Staattorin kytkentärenkaiston mekaanisen kestävyyden parantaminen

Abstract

Tämä insinöörityö on tehty osana ABB:n käynnistämää kehittämisprojektia, jonka tavoitteena on parantaa räätälöitynä massatuotteena valmistettavan generaattorin staattorin kytkentärenkaiston mekaanista kestävyyttä. Voimalaitoksissa käytettävät generaattorit ovat dieselmoottorin kanssa samalla yhteiskäyttöalustalla, joka johtaa dieselmoottorin aiheuttaman voimakkaan tärinän generaattoriin. Voimakkaan tärinän seurauksena generaattoreita on vaurioitunut.

Insinöörityössä perehdyttiin generaattorin rakenteeseen ja toimintaan. Tavoitteena oli kuvata koko kehittämisprojektin toteutus, kehittämisprojektia edeltävä staattorin kytkentärenkaiston valmistustapa vahvuuksineen, haasteineen ja kehittämismahdollisuuksineen sekä luoda ja kuvata kytkentärenkaiston uusi valmistustapa.

Asiakkailla ilmenneistä generaattorin kestävyysongelmista toteutettiin esiselvitys, minkä jälkeen riskien analysointia varten perustettu projektiryhmä nimesi mahdolliset riskit ja arvioi niiden todennäköisyyttä ja riskin suuruutta. Insinöörityössä tehtiin kuvaus kehittämisprojektia edeltäneestä kytkentärenkaiston valmistustavasta. Tämän rinnalla kytkentärenkaiston uuden valmistustavan suunnitteluun perustettu projektiryhmä suunnitteli uuden valmistustavan.

Insinöörityössä kuvatun kytkentärenkaiston valmistustavan vahvuudet olivat väliyhdistäjien ja vaiherenkaiden eristysmenetelmät sekä kytkentärenkaiston sisäinen ja ulkoinen tuenta. Haasteita olivat 90°:een kulman toteutus renkaistojen välille sekä kaapeleiden pituus ja niiden suuri massa. Kehittämismahdollisuuksia olivat aksiaalisen renkaiston ulkoisen tuennan vaatimusten päivittäminen ABB:n toimintaohjeeseen sekä kaapeleiden massan jakaminen useammalla vaiherenkaalle.

Projektiryhmien yhteistyön ja kytkentärenkaiston valmistustavan kuvauksen perusteella suunniteltiin kytkentärenkaiston uusi valmistustapa. Parannuksia mekaaniseen kestävyyteen tuovat kaapeloinnin uudistaminen, kaikkien vaiherenkaiden sijoittaminen aksiaaliseen renkaistoon ja kytkentärenkaiston ulkoisen tuennan määrityksien tarkentaminen.

This thesis is a part of a development project that ABB started. The development project targets to improve the mechanical durability of a stator’s connection ring. Generators are used in power plants and they are located on a platform along with a dieselmotor. Dieselmotors cause powerful shaking, which reflects into the generator via the platform. Generators have broken down because of the shaking.

This thesis focuses on the function and the structure of the generator. The goal is to explain how the development project was done, the manufacturing process of the connection ring with its strengths, weaknesses and possibilities and to remodel the building process of the connection ring.

Because of durability problems the customers had had, an investigation was carried out. After that a project group was founded. The project group focused on analyzing risks. The group named the risks and evaluated the probability and severeness of the risks. A depiction of the manufacturing process is given in this thesis. Another project group remodeled the connection ring and the manufacturing process.

Strengths in the manufacturing process were the insulation of connectors and phase rings and inner and outer assist. Weaknesses in the manufacturing process were the production of a 90 degree angle between the radial and the axial ring and the length and the weight of the cables. Possibilities in the manufacturing process were the update of pretensions of outer assist of the axial ring and dividing the mass of the cables to several phase rings.

Co-operation of the project groups and the depiction of the manufacturing process led to remodeling of the connection ring and the manufacturing process. The reforming of the cable-process, replacing of all six phase rings to the axial ring and specifying definitions in the outer assist of the connection ring brought improvements to the mechanical durability.