The thesis comprises a collection of four papers with preceding summary and supplementary appendices. The core investigation solely is of experimental nature although reference and comparisons with numerical models will be addressed. The first admission stage in an industrial steam turbine is referred to as the control stage if partial admission is applied. In order to achieve high part load efficiency and a high control stage output it is routinely applied in industrial steam turbines used in combined heat and power plants which frequently operate at part load. The inlet flow is individually throttled into separate annular arcs leading to the first stator row. Furthermore, partial admission is sometimes used in small-scale turbine stages to avoid short vanes/blades in order to reduce the impact from the tip leakage and endwall losses. There are three main aspects regarding partial admission turbines that need to be addressed. Firstly, there are specific aerodynamic losses: pumping-, emptying- and filling losses attributed to the partial admission stage. Secondly, if it is a multistage turbine, the downstream stages experience non-periodic flow around the periphery and circumferential pressure gradients and flow angle variations that produce additional mixing losses. Thirdly, the aeromechanical condition is different compared to full admission turbines and the forcing on downstream components is also circumferentially non-periodic with transient load changes. Although general explanations for partial admission losses exist in open literature, details and loss mechanisms have not been addressed in the same extent as for other sources of losses in full admission turbines. Generally applicable loss correlations are still lacking. High cycle fatigue due to unforeseen excitation frequencies or due to under estimated force magnitudes, or a combination of both causes control stage breakdowns. The main objectives of this thesis are to experimentally explore and determine performance and losses for a wide range of partial admission configurations. And, to perform a forced response analysis from experimental data for the axial test turbine presented herein in order to establish the forced response environment and identify particularities important for the design of control stages. Performance measurements concerning the efficiency trends and principal circumferential and axial pressure distortions demonstrate the applicability of the partial admission setup employed in the test turbine. Findings reveal that the reaction degree around the circumference varies considerably and large flow angle deviations downstream of the first rotor are present, not only in conjunction to the sector ends but stretching far into the admission sector. Furthermore, it is found that the flow capacity coefficient increases with reduced admission degree and the filling process locally generates large rotor incidence variation associated with high loss. Moreover, the off design conditions and efficiency deficit of downstream stages are evaluated and shown to be important when considering the overall turbine efficiency. By going from one to two arcs at 52.4% admission nearly a 10% reduction in the second stage partial admission loss, at design operating point was deduced from measurements. Ensemble averaged results from rotating unsteady pressure measurements indicate roughly a doubling of the normalized relative dynamic pressure at rotor emptying compared to an undisturbed part of the admission jet for 76.2% admission. Forced response analysis reveals that a large number of low engine order force impulses are added or highly amplified due to partial admission because of the blockage, pumping, loading and unloading processes. For the test turbine investigated herein it is entirely a combination of number of rotor blades and low engine order excitations that cause forced response vibrations. One possible design approach in order to change the force spectrum is to alter the relationship between admitted and non-admitted arc lengths. / Denna sammanläggningsavhandling består av fyra artiklar och föregås av en sammanfattning med kompletterande bilagor. Kärnan av undersökningen är experimentell även om referenser och jämförelser med numeriska modeller förekommer där så bedöms lämpligt. Det första steget i en industriell ångturbin kallas reglersteg om partialpådrag tillämpas. Det används rutinmässigt i kraftvärmeanläggningar som ofta körs vid dellaster för att åstadkomma en hög dellastverkningsgrad och hög stegeffekt. Inloppsflödet delas in separata och individuellt strypreglerade pådragsbågar som leder till det första munstycksgittret. Ibland används partialpådrag i små turbiner för att undvika korta blad och på så sätt minska takläckage och ändväggsförlusternas inflytande på den totala förlusten. Det finns i huvudsak tre aerodynamiska/aeromekaniska egenheter som bör beaktas. Först det första är det speciella aerodynamiska förluster associerade till partialpådrag eller reglersteget: ventilations-, tömnings och fyllningsförluster. För det andra, om det är en flerstegsturbin påverkas också nedströms steg negativt av det asymmetriska flödet runt omkretsen som innefattar stora tryckvariationer och flödesvinkelvariationer. För det tredje är den aeromekaniska situationen speciell jämfört med ett fullpådraget steg. För partialpådrag existerar dynamiska krafter med snabba laständringar vid in och utpassering i pådragsbågen. Även om det existerar generella förklaringar i den öppna litteraturen angående förluster så har inte förlustmekanismerna utretts i samma omfattning jämfört med fullpådrag. Ingen generell förlustkorrelation finns. Utmattning på grund oförutsedda excitationsfrekvenser, underskattade kraftamplituder eller en kombination av båda orsakar reglerstegshaveri för ångturbinintressenter. De huvudsakliga målsättningarna med denna studie är att experimentellt utforska och bestämma prestanda och förluster för ett stort antal partialpådragskonfigurationer. Samt att genomföra en vibrationsanalys (relaterat till aerodynamiska kraftimpulser) utifrån mätdata från provturbinen avhandlad häri. Detta för att kartlägga de aeromekaniska förutsättningarna och om möjligt identifiera egenheter viktiga för konstruktion av reglersteg. Prestandamätningar rörande verkningsgradstrender och generella strömningsvariationer runt omkretsen bekräftar resultat från den öppna litteraturen och därmed demonstrerar dugligheten av den partialpådragskonfiguration som används i luftprovturbinen. Dessutom visar resultaten bland annat att reaktionsgraden varierar kraftigt runt omkretsen med stora variationer i rotorns utloppsvinkel inte enbart i anslutning till sektorändar utan långt in i pådragssektorn. Flödeskapacitetskoefficienten eller turbinkonstanten ökar med minskat pådrag och fyllningsprocessen genererar stora variationer i rotorns inloppsvinkel förknippade med höga förluster. Det är viktigt att beakta dellastförutsättningarna och verkningsgradsminskningen för nedströms steg. Genom att använda två pådragsbågar istället för en för ett givet pådrag av 52,4% minskar partialpådragsförlusterna för nedströmssteget med nästan 10 % vid designpunkten, härlett från mätningar. Samlade medelvärden från roterande instationära mätningar visar på en fördubbling av det relativa dynamiska trycket vid rotortömning jämfört med en opåverkad del av pådragsbågen. Vibrationsanalys (relaterat till aerodynamiska kraftimpulser) av mätdata avslöjar att partialpådrag orsakar en stor mängd kraftimpulser med låga varvtalsmultiplar, främst från ventilationen och påavlastningsprocesserna. För provturbinen så är det helt och hållet kombinationer mellan antalet rotorblad och dessa kraftimpulser som orsakar strömningspåverkade vibrationer. Ett möjligt tillvägagångssätt konstruktionsmässigt för att ändra kraftspektrumet är att ändra längförhållandet mellan pådragen och blockerad del. / QC 20120109

Efficiency improvement is an important aspect to reduce the use of fossil-based fuel in order to achieve a sustainable future. Gas turbines are mainly fossil-fuel based turbomachines, and, therefore, efficiency improvement is still the subject of many on-going research activities in the gas turbine community. This study is incorporated into a research project that investigates design possibilities of efficiency improvement at the high pressure turbine (HPT) stage. In the search for HPT-stage efficiency gains, leading edge (LE) contouring near the endwall is one of the methods found in the published literature that has shown a potential to increase the efficiency by decreasing the amount of secondary losses. The overall objective of the thesis is to contribute to the development of gas turbine efficiency improvements in relation to the HPT stage. Particularly, the influence of the LE fillet on losses and flow structure is investigated concentrating on the secondary flow. The core investigation is of an experimental nature. Detailed investigations of the flow field in an annular sector cascade (ASC) are presented with and without the LE fillet, using a geometric replica of a modern gas turbine nozzle guide vane (NGV) with a contoured tip endwall. Furthermore, a separate investigation is performed on a hub-cooled NGV, which focuses on endwalls, specifically the interaction between the hub film cooling and the mainstream (MS). The experimental investigations indicate that the LE fillet has no significant effect on the flow and energy losses of the investigated NGV. The reason why the LE fillet does not affect the losses might be due to the use of a three-dimensional vane with an existing typical fillet over the full hub and tip profile. Findings also reveal that the complex secondary flow depends heavily on the incoming boundary layer. Oil flow visualisation for the baseline case displays a clear saddle point, with a separation line where the horseshoe (HS) vortex separates into the suction side (SS) and the pressure side (PS), whereas for the filleted case, the saddle point is not noticeable. The investigation of a cooled vane, using a tracer gas carbon dioxide (CO2), reveals that the upstream platform film coolant is concentrated along the SS surfaces and does not reach the PS of the hub surface, leaving it less protected from the hot gas. / För att åstadkomma en uthållig kraftproduktion i framtiden och en minskning i användandet av fossila bränslen är effektivitetsförbättringar av central betydelse. Gasturbiner är i grund och botten fossilbaserade turbomaskiner och därför bedrivs forsknings- och utvecklingsarbete kring verkningsgradsförbättringar. Den här studien ingår i ett forskningsprojekt som undersöker designmodifieringar med målet att höja verkningsgraden för ett högtrycksturbinsteg. Förändringar av bladets eller ledskenans framkantsgeometri nära ändväggarna har i den öppna litteraturen funnits vara en lovande metod för att minska ändväggsförlusterna. Det övergripande målet med denna studie är att bidra till utvecklingen av effektiva högtrycksturbinsteg för gasturbiner. Kärnan i undersökningen är experimentell. Särskilt påverkan från förändring av framkanten på förluster och flödesstruktur undersöks, med fokus på det sekundära flödet. Detaljerade strömningsundersökningar i ett bågformat statorgitter bestående av en geometrisk replika av en stator från en modern gasturbin presenteras, med och utan geometrisk förändring av framkanten. Vidare så genomförs en separat undersökning av en filmkyld ledskena utan framkantsförändring med fokus på interaktionen mellan filmkylningen vid inre ändväggen och huvudflödet. De experimentella undersökningarna visar att den undersökta geometriska förändringen av framkanten inte är av signifikant betydelse för strömningsförlusterna med den studerade ledskenan. Anledningen till att designförändringen inte påverkar förlusterna kan bero på användandet av en tredimensionell ledskena med en existerande typisk kärlradie mellan ledskenan och ändväggarna. Observationerna visar också att den komplexa ändväggsströmningen är starkt beroende av det inkommande gränsskiktets egenskaper. Oljevisualisering för referensledskenan visar en tydlig stagnationspunkt på ändväggen där gränsskiktet delas upp likt en hästskoformation i virvlar på sug- respektive trycksidan av ledskenan. För den modifierade framkanten har ingen tydlig stagnationspunkt på ändväggen observerats. Spårgasundersökningar med den filmkylda ledskenan visar att filmkylningen på den inre plattformen är koncentrerad längs sugsidan och når inte trycksidan på plattformen som därmed är mindre skyddad mot den varma gasströmningen. / QC 20120330

The purpose of the presented project is to eliminate the supply chain losses in Kraft Heinz Company through preventive actions. The two points that the current thesis will focus on are the prevention of excess production and the elimination of MOQ (Minimum Order Quantity) issues that contribute to supply chain losses. High MOQ is one of the main root causes of excess production. Firstly, a literature review will be made. The approach of creating the literature framework is to start from a general description of supply chain activities in FMCG (Fast-moving Consumer Goods) companies, then to focus on more specific topic which is the excess stock and the inventory management and finally, to end up in the food waste hierarchy analysis that scientific articles frame. Food waste for a FMCG company is similar to supply chain losses, thus it is critical to provide a state-of-art literature in order to have a better understanding. Furthermore, the KHC (Kraft Heinz Company) background will be described, as the history of KHC and the current portfolio in order to understand the size of the company and the needs of such a huge company and the complexities. Additionally, the supply chain function in KHC will be described in details in order to understand the reason of this thesis existence, to identify the gaps in this process and the improvements should be made. Finally, the improvements made through this project will be presented, as well as, the processes and the methods that are developed and standardized. The analysis of the prevention of excess production process, as well as, the improvements have been made in this process will be explained. The routines and the new approaches will be described. The second part of the improvements section is concerned the development and the standardization of the MOQ Flexibility project. The calculations, the process, the challenges and the involved stakeholders will be part of this thesis. / Syftet med det presenterade projektet är att eliminera förlusterna i försörjningskedjorna genom förebyggande åtgärder på företaget Kraft Heinz. De två delar som examensarbetet fokuserar på är hur man ska kunna förhindra överproduktion och eliminera MOQ (Minimum Order Quantity/(Minsta orderkvantitet) faktorer som bidrar till förlust i försörjningskedjan. Hög MOQ är en av de främsta orsakerna till överproduktion. Det första steget var att göra en litteraturundersökning. Litteraturöversikten skapar ett ramverk där utgångspunkten är en allmän beskrivning av aktiviteter i leverantörernas försörjningskedjor inom företaget för FMCG (Fast Moving Consumer Goods/ Snabbt Rörliga Konsumentvaror), för att sedan fokusera på ett mer specifikt ämne, vilket är överskottslagret och lagerstyrningen för att slutligen landa i en matavfallshierarkianalys som ramas in av vetenskapliga artiklar. Matavfall för ett FMCG- företag är samma sak som försörjnings- kedjeförluster i leverantörskedjan, därför är det viktigt att tillhandahålla en nulägesanalys med referens till litteraturen för att få en bättre förståelse. Dessutom beskrivs KHC (Kraft Heinz Company) mot bakgrund av företagets historia och den nuvarande produktportföljen för att läsaren ska få en uppfattning om företagets storlek, dess behov och komplexiteten i ett sådant stort företag. Leveranskedjefunktionen inom KHC kommer beskrivas i detalj för att man ska kunna förstå anledningen till behovet av detta examensarbete, för att identifiera luckorna i denna process och för att peka på de förbättringar som bör göras. Slutligen kommer de förbättringar som gjorts genom detta projekt att presenteras, liksom, processerna och metoderna som utvecklats och standardiserats. Analysen med syfte att förhindra överskott i produktionsprocessen samt de förbättringar som har implementerats i denna process kommer att förklaras. Rutinerna och de nya tillvägagångssätten kommer att beskrivas. Den andra delen av förbättringsavsnittet handlar om utveckling och standardisering av MOQ Flexibilitetsprojektet. De beräkningar, processen, utmaningarna och de inblandade intressenterna är en del av denna avhandling.

In this thesis a regression analysis of ten independent data sets is analysed in order toestimate losses and Key Risk Indicators (KRI). Each data set contains a list of objects,impacts that each object contains and revenue stream values (RSV) to each impact.The project investigates the data and simulate yearly losses as response variables in theregression modelling. The three regressors that influence the yearly losses are numberof objects, sum of revenue streams and expected aggregated losses. Given the responsevariable from each data set a percentage scale of KRI’s is determined indicating howlarge losses each set possess. / I denna avhandling analyseras en regressionsmodellering av tio oberoende mängderdata för att uppskatta förluster och Key Risk Indicators. Den givna dataupsättningeninnehåller en lista med objekt, påverkan varje objekt erhåller och vad respektiveobjekt omsätter. Projektet undersöker den givma datan och simulerar årliga förlustersom svarsvariabler i regressionsmodelleringen. De tre regressorerna som påverkarde årliga förlusterna är antalet objekt, summan av intäckterna och förvämtadesammanlagda förlusterna. Från den givna svarsvariabeln från varje datamängdbestäms en procentuell skala av KRIer som indikerar hur stora förluster varjeuppsättning har.

Since its first introduction in 1998, extruded direct current (DC) cable technology has been growing rapidly leading to many cable system installations with operation voltages up to 320 kV. Cable manufacturers invest heavily on technology development in this field and today extruded DC cable systems for operation voltages as high as 525 kV are commercially available. The electrical field distribution in electrical insulation under DC voltage is mainly determined by the conduction physics, therefore a good understanding of the DC conduction is necessary. In case of Cross-linked Polyethylene (XLPE) insulation, the presence of the peroxide decomposition products (PDP) is believed to influence its electrical properties. The PDP are volatile and therefore they may diffuse out of the samples during sample preparation and testing. Besides, the morphology of the XLPE is known to evolve over time even at moderate temperatures. Since the material may change during preparation, storage and even measurement, the procedure during all stages of the study should be chosen carefully. In this work, the physics of the dielectric response and conduction in XLPE is briefly discussed. The existing measurement techniques relevant to characterization of DC conduction in XLPE insulation materials are reviewed. The procedure for high field DC conductivity measurement is evaluated and recommendations for obtaining reproducible results are listed. Two types of samples are studied, i.e. thick press molded samples and thick plaque samples obtained from the insulation of in-factory extruded cables. For press molded samples, the influence of the press film used during press molding and the effect of heat-treatment on the electrical properties of XLPE and LDPE are studied. High field DC conductivity of XLPE plaque samples is measured with a dynamic electrode temperature to simulate the standard thermal cycles. Investigations show that using PET film during press molding leads to higher apparent DC conductivity and dielectric losses when compared to using aluminum foil. The influence of heat-treatment is different depending on the press film. High field DC conductivity measurements and chemical composition measurement of samples obtained from the cable insulation are in good agreement with the results obtained from the full scale measurements. Finally a non-monotonic dependence of apparent DC conductivity to temperature of some samples pressed with PET film is discovered which to the author’s best of knowledge has not been previously reported in the literature. / Sedan det första införandet i 1998 har extruderad likspänning (DC) kabeltekniken vuxit snabbt och har lett till många existerande kabelsysteminstallationer med driftspänningar upp till 320 kV. Kabeltillverkare investerar kraftigt i teknikutveckling inom detta område och idag finns extruderade DC kabelsystemen tillgängliga för driftspänningar så höga som 525 kV. Elektrisk fältfördelning i isolationsmaterial under hög DC spänning, beror framförallt på materialets elektriska ledningsfysik, därför är en bra förståelse av DC ledningsförmåga nödvändig. Isolationsmaterial av tvärbunden polyeten (PEX) innehåller tvärbindningsrestgaser som tros påverka materialets elektriska egenskaper. Restgaserna är flyktiga och kan diffundera bort från proven under preparering och mätning, även under måttliga temperaturer. PEX materialets morfologi ändras även med tiden. Med tanke på att materialet kan ändras under provpreparering, lagring och även vid mätning, så måste samtliga steg ovan väljas mycket försiktigt. I detta arbete diskuteras grundläggande fysik för dielektrisk polarisering och ledningsförmåga i PEX-isolation tillsammans med granskning av existerande mätteknik relevant för karakterisering av ledningsförmåga i PEX. Procedurer för mätning av DC ledningsförmåga under höga elektriska fält är undersökta och rekommendationer för reproducerbar mätningar är framtagna. Två typer av prover är studerade, tjocka pressade plattor och tjocka plattor som ursvarvats från kommersiell tillverkade högspänningskablar. För pressade plattor, studerades effekten utav press-filmens påverkan på de elektriska egenskaperna hos PEX och LDPE. Påverkan av värmebehandling på DC ledningsförmåga av PEX plattor studerades också. Slutligen studerades DC ledningsförmåga av PEX och LDPE plattor under höga DC fält och med dynamisk temperatur på elektroderna med syftet att efterlikna standardvärmecyklingar. Undersökningarna visade att användningen av PET filmer under pressning av plattor ledde till högre DC ledningsförmåga och högre dielektriska förluster i proven i jämförelse med användning av aluminiumfolie. Påverkan utav värmebehandling är olika beroende på typ av film som används pressningen. Det finns en stark korrelation mellan resultaten från DC konduktivitet och kemisk komposition mätningar från plattor skaffat från kabelisolation och resultaten från fullskaliga kabelmätningar. Slutligen, upptäcktes ett icke monotont beroende av DC konduktivitet hos PEX och LDPE plattor på temperatur som tidigare inte rapporterats i litteraturen. / <p>QC 20160125</p>

Syftet med detta arbete var att fastställa det avkastningsmål som buffertfonderna bör ha för att bidra till största möjliga nytta för det svenska pensionssystemet samt att analysera styrkan och känsligheten i systemet. För att besvara syftet genomfördes en Asset Liability Management analys, där risk och avkastning optimerades samtidigt som hänsyn togs till pensionssystemets skulder och rättvisa mellan generationer. Ett nyckeltal definierades för att ta hänsyn till generationsneutralitet. Nyckeltalet visar hur mycket en generation procentuellt sett får ut i pension relativt vad de har betalat in till pensionssystemet och det anses vara rättvist om detta nyckeltal är samma för samtliga generationer. Utifrån nyckeltalet togs en stokastisk optimeringsmodell fram som minimerade förluster och orättvisor mellan generationer. Avkastningsmålet som fastställdes genom optimeringen blev 3,6 procent realt, vilket är lägre än samtliga buffertfonders nuvarande avkastningsmål. Känslighetsanalysen visade att pensionssystemet mest sannolikt ser starkt ut framöver. Pensionssystemet är framförallt känsligt för demografiska förändringar, medan förutsättningarna på de finansiellamarknaderna får mindre påverkan för systemets långsiktiga stabilitet. / The aim of this thesis was to determine the target return that the buffer funds should have to generate maximum possible benefit for the Swedish pension system and to analyse the strength and sensitivity of the system. An Asset Liability Management analysis, with optimization of risk and return with respect to the pension system’s liabilities and equality between generations, was performed. A key ratio was defined to illustrate the generation-neutrality in the pensions system. The key ratio shows how much pension one generation will receive compared to how much they have paid to the pension system and it is considered to be fair if the ratio is the same for every generation. A stochastic optimization model that minimized losses with respect to the key ratio was developed. The target real return that was determined in the optimization was 3.6 percent, which is lower than all the buffer funds’ current target returns. The sensitivity analysis showed that the pension system most plausible is strong in the future. The system is mainly sensitive for demographic changes while the condition of the financial market has less impact on the system’s long-term stability.