LM-vesiturbiinin tuotteistaminen

Abstract

Tämän työn tarkoituksena on kehittää LM-vesiturbiini tuotantoon soveltuvaksi, käytöltään pitkäikäiseksi ja helposti huollettavaksi tuotesarjaksi. Työn ohjaavana runkona on käytetty VDI-Richtlinie 2221: 'Kehitystyön ja konstruoinnin yleinen kulku', mukaista järjestelmää. Lisäksi on käytetty valmistuksellista modulointia tuotteen osien suunnittelussa. Erityisesti on huomioitu tuotteen koko elinkaaren aikaiset kustannukset (LCC) ja sen vaatimukset mitoitukseen. LM-vesiturbiinistaon kehitetty kolmen erikokoisen laitteiston tuotesarja. Tuoteperheen yksittäisistä sylinteriryhmistä voidaan koota joustavasti erikokoisia ja -tehoisia energiantuotantoyksiköitä, jotka soveltuvat käyttöön hyvin pieniinkin virtauksiin ja putouskorkeuksiin. Piensarjatuotantoon hyvin soveltuvat materiaalit on valittu silmälläpitäen mahdollisimman edullista kokonaiskustannusta. Kiertomäntä laitteiston toiminnan kannalta tärkeimpänä ja siten vaativimpana osana on edellyttänyt laserhitsausta ja -leikkausta sekä koekappaleiden valmistusta, joiden perusteellalopulliseen rakenteeseen on päädytty. Mitoitus perustuu perinteisiin lujuuslaskentamenetelmiin, joiden avulla eri osien kestävyys käyttöolosuhteissa on pyrittysaamaan luotettavaksi vähintään 20 vuoden kestoiälle ja väsymiskestävyyteen käytön aikaisissa vaihtelevissa olosuhteissa. Kiertomäntä on ns. kevytrakenne koostuen ohutlevykennorakenteesta ja täytteenä olevasta kompound-materiaalista.

The purpose of this thesis was to develop LM-water turbine into aproduct series which is suitable for production durable and easy to service. The basis of this thesis is VDI-Richtlinie 2221:'The course of research and development'. Production modulations was also used for designing the parts of turbine.Life cycle costs (LCC) and their demands on the dimensions of the turbine were especially considered. LM-water turbine has been developed into three differentsizes of equipment series. The cylinder groups of the product series can be assembled flexible to make energy production units of different sizes and powers. These units can be used for much different kind of waterfalls and flows. Suitable materials for small series production were selected regarding saving the totalcosts. The turning piston is the major part of turbine. It is the most challenging part, which demands laser welding and cutting and also manufacturing of sample parts. The sample parts are the basis to the final construction. Dimensions are based on traditional resistance calculation methods. These calculations were made to ensure the durability of different part in working conditions for at least twenty years. The turning piston is so called light construction, which consist of thin palte cells and is filled with compound material.