En monteringshänvisning gjordes för att beskriva hur mätsystemet skall fästas i turboaggregatet.
Denna finns beskriven i kapitlet ”CAD av infästningskoncept”.
58 (67)
59 (67)
13 Slutsats
Det trådlösa mätsystem som beslutades att tillämpas på Scanias STT turboaggregat var ett telemetrisystem, detta då det var systemet som visade sig vara mest lämpat för ett turboaggregat.
Utifrån kesselrings matrisen och tidigare studie så kunde det synas att telemetrisystemet var att föredra då det kunde hantera en mängd olika mätapplikationer samtidigt om så behövs, det är mest flexibelt samt att systemet inte påverkade turboaggregatet vid drift då signalöverförning sker trådlöst.
Det system som beställdes till Scania var ett 2-kanal system med möjligheten att få ut signaler från två stycken givare samtidigt. Scanias budget var begränsad till - SEK och behovet av 2-kanal systemet var mycket stort så förhandlades priset ner till under budgeten vilket gjorde att systemet kunde köpas in.
För att få ner priset på systemet beslutades även att komponenten ”part(s)” tas bort, detta då
monteringslösningen för systemet kan framställas på Scania. Leveransen på systemet beräknas bli 8-9 arbetsveckor och leveranstiden på systemet börjar när ritningarna är godkända.
För att telemetrisystemet skall kunna monteras i turboaggregatet togs det fram en monteringslösning i Catia v5. Denna monteringslösning består av:
• En sändarbas som ska innehålla kontaktbleck och sändare, sändarbasen är tänkt att åtdras på turbinaxeln
• Ett sändarfäste som fixerar sändaren i sändarbasen samt ett mottagarfäste som håller mottagaren på plats i kompressorinloppet.
• En mottagarhållare som är tänkt att fixera mottagaren i kompressorinloppet mitt för sändaren med en luftspalt på ±3mm.
En alternativ monteringslösning för telemetrissystemet gjordes då om Scania i framtiden anser att den geometriska utformningen med en sexkant som åtdragningsgeometri inte fungerar ihop med
balansering av monteringslösningen. Denna lösning använder då sig av en haknyckel vid åtdragning och inte en skiftnyckel.
Den manual som skulle framställas togs fram mer som en monteringshänvisning över hur systemet kan monteras i turboaggregatet. Då leveranstiden på telemetrisystemet var på 8-9 veckor så kunde inte en typ av användar-/mjukvaruinstruktion framställas då systemet inte kunde bli levererat inom
projektperiodens tidsram. För att istället underlätta framtidlig montering av systemet i turboaggregatet med hjälp av monteringslösningen detta projekt framställt så gjordes en kortare
monteringshänvisning.
60 (67)
61 (67)
14 Diskussion
Om Scania bestämmer sig för att uppgradera systemet från 2-kanal system till exempelvis ett 6-kanalsystem så kan de då tillämpa samma pickup då det är en komponent som inte tekniskt skiljer sig från varandra då antal kanaler ökas. Det som måste bytas enligt leverantör är utvärderingsenhet och sändare detta då kretsarna i komponenterna ser helt annorlunda ut gentemot varandra.
För att kunna utföra HCF- och vibrationsmätningar på turbinsidan av turboaggregatet behöver trådarna från givarna på turbinhjulet dras till sändaren på kompressorsidan. Detta görs genom att gnistbearbeta ett genomgående hål igenom turbinaxeln med en storlek på ca. 1mm i diameter.
När det kompletta systemet levererats bör monteringslösningen fixeras i turboaggregatet med
sändaren och sedan balanseras i höghastighetsriggen. Balanseringen av monteringslösningen bör göras med sändaren fixerad i aggregatet, detta för att balanseringen skall bli helt korrekt från början och inte sedan avvika ifrån tidigare balansering då sändare fixeras i turboaggregatet. Rekommendationen är att påbörja balanseringen på ett lägre varvtal och sedan succesivt öka varvtalet tills rotationen uppnått det normala driftvarvtalet som riggen kommer användas vid. Vid framtida uppgraderingar av
monteringslösningen kan balansskruvar tillämpas för att enkelt kunna tillföra och ta bort olika massor, detta bidrar till att monteringslösningen inte behöver bearbetas. Om detta skall göras rekommenderas det att balansskruvarna placeras på insidan av sändarbasen.
För framtiden provningar som tillämpar telemetrisystemet och önskar en mottagare som inte täcker inloppet i samma grad som det kommer göra nu rekommenderas det att Scania köper in en mottagare som omsluter inloppet och överför signalerna från sändaren i radiell riktning. Genom att tillämpa en omslutande lösning för mottagaren så påverkar detta inte massflödet något.
Vid leverans av systemet och användandet skall påbörjas rekommenderas det att en komplett
mjukvaru- och användningsinstruktion framställs för att ge användaren tydliga rutiner över hur man utnyttjar systemet på bästa sätt. Denna mjukvaru-/användningsinstruktion skall tillämpas för att säkra en god arbetsmiljö och hindra felarbete.
Då detta examensarbete är något som skall användas som bas vid vidare arbete av telemetrisystemet är det viktigt att en framtida plan läggs upp för att vid ett senare tillfälle veta vad som skall uppgraderas om det skall uppgraderas, alltså en carry-over planering. Denna produktplanering finns i bilaga III.
På kompressorhjul som inte fästs med kompressormutter utan fästs med hjälp av ingående gänga så blir fästet för sändaren annorlunda (”boreless” kompressorhjul). Istället för att fästa sändarbasen på turbinhjulsaxeln så måste ett hål borras i kompressorhjulet och sedan gängas, därefter fästs
sändarbasen i det borrade hålet.
62 (67)
Källförteckning
Eriksson, L. & Nielsen, L., 2014. Modeling and Control of Engines and Drivelines. Stockholm: John Wiley & Sons.
Fridh, J. & Fransson, T., 2006. REDUNDANT ROTATING MEASUREMENTS IN AN AXIAL COLD FLOW TEST TURBINE, Thessaloniki, Greece: Kungliga Tekniska Högskolan.
Garret by Honeywell, 2012. Ported shroud compressor housings, Madrid: TM Sport & Racing.
Hardigg, G. W., 1949. Apparatus for measuring rotor blade vibration. USA, Patentnr US2575710A.
Honeywell, 2004-2018. Honeywell Sensing & Control - Sensors for Test & Measurement. [Online]
[Använd 14 April 2018].
Janicki, G., Pezouvanis, A. & Ebrahimi, M. K., 2014. Turbine Blade Vibration Measurement Methods for Turbocharges, Bradford: University of Bradford, UK.
Manner Sensortelemetrie, 2011. PCM - Sensor Telemetry for Turbo Prop / Jet Application - Presentation. Spaichingen: Manner Sensortelemetrie.
Scania Intern Rapport, 2015. Turbocharger DC13 141/148/155 Eu6 NCG, Södertälje: Scania.
Scania Utbildning, 2010. Produktkännedom, Motor, Södertälje: Scania.
Steffen, W., 2016 . How Does a Slip Ring Work, Iowa: United Equipment Accessories, Inc..
Trailer.se, 2017. http://www.trailer.se/scanias-nya-g-hytt/. Karlskrona: Trailer.se.
Turbochargers Plus, 2018. Identify Correct Turbochargers. Gold Coast: turbochargersplus.com.
Zheng, H. o.a., 2015. A Non-Uniformly Under-Sampled Blade Tip-Timing Signal Reconstruction Method for Blade Vibration Monitoring, China: Science and Technology on Integrated Logistics Support Laboratory, National University of Defense Technology.
63 (67)
Figur- och tabellförteckningar
Tabell 1: Skillnad i slutpriset mellan de olika systemen ... 41
Tabell 2: Prisskillnad mellan komponenter ... 42
Figur 1: Exempel på en av Scanias lastbilar (Trailer.se, 2017) ... 6
Figur 2: WBS - Work Breakdown Structure ... 9
Figur 3: Figur över de olika komponenterna i ett turboaggregat (Turbochargers Plus, 2018) ... 17
Figur 4: Cykel, luft/avgaser genom turboaggregat ... 18
Figur 5: Exempel på telemetrisystem på kompressorhjul ... 21
Figur 6: Simplifierad skiss över ett slipringssystem ... 22
Figur 7: Vridmomentssensor ... 23
Figur 8: Översiktsbild över blade tip timing (Zheng, et al., 2015) ... 24
Figur 9: Turboaggreagets temperaturområden ... 27
Figur 10: Axiell placering av mottagare ... 31
Figur 11: Radiell placering av mottagare ... 32
Figur 12: Monteringslösning för eddy-current sensor ... 33
Figur 13: Begränsning inloppsdiameter ... 36
Figur 14: Turbinaxelns begränsningar... 37
Figur 15: Begränsning höjd ... 38
Figur 16: Noise Baffel kompressorinlopp ... 39
Figur 17: Konceptskiss 1, montering av telemetrisystemet ... 46
Figur 18: Konceptskiss 2, montering av telemetrisystemet ... 47
Figur 19: Mottagarhållaren... 49
Figur 20: Sändarbasen ... 49
Figur 21: Sändarfästet ... 50
Figur 22: Alla delar för infästningskonceptet... 50
Figur 23: Hopmonterad monteringslösning ... 51
Figur 24: Monteringslösning placerad i turboaggregatet ... 52
64 (67)