Tuotekuormien määrittelyn kehittäminen

Abstract

Valmet Technologiesin Energiantuotanto-liiketoimintalinjan valmistamien kattiloiden painerungot ovat kooltaan suuria. Kehittämällä ja tarkentamalla kuormalaskentaa on projekteissa mahdollista tehdä huomattavia säästöjä materiaalikustannuksissa.

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia Valmet Technologiesin valmistamien kattiloiden kattilakuormia ja kehittää niiden pohjalta uusi kuormien laskentapohja. Valmetin kiertoleijukattiloiden mallit ovat tuotteistettu, mutta niitä ei ole vielä täysin hyödynnetty kuormalaskennassa. Kuormalaskenta tehdään kattilan tarjousvaiheessa ja sen perusteella tehdään myöhemmin teräs- ja tukirakenteiden suunnittelu. Työn tavoitteena oli yksinkertaistaa laskentamenetelmää, tehdä siitä johdonmukaisempi sekä päästä viiden prosentin tarkkuuteen laskennassa. Työssä esitellään myös leijupetitekniikkaa, painottuen kiertoleijumenetelmään.

Uusi laskentapohja toteutettiin aiempien kuormalaskelmien ja 3D-automaattien pohjalta Microsoft Excel -taulukkolaskentaohjelmalla. Kattiloihin ja kattilakuormiin tutustuttiin suunnitteluohjeiden, vanhojen kuormalaskelmien ja 3D-mallien pohjalta. Työn lopputuloksena saatiin aikaan tavoitetarkkuuteen pääsevä Excelissä toimiva laskentapohja. Se laskee kattilan rakenteiden lisäksi myös muurauksen, eristyksen, hiekan ja veden massat kattilassa. Massojen lisäksi automaatti antaa määrät kattilan rakenteisiin tarvittaville osille. Luottamuksellinen aineisto on poistettu raportista, mutta laskentapohjan toimintaa havainnollistetaan kuvitteellisilla arvoilla.

Laskentapohjaan jätettiin mahdollisuus laajentaa sitä jatkossa. Esimerkiksi lieriön, toisen vedon, tulistimien sekä ilman esilämmittimien massoja ei ole otettu huomioon. Laskentapohjan muuttujista pyrittiin tekemään mahdollisimman avoimia niin, että vanhojen muokkaaminen ja uusien mallien lisääminen olisi helppoa.

The boiler pressure parts of boilers made by Valmet Technologies the Energy production business unit are large and heavy. By developing and making the boiler load calculations more accurate it is possible to save a notable amount in material costs of a project.

The purpose of this thesis was to study boiler load calculations and design a new boiler load calculator for boilers designed and manufactured by Valmet Technologies. The circulating fluidized bed boilers made by Valmet are well product defined but that has not been utilized in terms of boiler load calculations. The boiler load calculation is usually done in the bidding stage of a project and it is used as a base for designing steel structures and support structures. The goal was to simplify the calculation itself, make it more consistent and more accurate. The target accuracy was 5 percent. The theoretical section explores the fluidized bed technology concentrating on the circulating fluidized bed technology.

The new boiler load calculator was based on the older calculations and 3D model automates. Microsoft Excel was chosen as the tool. Design manuals, old calculations and 3D models were as source material in studying the basics of boilers and boiler loads. As the result of this work a new boiler load calculator was developed and it achieved the target accuracy. The calculator calculates, in addition to the boiler steel structure, also the masses of the refractories and the live loads caused by sand and water. Moreover, the calculator gives the number of different materials needed for the boiler.

The calculator is expandable in future. It lacks such parts of a circulating fluidized bed boiler as steam drum, back-pass, superheaters and economizers, which could be added later. The variables in the calculator were designed to be as modifiable as possible so that the editing and adding new variables would be easy. The confidential material has been removed from the published report and the operation of the calculator is demon-strated with fictitious values.