Transcript letöltés - Szoftvercentrum

BAY-LOGI
Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet
Köves Tibor
Tudományos munkatárs
Szerkezetintegritási osztály
Miskolc
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Tartalom





Repedt hidrogénkompresszor végeselemes
vizsgálata
Radioaktív hulladéktároló vasbeton konténer impakt
vizsgálata
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának geometriai
és rezgés analízise
Szerkezetek állapotának és élettartamának
értékelése
Ventilátor jelleggörbéjének meghatározása,
különböző lapátszámok esetén, végeselemes
módszer alkalmazásával
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Repedt hidrogénkompresszor végeselemes
vizsgálata





BorsodChem Zrt. kazincbarcikai telephelyén, az
ammónia üzem VII. óriáskompresszorának 3.
fokozati hengerében repedést találtak
A repedés a beömlő furatból indult és elérte az
első hűtővíz csatornát
Nagynyomású hidrogén került a hűtővízbe
(robbanásveszély!)
Nem volt tartalék alkatrész, kb. 2 hónap múlva
tudnák cserélni
Napi kb. 20 mFt termeléskiesés!!!!!
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Repedt hidrogénkompresszor végeselemes
vizsgálata
Henger 3D-s modelljének
készítése AutoCAD Inventor.
 Henger véges-elemes modelljének
előállítása MSC.PATRAN szoftver
segítségével.
 Szilárdsági számítások elvégzése
a különböző üzemállapotokra
MSC.MARC rendszerben.

Szívóoldali szelep
Hűtővíz csatornák
Dugattyú
Repedés
ton
Nyomóoldali szelep
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Repedt hidrogénkompresszor végeselemes
vizsgálata
A feszültségintenzitási tényező:
K IA  FIA    p    l
ahol FIA az alábbi táblázatból
számítható interpolációval,
l/a
1
1.5
2
FIA
1.306
1.127
1.031
 – névleges feszültség, l –
repedéshossz
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Repedt hidrogénkompresszor végeselemes
vizsgálata
p = 200/80bar
Fesz. eloszlás: 0-250 MPa
Deformáció 600-szoros nagyítással
Nincs se globális se lokális képlékeny összeomlás veszély,
a repedt keresztmetszet képes felvenni a terhelést
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Radioaktív hulladéktároló vasbeton
konténer impakt vizsgálata




A Bátaapátiban létesített lerakóban alkalmazott, kis és
középes sugárzású hulladékok tárolására szolgáló
konténereket vizsgáltuk.
Mi történik, a 0,5m magasságból a konténer talpra, élre,
sarokra esik, sérülnek-e a hordók.
Modellezni kell a betonban lévő vasalást, mint rudakat,
illetve a hordókat, mint héjakat.
A betonra Drücker-Prager anyagmodellt kell alkalmazni,
ami képes leírni beton viselkedését.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Radioaktív hulladéktároló vasbeton
konténer impakt vizsgálata

A vasbeton konténer
véges-elemes
modelljének előállítása és
a dinamikai számítások
MSC.MARC szoftver
rendszerben történtek.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Radioaktív hulladéktároló vasbeton
konténer impakt vizsgálata
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Radioaktív hulladéktároló vasbeton
konténer impakt vizsgálata
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise




Lapáttörés a
gázturbinában
Gyártási hiba vagy
szerelési hiba okozta a
tönkremenetelt?
Roncsolódott lapátok
alapján az ép lapátok
geometriai modelljének
előállítása.
Sajátfrekvencia
meghatározása az ép és a
törött lapát esetén.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
Lapátprofil felületi
pontjainak
digitalizálása 3D-s
mérőgépen
mérőtapintó
segítségével.
 Kapott ponthálóra
Áramfelület
felület illesztés
 Testmodell generálása
a felületmodelből.

Külső oldal
6. lapátsor
Futólapátsor
7. lapátsor
Külső
átmérő
Belső
átmérő
Belső oldal
Gázturbina sematikus rajza
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
Lapátprofil ponthálója
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
Lapátok elhelyezkedése a kúppaláston
-8640
-8620
-8600
-8580
-8560
-8540
-8520
-8500
-20
-8480
-40
e
c
-60
-80
-100
-120
a
b
-140
6. lapátsor
(állólapátsor,
fordítva
behelyezett)
Futólapátsor
7. lapátsor
(állólapátsor,
károsodott)
Lapátok pozíciója a gázturbinában
-160
Áramlási felületre vetített lapátprofilok
-180
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
Ép lapát geometriai modellje


Törött lapát geometriai modellje
A geometria modellek előállításához AutoCAD és I-deas NX
szoftvereket használtunk.
A sajátfrekvencia számítás I-deas NX-ben történt.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
Ép lapát véges-elemes modellje


Törött lapát véges-elemes modellje
A geometria modellek előállításához AutoCAD és I-deas NX
szoftvereket használtunk.
A sajátfrekvencia számítás I-deas NX-ben történt.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
7769 Hz
8459 Hz
16013 Hz
16803 Hz
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
1696 Hz
5951 Hz
6871 Hz
9874 Hz
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Gázturbina álló és forgókerék lapátjának
geometriai és rezgés analízise
Ép lapát
Törött lapát
1. Frekvencia
7769
1696
2. Frekvencia
8459
5951
3. Frekvencia
16013
6871
4. Frekvencia
16803
9874
5. Frekvencia
18470
13031
6. Frekvencia
25501
17125
7. Frekvencia
27558
18623
8. Frekvencia
28662
22339
9. Frekvencia
29378
26559
10. Frekvencia
36585
29889


A törött lapát
sajátfrekvenciája
és 3. frekvenciája
is kisebb, mint az
ép lapát
sajátfrekvenciája.
Ez okozhat olyan
káros rezgéseket,
melyek fáradásos
töréshez vezetnek.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Szerkezetek állapotának és élettartamának
értékelése



Kilépő oldali szivattyúház
Szivattyúház véges-elemes
modelljének előállítása
MSC.PATRAN szoftver
Geometriai
modell
segítségével.
Szilárdsági számítások
elvégzése a különböző
üzemállapotokra
MSC.MARC rendszerben.
Kifáradás és maradó
élettartam meghatározás
MSC.FATIGUE-gal.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Szerkezetek állapotának és
élettartamának értékelése
Terhelés görbe
0,9
250
0,8
Nyomás, [MPa]
0,6
150
0,5
0,4
100
0,3
0,2
Nyomás
0,1
Hőmérséklet
50
0
0
0
10
20
30
40
Idő, [h]
Véges-elemes háló
50
60
70
Hőmérséklet, [°C]
200
0,7
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Szerkezetek állapotának és
élettartamának értékelése
A terhelési állapotok
ismeretében meghatározhatóak
az alábbi jellemzők:



Megadott ciklusszámig
bekövetkezett
károsodás
Maradó élettartam
Károsodás
halmozódási tényező
Eredmény –
maradó élettartam
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Ventilátor jelleggörbéjének
meghatározása

A megrendelő kíváncsi volt, hogy a lapátszám változással hogyan
változik a ventilátor teljesítményfelvétele és hatásfoka
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Ventilátor jelleggörbéjének
meghatározása
 A ventilátor
3D
modelljét a
megrendelő
AutorCAD Inventor
formátumban adta át.
 A véges-elemes
modell előállítása és a
áramlástechnikai
számítok I-deas NX
rendszerben
készültek.
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
Ventilátor jelleggörbéjének
meghatározása
Szükséges
motorteljesítmény,
a lapátszám és a fordulatszám
Hatásfok változása, a lapátszám
és a fordulatszám
változásának
változásának függvényében
függvényében
7000
50
45
6000
40
5000
Teljesítmény [W]
Hatásfok [%]
35
30
25
20
15
4000
3000
12 lapát
12 lapát
14 lapát
14 lapát
2000
10
1000
5
0
1900
2100
0
2300 1900
25002100
Fordulatszám [1/min]
27002300
29002500
Fordulatszám [1/min]
2700
2900
BAYZOLTÁN Alkalmazott Kutatási Közalapítvány
BAY-LOGI
Logisztikai és
Gyártástechnikai Intézet
Köszönöm figyelmüket!