Combi-tuulettimen tutkimus- ja kehitystyö

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty ABB Oy:n Motors and Generatorssin tuotekehitysosastolle. Työn tavoitteena oli kehittää aiemmin suunniteltuja pyörimissuunnaltaan vastapäivään pyöriviä taaksepäinkaartuvasiipisiä keskipakopuhaltimia melutasoiltaan matalammiksi ja ilmavirtaukseltaan tehokkaimmiksi. Nämä uudet tuulettimet tulisivat korvaamaan nykyisin käytössä olevat radiaalituulettimet. Tuulettimien melutaso täytyisi saada enintään 80 dB(A)suuruiseksi. Ensisijaiset käyttökohteet tuulettimilla olisivat open deck -moottorit, joita käytetään laivojen avoimilla kansilla. Työn pääpainona oli tuulettimien mallinnus 4-napaisille 280- ja 315-moottorikokoluokille, koska nämä ovat yleisimpiä moottorikokoluokkia ja näitä ajetaan myös laajalla nopeusalueella. Myös asiakkaan tarve näille kokoluokille oli ajankohtainen. 280-kokoluokan moottoria ajetaan jopa 3600 rpm, josta johtuen melutaso on korkea. Tuuletin mallinnettiin kokoluokalle 280 ja lähetettiin tämän jälkeen virtaussimulointiin geometriamuokkauksia ja laskentoja varten. Virtaussimuloinnista saatujen tulosten perusteella päädyttiin valmistamaan vain yksi tuuletinkoko, joka kävisi molemmille moottorin kokoluokille. Tuuletin valmistettiin yhdestä alumiinivalusta.Prototyyppituuletinta ei 315-kokoluokan moottorille ehditty testata, joten testaus tapahtui kokoluokalle 280. Testaustuloksissa havaittiin ilmanohjainlevyn resonointia ja, että kokoluokalle 280 siipihalkaisijan 334 mm prototyyppituuletin oli turhan tehokas. 280-kokoluokalle prototuulettimen siipihalkaisija pienennettiin koneistamalla halkaisijaan 313 mm, jolloin tavoite saavutettiin.

This thesis was made for ABB Motors and Generators, Product Development department. The purpose of this thesis was to develop previously designed counter-rotating centrifugal fans with backwards curved blades. The aim was to lower the noise level of the fans and make the air flow more effective. These new fans would replace the current radial fans. The noise level of fans should be a maximum of 80 dB(a). The primary use of these fans would be open deck –motors which are used on open decks of ships. The main focus was to model fans for 280- and 315-sized 4-pole motors, because these are the most common motor sizes and these sizes are run with wide range. Also the customers need for these sizes of motors was topical. The fan was modeled with NX-modeling software for motor size 280 and then sent to the CFD-simulation for the geometry modifications and calculations. Based on the results from the CFD-simulations, it was decided to manufacture only one fan size, which would be suitable for both motor sizes. The fan was made out of one aluminum cast. There was not enough time to test the 315-sized motor, so the testing was made for the motor size 280. From the test results it was discovered that there was some resonation from the air guide plate and that the prototype fan with blade diameter 334 mm was too effective for the motor size 280. The blade diameter of the prototype fan was decreased to diameter 313 mm with machining, when the goal was reached.