Hiekkalukon painelaitemitoitus

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli laatia Valmetin CYMIC-höyrykattilatyypin hiekkalukkokomponentille paineraja-, materiaali- ja putkiseinämämäärittelyt. Tavoitteena oli työ, jossa tehtiin eurooppalaisen EN-vesiputkikattilastandardin ja amerikkalaisen ASME-painelaitekoodin mukaiset laskennat hiekkalukkokomponentin vakioimiseksi. Sopivien putkimateriaalien ja seinämien löytämiseksi käytettiin yrityksen omia laskentaohjelmia, iterointimenettelyä ja optimointia eri näkökulmista. Lisäksi tavoitteena oli tutkia tarkastuslaitoksille lähetettävän vakiodokumentaation kehittämistä.

Kehitystyön tuloksena hiekkalukolle löydettiin sopivat EN- ja ASME -laskelmiin pohjautuvat painerajat, sekä putkimateriaalit ja -seinämät. Kriittisimmäksi kohdaksi osoittautui pitkittäisellä jaolla olevat kammion aukot, mutta lopullisten painerajojen muodostumiseen vaikuttivat myös muut hiekkalukon putkikombinaatiot. Optimointia tehtiin muun muassa lujuuden, kilohinnan ja monikäyttöisyyden mukaan sekä aikaisempien projektien pohjalta. Standardisoidulle hiekkalukolle saatiin lisäksi tehtyä EN:n ja ASME:n mukaiset laskentapohjat vakiodokumentaation helpottamiseksi.

Jatkossa käytettävä standardisoitu hiekkalukko tulee nopeuttamaan ja helpottamaan kattilarakenteiden painerungon suunnittelua sekä vähentämään virheiden määrää. Kyseisellä ratkaisulla varsinkin suunnittelu- ja valmistuskustannuksia saadaan ratkaisevasti alennettua ja samalla laatua parannettua. Näin ollen painerungon mitoituksessa voidaan keskittyä haasteellisempiin kohteisiin. Myös muita painerungon kohteita kannattaa jatkossa vakioida ja dokumentaatiota on myös mahdollista kehittää. Opinnäytetyöstä on poistettu luottamuksellinen aineisto.

The purpose of this thesis was to find pressure limits for the Valmet CYMIC steam boiler’s loopseal pressure component. This was done by making pipe material and pipe size specifications for the component. The work was a part of the standardization processes that are made in Valmet. The study was done by using the European EN water pipe boiler standard and the American ASME pressure vessel code for calculations. Methods that were used were iteration and optimization through Valmet calculation programmes and for instance weight analysis. One goal was also to develop the calculation documents required by the governmental authorities for approval purposes.

As a result the pressure limits, pipe materials and pipe sizes were found for both EN and ASME cases. The most critical case which appeared in the calculations was longitudinal pitch between holes. Still the pressure limits were mainly found by other criteria. The things that mattered were strength of the pipes, weight, welding opportunities and usage in other areas of the pressure structure. The optimization work was done by these findings and different pipe combinations were chosen. The development goals for the calculation documents were also reached. As a result mock-up documents were made for EN and ASME cases.

The findings indicate that the standardized loopseal pressure component will make design work faster and easier. The development costs and manufacturing costs will be lower. Still the quality will be higher because of the standardized solution. This way it is also possible to concentrate to designing that take more time and work. Further research for this kind of activities can be done to make designing and documenting even more efficient. The parts that are confidential are deleted from the thesis.