Soodakattilan korkeapaineisten 3D-tankkipesureiden tuki- ja kiinnitysrakenteen suunnittelu
Leikkola, Markus (2026)
Diplomityö
2026
School of Energy Systems, Konetekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260701108637
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20260701108637
Tiivistelmä
Diplomityön tavoitteena oli kehittää soodakattilan korkeapaine 3D-tankkipesureiden käyttöön soveltuva tuki- ja kiinnitysrakenne. Näiden avulla voidaan parantaa pohjan pesuprosessin turvallisuutta ja käytettävyyttä sekä estää kattilaputkien vaurioituminen pesurin häiriötilanteissa. Työssä tavoiteltiin rakennetta, joka soveltuisi mahdollisimman laajasti eri kokoisiin poltinaukkoihin.
Työ toteutettiin systemaattisen koneensuunnittelun periaatteiden mukaisesti hyödyntäen VDI 2221 suunnitteluprosessia. Rakenteen kehityksessä huomioitiin valmistettavuus ja kokoonpantavuus DFMA menetelmän avulla. Rakenteen jäykkyyttä ja kestävyyttä arvioitiin useissa kuormitustilanteissa. Rakenteen käyttö- ja murtorajatilan mukaiset mitoituskriteerit arvioitiin elementtimenetelmällä.
Suunnitteluprosessin tuloksena saavutettiin modulaarinen tukirakenne, joka koostuu kiinnitystuesta, vaakatuesta ja pystytuesta. Rakenneanalyysin perusteella rakenne täytti sille asetetut vaatimukset. Rakenteesta valmistettiin prototyyppi, jota testattiin käytännön olosuhteissa sellutehtaassa. Testauksessa saatiin paljon hyviä havaintoja rakenteesta ja löydettiin jatkokehityskohteita. Testin avulla saatiin parempi kuva, miten pesutuki käyttäytyy vesisuihkun osuessa siihen ja maalipinnasta pystyttiin näkemään osumakohdat tarkemmin. The objective of this master’s thesis was to develop a support and mounting structure suitable for use with high-pressure 3D tank washers in a recovery boiler. The structure is intended to improve the safety and usability of the bottom washing process and prevent damage to the boiler tubes in the event of washer malfunctions. The aim of the work was to develop a structure that would be as widely applicable to burner openings of different sizes as possible.
The work was carried out in accordance with the principles of systematic machine design, utilizing the VDI 2221 design process. The design development took into account manufacturability and assembly using the DFMA method. The stiffness and durability of the structure were evaluated under several loading conditions. The strength, displacements and stability of the structure were analyzed using the finite element method.
The design process resulted in the development of a modular support structure consisting of a mounting support, a horizontal support and a vertical support. Based on the structural analysis, the structure met the requirements set for it. A prototype of the structure was manufactured and tested under practical conditions in a pulp mill. Many good observations were made about the structure during the testing. The further development areas are reviewed in the further development areas found during the testing. The test provided a better understanding of how the washing support structure behaves when impacted by the water jet, and the paint coating made it possible to identify the impact locations more accurately.
Työ toteutettiin systemaattisen koneensuunnittelun periaatteiden mukaisesti hyödyntäen VDI 2221 suunnitteluprosessia. Rakenteen kehityksessä huomioitiin valmistettavuus ja kokoonpantavuus DFMA menetelmän avulla. Rakenteen jäykkyyttä ja kestävyyttä arvioitiin useissa kuormitustilanteissa. Rakenteen käyttö- ja murtorajatilan mukaiset mitoituskriteerit arvioitiin elementtimenetelmällä.
Suunnitteluprosessin tuloksena saavutettiin modulaarinen tukirakenne, joka koostuu kiinnitystuesta, vaakatuesta ja pystytuesta. Rakenneanalyysin perusteella rakenne täytti sille asetetut vaatimukset. Rakenteesta valmistettiin prototyyppi, jota testattiin käytännön olosuhteissa sellutehtaassa. Testauksessa saatiin paljon hyviä havaintoja rakenteesta ja löydettiin jatkokehityskohteita. Testin avulla saatiin parempi kuva, miten pesutuki käyttäytyy vesisuihkun osuessa siihen ja maalipinnasta pystyttiin näkemään osumakohdat tarkemmin.
The work was carried out in accordance with the principles of systematic machine design, utilizing the VDI 2221 design process. The design development took into account manufacturability and assembly using the DFMA method. The stiffness and durability of the structure were evaluated under several loading conditions. The strength, displacements and stability of the structure were analyzed using the finite element method.
The design process resulted in the development of a modular support structure consisting of a mounting support, a horizontal support and a vertical support. Based on the structural analysis, the structure met the requirements set for it. A prototype of the structure was manufactured and tested under practical conditions in a pulp mill. Many good observations were made about the structure during the testing. The further development areas are reviewed in the further development areas found during the testing. The test provided a better understanding of how the washing support structure behaves when impacted by the water jet, and the paint coating made it possible to identify the impact locations more accurately.