Kylmävesiaseman kylmäpiirin värähtelyanalyysi

Abstract

Tässä diplomityössä tutkitaan sitä, millaista värähtelyä kylmävesiaseman kylmäpiirissä esiintyy. Työn tavoitteena on antaa lukijalle yleiskuva siitä, miten värähtely syntyy kylmäaineputkissa, sekä koota yhteen muutamia hyväksi todettuja suunnittelukäytäntöjä. Lisäksi työssä kerrotaan, kuinka ominaistaajuuksia voidaan arvioida numeerisesti simulaation avulla.

Kylmäpiirin ominaistaajuuksia simuloitiin SolidWorksissa muutamilla erilaisilla tuennoilla, sekä simuloitiin sitä, miten putkistoissa oleva kylmäaine vaikuttaa ominaistaajuuksiin. Simulaation tuloksena saatiin laskettua värähtelymoodeja kylmäaineputkistolle ilman putkikannaketta ja putkikannakkeen kanssa. Lisäksi tuloksista voidaan päätellä, että jäykempi putkituenta nosti kylmäaineputkiston ominaistaajuuksia. Kylmäaineen vaikutus tuloksiin oli taas päinvastainen, sillä kylmäaineen tiheys lisättynä putkiston tiheyteen laski hieman saatujen värähtelymoodien ominaistaajuuksia.

Mahdollisessa jatkotutkimuksessa voitaisiin selvittää myös muiden kylmävesiasemien ominaistaajuuksia, sekä tarkentaa nykyisen simulaation tuloksia mittaamalla käytetyistä komponenteista tarkemmat alkuarvot. Jatkotutkimuksessa voitaisiin myös tehdä simulaatiota tukeva mittaustyö, jolla voitaisiin varmentaa simulaation tuloksia. Asentamalla kylmäpiiriin kiihtyvyysantureita voitaisiin tutkia, onko mahdollista havaita vikatilanteita kylmäpiirissä, kuten kompressorin epätyypillistä värähtelyä. Näin voisi olla mahdollista toteuttaa esimerkiksi ennakoivaa huoltoa.

In this master’s thesis it is researched what kinds of vibrations occur in the refrigeration circuit of a cold-water station. The aim of this research is to help the reader understand what causes vibrations while also providing useful information about designing refrigerant circuits.

The vibrations of refrigeration circuits with different supports were simulated using SolidWorks. Also, it was simulated how refrigerant in refrigerant lines affect the natural frequencies. As a result, the different vibration modes of a refrigerant circuit were calculated without and with support. The results showed that stiffer refrigerant line supports increased the natural frequencies. Refrigerant in refrigerant lines on the other hand slightly lowered the natural frequencies.

In the possible future research, the natural frequencies of other cold-water circuits should be simulated. Also, the simulation performed in this thesis could be improved by measuring the real material values for the used components. The results of this thesis could also be validated by installing accelerometers into a cold-water station and measuring the real vibrations. These accelerometers could be possibly used to find abnormal vibrations to anticipate the possible need for maintenance.