest, particularly in the fields of frequency comb generation and all-optical signal processing. As an example, frequency combs can be produced thanks to a cascaded four-wave mixing process. In this case, N waves can interact with each other through the optical Kerr effect, and one has to take into account all the possible interactions to be able to adequately model the process. During my PhD thesis, I was interested in modeling the so-called multiple four-wave mixing process, in which any number N of waves can interact with each other. I proposed a general formulation that allows to easily identify all the four-wave mixing terms originating from all the possible combinations of wave coupling and their associated phase-mismatch terms. I validated this approach through the theoretical and experimental study of a multiple four-wave mixing process in a nonlinear optical fiber. Thanks to the developed model, I then proposed a theoretical study of the phase-sensitive frequency conversion process, which permits to demultiplex the quadrature components of an optical signal. In the literature, this process was first experimentally demonstrated in several nonlinear devices using four pump waves. I demonstrated that only three pump waves were required to successfully perform the experiment, and I determined the simple analytical relations from which the adequate experimental parameters (namely, the amplitudes and phases of the pump waves) could be deduced. I finally validated this study by experimentally demonstrating a phase-sensitive frequency conversion process with only three pump waves, and I theoretically studied the influence of chromatic dispersion on the performance of this frequency converter. Finally, I characterized some chalcogenide microstructured optical fibers that were fabricated in the framework of a collaboration with Perfos, the Institut des Sciences Chimiques de Rennes, and SelenOptics. I set up a test bench based on the four-wave mixing process in order to measure the chromatic dispersion and nonlinear coefficient of some optical fibers.

This work deals with the use of a centrifugal pump in turbine mode and control of the system where this machine is operated. The introduction describes and divides the various types of pumps and discusses the issue of Euler's pump and turbine equations. The flow control options are also described here. Part of the work is a research that examines the advantages and disadvantages of using a centrifugal pump in turbine mode, the possibilities of using this system and real applications in the Czech Republic and in the world. The main part is the design of a mathematical model in Microsoft Excel, which solves the regulation of the piping system with a pump operating in turbine mode, especially out of the optimal operating parameters.

The master thesis deals with problems of electrical gears divided to the teoretical and practical part of submitted work. Thesis was created in conjuction with company VUES Brno s.r.o. The author of the master thesis accomplished three-month work experience at aforementioned company and consequently solved the national project: Automatic station with utilization of active synchronic brakes for testing electrical hand-held tools. The project included creating full-automatic station for testing life-time cyclic tests electrical hand-held tools. The author of the project engage in programme for frequency transmitter served as headstone of the master thesis.

AFRY är ett ingenjörsföretag som har efterfrågat en studie som går ut på att ur ett elkonstruktionsperspektiv hitta enklare åtgärder för att bespara industrier pengar ge-nom att utföra energieffektiva investeringar i kontinuerliga elmotordrifter. Detta är extra relevant idag då energikostnaderna ökat anmärkningsvärt de senaste åren. Målsättningen har varit att skapa ett underlag baserat på data från motorer, kablar och frekvensomriktare som talar om vilka investeringar som gör störst nytta ur ett energisparperspektiv vid ett antal olika fall. Arbetet är uppdelat i tre delar där bety-delsen undersöks för systemutförande, dimensionering och IE-klasser och deras på-verkan på energiförbrukningen och livstidskostnaderna. Metoden går ut på att hämta tillverkningsdata från komponenterna som testas, simulera energiåtgången i olika mjukvaruprogram och sedan jämföra utfallen i olika konstellationer mot inköpspri-set. Resultatet är ett underlag där det går att påvisa vilka investeringar ur en elkon-struktionssynpunkt som är mest ekonomiskt gynnsamma. Räkneexempel och olika scenarion finns med eftersom förutsättningarna är beroende av faktorer som elpris, materialkostnader, drifttid, med mera. Initialt var planen att simulera samtliga tre delområden med ett energianalyserings-program utvecklat av AFRY. Flertalet långa fördröjningar och oförmågan att köra programmet på nuvarande operativsystem såg till att planeringen ändrades av stor betydelse under projektets gång. Programmet fick därmed ersättas av andra pro-gram och arbetet har lagt större tyngd på teorin föra att täcka upp samtliga delar.