Det ligger ett väldigt stort fokus på miljöpåverkan och minskning av energikostnader idag. På Trollhättan Energi AB pågår för tillfället en energikartläggning där tryckluftssystem och ventilationssystem ingår. Tryckluftssystem kan orsaka väldigt stora energiförluster om det inte är behovsanpassat och rätt dimensionerat. Läckaget som förekommer i nästan alla system kan orsaka stora energiförluster och de kan uppgå till 20-50 procent. Före ett planerat byte av en gammal kompressor på Arvidstorps avloppsreningsverk gjordes en dataloggad mätning av tryckluftsbehov. Mätningen genomfördes under 24 dagar och mätresultat framställdes i ett diagram. Vid ett byte av den gamla kompressorn mot en nyare som är mer effektiv blir besparingen cirka 16 000 kWh/år. Efter den dataloggade mätningen konstaterades det att en bättre reglering av pumpar och ventiler skulle ge en mindre belastning på kompressorn och därmed en större besparing. Ventilationssystem är väldigt viktiga för luftkvalitén som påverkar människors komfort, prestationsförmåga och hälsa. Avloppsreningsverket är placerat i ett bergrum och frånluftsfläktar bidrar till att luftfuktighet, halter på mikroorganismer och lukt hålls inom normala nivåerna. Frånluftsfläktarna är varvtalsreglerade och drivs med elmotorer som är direktkopplade till fläkthjulet. Mätningar på ventilationsflödet och tryckluftsförlusterna i hela systemet som gjordes innan användes för beräkningar av energibesparingar. Elförbrukningen och drifttiden lästes av i displayen till frekvensomriktaren som styr motorerna. Besparingen efter en installation av nya elmotorer som är av klassen IE3 blir 10 700 kWh under ett år och 15 000 kWh/år vid installation av motorer av klassen IE4. / Today there is a big focus on the worlds' enviromental effects and the reduction of energy costs. At Trollhättan Energi AB there is an ongoing energy audit where compressed air systems and ventilation systems are included in the analysis. Compressed air systems can cause a lot of energy losses if they're not corretly adapted to needs and corretly designed. Leakage occurs in almost every system and it can cause great energy losses which can reach to almost 20 to 50 per cent. Before any planned replacement of a compressor at Arvidstorps sewage cleaning a computer log was made from a measurement of compressed air needs. The measurement was made during 24 days and the results of the measurement were compiled in a graph. If an old compressor is replaced by a new, more efficient one approximately 16 000 kWh will be saved per year. From the computer log it was established that if the pumps and valves were regulated in a better way it would lead to a smaller compressor load and this would finally lead to a bigger saving. Ventilation systems are very significant for the air quality that affects humans' comfort, performance and health. The waste water treatment plants are placed in a rockshelter and exhaust fans contribute to normal levels of humidity, microorganisms and smell. The exhaust fans are speed-controlled and they are powered by electric motors which are directly linked to the impeller. Measurements of the ventilation flow and compressed air losses in the whole system was used in the calculation of energy savings. The power consumption and the uptime were obtained from the display of the variable speed drive which controls the motors. The saving with an installation of new electrical motors which are of the class IE3 is going to be 10 700 kWh per year. But if the motors are of the class IE4 the savings are going to be 15 000 kWh per year.

Volvo Trucks in Umeå use large amounts of compressed air and the air compressors at Volvo use large amounts of energy every year. The majority of the energy supplied to the compressors goes to heat losses cooled to the Ume River and groundwater. The purpose of this project was to develop a new heat recovery system where a larger part of the compressor heat is used and various suggestions for optimizations on the compressed air system. Lack of digital control systems on the compressed air system has led to various operating problems and difficulties in diagnosing them while making optimizations difficult. The absence of logged data led to lack of various critical compressor data that instead had to be estimated with different calculation methods. The report resulted in a number of measures that were proposed, such as an investment in a variable speed drive compressor with heat recovery to the district heating system, various operating optimizations and a reworking of the current heat recovery system. The heat recovery systems showed to have great saving potential with a short payback period. The heat recovery systems that were developed in the project was to recycle heat from a new air compressor to the return line on the district heating at a station inside the factory and a heat exchange on three current compressors towards a nearby district heating line. It was thus possible to show significant reductions in the amount of purchased district heating and energy costs without affecting other processes. An outdated compressed air system showed higher future costs due to increased service costs and a future need for renovations on compressors. This means that Volvo probably would have reduced costs by investing in a new air compressor.

In this work an assessment of the compressed air system in the facilities of Vattenfall Heat Uppsala has been conducted. The facilities constitutes, among others, a combined heat and power plant, and two waste incineration plants. The compressed air is supplied primarily by seven rotary screw compressors and yearly electric energy consumption in these has been determined. Furthermore, the usage of compressed air has been mapped in order to find processes with energy savings potential. Several suggestions how to reduce the usage of compressed air have been presented, resulting in decreased need of electric energy and reduced CO2-emissions. The results show that total need of electric energy in the compressors, during a standard production year, amounts to 5.83 GWh. The proposed process changes, if all of them are implemented, will save around 1 GWh/year. The reduced energy usage results in a financial gain of roughly 600 kSEK/year and about 400 tonnes of CO2-emissions can be avoided.

The project was commissioned by Tobias Hedin, who is a lecturer at the Kalmar Maritime Academy. The mission was to install a physical compressor facility that would replace an existing graphic simulator. The goal of the assembly was also, to the extent where it was possible, to emulate the compressor plants onboard ships. With the help of literary studies, but also through own experience, the necessary data were developed around compressors and facilities on board. The final choice of compressor was also done with regard to the budget, noise and capacity. Apart from the compressors, the budget also included the purchase of some peripherals that were necessary to adapt the compressor to the task. The Maritime Academy provided drawing program for schedules, and also electrical supplies. The work resulted in a fully functional compressor system with a control cabinet and control system. The client also received documentation of the facility. / Projektet utfördes på uppdrag av Tobias Hedin som är universitetsadjunkt vid Sjöfartshögskolan i Kalmar. Utbildningen, för Sjöingenjörerna vid Sjöfartshögskolan, innehåller en praktisk kurs kallad Tillämpad Elteknik. Ett av delmomenten i kursen är en programmeringsuppgift, vilken bestod av att med hjälp av en grafisk simulator programmera två kompressorer att gå enligt vissa villkor. Uppdraget var att installera en fysisk kompressoranläggning som skulle ersätta den befintliga grafiska simulatorn. Målet med anordningen var även att i den mån det var möjligt efterlikna de kompressoranläggningar som finns ombord på fartyg, då kursen Tillämpad Elteknik riktar sig till sjöingenjörsstudenter. Med hjälp av litteraturstudier, men också genom egen erfarenhet, togs fakta fram kring kompressorer och anläggningar ombord. Genom fakta från litteraturstudierna gjordes först val av kompressor. Detta gjordes med hänsyn till budget, bullernivå och kapacitet. I budgeten ingick även inköp av en del kringutrustning som var nödvändig för att anpassa kompressorerna till uppgiften. Sjöfartshögskolan tillhandahöll ritprogram för scheman, och även materiel som redan fanns tillgängligt i Trångsundet. Arbetet resulterade i en fullt fungerande kompressoranläggning med manöverskåp och styrsystem. Beställaren fick också dokumentation över anläggningen.

Dagens garagedomkrafter är svåra att förflytta, där positionering ofta kräver många manuella rörelser och relativt höga manuella krafter. I samarbete med REHOBOT Hydraulics AB utfördes ett projekt fokuserat på att underlätta förflyttningen av garagedomkrafter. Enligt uppdraget ska detta lösas med hjälp av pneumatik som skapar en lufthinna mellan domkraftens undersida och golvet. Detta innebär en konstruktionslösning med mycket låg friktion, vilket i sin tur möjliggör enkel manuell förflyttning av domkraften utan riktningskrav. En förstudie utfördes som undersökte konkurrerande garagedomkrafter, ljudergonomi, kvaliteten på verkstadsgolv samt metoder för att bära en massa med hjälp av aerostatik. Funktionsmodeller skapades utifrån de aerostatiska metoderna. Informationen insamlad i förstudien sammanfattades i en kravspecifikation. Kravspecifikationen användes som stöd vid konceptutvecklingen. Resultatet bygger på användandet av två lyftenheter där den principiella konstruktionslösningen innebär att lyftenheterna kan integreras i företagets nuvarande domkraftskonstruktioner med endast ett fåtal modifikationer. Lyftenheternas placering och utformning innebär möjlighet till förflyttning, både med hjul samt med aerostatik. Slutkonceptet utvecklades vidare i en detaljkonstruktionsfas. I denna fas beaktades tillverkningssätt, utvärdering av miljöpåverkan samt montering och demontering. Examensarbetet avslutas med majoriteten av detaljkonstruktionsfasen återstående, med en diskussion kring projektet i stort och rekommendationer för fortsatt utvecklingsarbete. / Today's trolley jacks are difficult to move, where positioning often requires many manual movements and relatively high manual forces. In collaboration with REHOBOT Hydraulics AB, a project focused on easing the movement of trolley jacks was carried out. According to the assignment this is to be solved with the help of pneumatics that creates an air film between the jack and the floor. This means a technical solution with very low friction, which in turn enables easy manual movement of the jack without directional requirements. A study was conducted that examined the competing trolley jacks, noise ergonomics, quality of shop floors and aerostatic principles. Models were created to test different aerostatic principles. The information collected in the pilot study was summarized in a requirements specification. These specifications were used to support the concept development. The project’s result is based on utilizing two lift-units which can be integrated into the company's current jack designs with only a few modifications required. The lifting units' location and design gives the possibility of movement using both wheels or with aerostatic bearing. The result was further developed into a detail design phase. This phase considered manufacturing processes, environmental impact assessment, as well as design for assembly and disassembly. The thesis concludes with the majority of the detail design phase remaining, with a discussion of the project in general and recommendations for further development.

Arbetet beskrivet i denna rapport har utförts på AstraZeneca AB:sproduktionsanläggning i Gärtuna, Södertälje. Företaget vill öka redundansen på sin tryckluftsanläggning för att höja driftsäkerheten i produktionen. I sin tillverkning av läkemedel används stora mängder tryckluft för bland annat produktionsprocesser. Vid haveri av till exempel en kompressor riskerar produktionen att bli stillastående tills dess att problemet åtgärdats eller att en hyrd kompressor har kopplats in. Produktionsbortfall är en av de största indirekta kostnaderna ett tillverkningsföretag kan råka ut för. Då AstraZeneca tillverkar läkemedel uppstår även konsekvenser för samhället då viktiga läkemedel inte når ut till kunden. Det är därför av stor vikt att de stöttande systemen, som till exempel tryckluftssystemet, designas med inbyggd redundans för att klara av haverier eller läckage. Målet med projektet har varit att föreslå en lösning för att sammankoppla ett mindre tryckluftssystem med det centrala systemet för att öka redundansen på anläggningen. Det mindre systemet förser produktionen i byggnad B833 med tryckluft. Systemets tryck i denna byggnad är för närvarande högre än trycket i det centrala systemet och kan därför inte kopplas samman. Det har genomförts försök att sänka trycket i B833, men tyvärr har det lägre trycket lett till att problem i produktionen uppstått. I projektets genomförande har orsaken till att problemen uppstår undersökts genom att kartlägga alla brukare av tryckluft i byggnaden, analysera produktions- och tryckluftsloggar samt kartläggning av rörsystemet och dess dimensioner. Teori har insamlats genom litteratursökning och intervjuer med personal från produktion och driftorganisation. Grundorsaksanalys har genomförts med verktygen Ishikawa och 5-varför metoden. Resultatet verifierades med en FTA, felträdsanalys. För att kunna sänka trycket i B833 till 6,5 bar krävs det att vissa ledningar ersätts med rör med större dimensioner. På vissa delar av rörnätet uppstår ett för högt tryckfall på grund av för små dimensioner. 6,5 bar vid kompressorn reduceras till 3,3 bar längst ut i systemet på plan 3, vid normalflöde. Många maskiner i byggnaden fungerar inte med ett sådant lågt tryck. Lösningen består av att byta ut 4 stycken rörledningar och öka dessa från 25, 20, 20, och 15 mm till 50, 40, 40 och 32 mm respektive. Dessa ledningar befinner sig både på plan 1, plan 3 och i schaktet mellan våningsplanen. Ökade dimensioner på dessa rör kommer att möjliggöra en trycksänkning i B833 och sammankopplingen med det centrala systemet kan driftsättas. Detta leder till ökad redundans och högre driftsäkerhet, både i B833 så väl som i hela anläggningen. / The project summarized in this report was executed at AstraZeneca’s production facilityin Gärtuna, Södertälje. The company wants to increase redundancy in their compressed air system in order to achieve higher operational reliability. In their manufacture of pharmaceuticals, large amounts of compressed air are used for, among other things, production processes. In case of a breakdown of, for example, a compressor, the production is at risk of becoming stagnant until the problem has been rectified or arental compressor has been connected to the system. Production loss is one of the largest indirect costs for a manufacturing company. And perhaps more importantly, medicines will not reach the customer in time. It is therefore of great importance that the supporting systems, such as the compressed air system, are designed with built-in redundancy to cope with breakdowns or leaks. The goal of the project has been to find a solution to connect a smaller compressed air system with the central system to increase the redundancy at the facility. The smaller system supplies the production in building B833 with compressed air. The pressure of the system in this building is currently higher than the pressure in the central system, and therefore they cannot be connected. Attempts have been made to reduce the pressure in B833, which has led to problems in the production. In this project, the cause of the problems that occur when pressure is reduced has been investigated by mapping all users of compressed air in the building, analyzing logs from production and compressed air systems, and mapping the pipe system and its dimensions. The theory necessary for solving the task has been gathered through a literature study as well as interviewing personnel from the production and the operating organization. Root cause analysis has been performed, using the tools Ishikawa and 5-why-method. The results were verified with a FTA, Fault tree analysis. To be able to decrease the pressure in B833 to 6,5 bar, it will require the distribution pipes to be replaced with pipes in larger dimensions. In some parts of the piping system, the pressure drop will be too high because of too small dimensions. 6,5 bar from the compressor is reduced to 3,3 bar at the far end of the system on floor level 3, while the consumption is at a normal level. Many of the machines will not work on that low level of pressure. The solution is to change the dimensions of four pipes from 25, 20, 20 and 15 mm to 50, 40, 40 and 32 mm respectively. The pipes considered are located at level 1, level 3 and in a shaft located between these levels. With larger dimensions, it will be possible to reduce the pressure, and this will enable the pipes that are connected to the central system to be taken into operation. This will lead to an increase in redundancy and reliability in B833 as well as the whole production site.

En central del i reningsverkens behandling av avloppsvatten är att dosera fällningskemikalier i syfte att reducera halten fosfor samt organiskt material. Under fällningsprocessen är det viktigt att det sker en snabb och fullständig inblandning av fällningsmedlet i avloppsvattnet för att uppnå goda reningsresultat. På Henriksdals reningsverk i Stockholm undersöks möjligheten att tillämpa en doseringsanordning som med hjälp av tryckluft doserar fällningskemikalien genom ett perforerat rör från kanalens botten för att på detta vis åstadkomma en effektiv inblandning. Anordningen, en doserramp, är tänkt att utnyttjas som extra fällningssteg under högflödesrening, vilket förekommer när det inkommande flödet överskrider reningsverkets hydrauliska kapacitet och uppstår vanligtvis vid kraftiga skyfall eller snösmältningsperioder. Under dessa perioder bräddas avloppsvattnet förbi den biologiska behandlingen, antingen till sandfiltreringen eller direkt till recipienten vilket resulterar i utsläpp av avloppsvatten med förhöjda föroreningshalter. Projektet utgick efter befintlig design och modell för dosering av fällningsmedel med tryckluft. Genom pilotförsök har sedermera en egenutvecklad doserramp utformats, utvärderats och optimerats i ändamål att kunna implementeras i verksamheten på Henriksdals reningsverk. Pilotförsöken kompletterades med teoretiska beräkningar av de resulterande tryckförlusterna genom rörsystemet via Darcy-Weisbachs ekvation. Tester utfördes på en doserramp i fullstor skala med två olika rördimensioner, DN50 (innerdiameter 50 mm) respektive DN25 (innerdiameter 25 mm) med en horisontell rörlängd på 4 m. Som vätskemedium användes vatten från reningsverket. Resultaten från experimenten med båda rördimensionerna visade att bäst prestanda uppnåddes när en korrigerad hålbild med avtagande centrumavstånd mellan luftningshålen implementerades i kombination med att luftningshålen vinklades vertikalt nedåt. Vid experiment med den större rördimensionen DN50 uppmättes bäst prestanda när den horisontella rördelen fylldes med fyllkroppar vilka fyllde funktionen att finfördela luft- och vätskeblandningen och samtidigt bibehålla en hög turbulens längs det horisontella röret. Den resulterande tryckförlusten genom doserrampen beräknades till 4–8 bar beroende på vätskekälla och ingående lufttryck.

Arbetet utfördes vid Norden Machinery i Kalmar. Norden Machinery blev år 1979 ett själv- ständigt bolag och är idag en världsledande leverantör av högpresterande tubfyllningsmaskiner. Processen i maskinerna är helautomatiserad och behandlar främst tuber av olika plastlaminat. I processen fylls tuben med sitt innehåll och överkanten värms sedan upp tillräckligt mycket för att den delvis smälta plasten ska kunna pressas samman och därmed försluta tuben. Innan överflödig plast i toppen på tuberna slutligen klipps till behöver tuberna kylas ner tillräckligt mycket för att inte lämna en dålig klippning. Norden Machinery vill idag se över kylstationens prestanda samt jämföra den mot alternativa lösningar. Syftet med arbetet var att genom teoretiska och praktiska utredningar undersöka olika koncept för att kyla tuberna före klippstationen. Prestandakriterier som utvärderades var kylförmåga, kostnad för ingående detaljer, förbrukning av tryckluft samt ljudnivå. En fördjupning i Nordens nuvarande lösning gjordes genom att mäta temperaturer på tubens överkant före och efter de olika stationerna i tubfyllningsmaskinen. Arbetet följde sedan en konceptgenereringsprocess där ett antal koncept skapades, testades och utvärderades med avseende på de uppsatta prestandakriterierna. De koncept som togs fram begränsades till att ersätta den del i tubfyllningsmaskinen som idag fungerar som kylstation. Ett framtaget koncept som tillsätter vattendimma till den kylande tryckluften visade sig genom mätningar kunna förbättra den kylande prestandan med närmare 15 % vid 25 % lägre luftflöde. Även ljudnivån påverkades positivt. Lösningen är mer komplex än nuvarande, och kräver vidare utvecklingsarbete, men har potential att klara särskilt krävande tuber som idag inte kan kylas tillräckligt effektivt. Ett slutligt koncept som likt dagens lösning kyler med tryckluft presenterades. Istället för runda utloppshål för luften används rektangulära spalter. Med den nya kylprofilen kan tillverknings- kostnaden reduceras med närmare 45 %, framförallt genom att färre moment och verktygsbyten krävs vid tillverkningen. / This work was conducted at Norden Machinery in Kalmar. Norden Machinery became an independent company in 1979 and is today a world-leading supplier of high-performance tube filling machines. The process in the machines is fully automated and handles mainly various types of laminated plastic tubes. In the process, the tube is filled with its content, the top of the tube is heated to partially melt the plastic and the top is then pressed together in order to seal the tube. Before any excess plastic at the top of the tubes is cut in the final step, the tubes need to cool down enough to not leave a bad cut. Norden Machinery wants to examine their current cooling station and further compare it with alternative solutions. The purpose of the work was that through theoretical and practical investigations examine different concepts of cooling. Performance criteria to be evaluated were cooling ability, cost of manufacturing, consumption of compressed air and noise level. Norden’s present solution was examined by temperature measurements at the top of the tube before and after the different stations in the tube filling machine. A concept generation process then followed, where a number of concepts were created, tested and evaluated with regard to the performance criteria. The concepts generated were limited to replacing the part of the tube filling machine that today serves as a cooling station. A generated concept that adds water mist to the compressed airflow could by measurements be demonstrated to increase the cooling performance by nearly 15 % at 25 % less airflow. The noise level was also positively affected. The solution is more complex than the current, and further development is needed, but the concept has the potential to cope with particularly demanding tubes that today cannot be cooled sufficiently. A final concept was presented, in which similar to the current solution compressed air is used for cooling the tube. Rectangular air outlets are used instead of round holes. With the new cooling profile, manufacturing costs can be reduced by close to 45%, mainly due to fewer operations and tool changes during the manufacturing.