Mogućnosti redefiniranja mehaničkih faktora sigurnosti kod projektiranja hidrogeneratora

Posljednjih godina svjedoci smo velikog porasta i velikih fluktuacija cijena materijala na svjetskom tržištu. Cijena čelika se od rekordnih vrijednosti u 2008. godini, preko drastičnog pada u 2009. godini, sada ponovno vratila na rekordne vrijednosti iz 2008. godine i to u svega nekoliko mjeseci. Krajem 2010. godine i cijena bakra je postigla rekordne vrijednosti. Stoga danas više nego li ikad dolazi do izražaja potreba za razmatranjem mogućnosti ušteda u ovim materijalima koji se kod hidrogeneratora ugrađuju u velikim količinama i koji učestvuju s vrlo velikim udjelom u ukupnoj cijeni stroja. Uz elektomagnetske čimbenike direktan utjecaj na količinu ugrađenog materijala na rotoru generatora imaju i mehanički faktori sigurnosti pomoću kojih se određuje dozvoljeno naprezanje elemenata konstrukcije.

Mehanički faktori sigurnosti definirani su prije 50-tak i više godina i to vrlo konzervativno s obzirom na tadašnje mogućnosti proračuna i korištene metode. Oni se i danas se koriste u gotovo nepromijenjenom obliku, premda su se u međuvremenu bitno unaprijedile i utočnile metode proračuna kao i alati koji se pri tom koriste. Isto tako danas se od svih novih hidrogeneratora traži maksimalna, iskoristivost, a izvlači se i maksimum iz projekta, što za sobom neminovno povlači i potrebu za sve, kvalitetnijim materijalima. Ponekad to dovodi do gotovo apsurdnih zahtjeva na kvalitetu materijala, ali i na dimenzije, te samim time i na količinu utrošenog materijala. Posebno to dolazi do izražaja kod rotorskih polova hidrogeneratora (papuče i učvršćenja krajnje polne ploče i polnih limova) koji su kritična mjesta sa stanovišta mehaničkih ograničenja što pokazuju i mnogi objavljeni radovi na tu temu. Razlog tome s jedne su strane i prevelikih faktora sigurnosti s obzirom na metode i alate koji danas stoje na raspolaganju, što je već istaknuto u jednom ranijem radu. Temeljem postojećih faktora sigurnosti traže se sve čvršći materijali, no poznato je da povećanje čvrstoće materijala ima i svoje negativne strane. Uz ostalo ti su materijali skuplji i s dužim vremenskim rokom isporuke.

U se radu analiziraju mogućnost redefiniranja mehaničkih faktora sigurnosti kod projektiranja hidrogeneratora. Kao polazište te analize korištena su iskustva iz promjena faktora sigurnosti u ASME standardima za opremu pod tlakom (ASME Section VIII Division 1&2), odnosno njihov pristup pri definiranju razlika u faktorima sigurnosti ovisno o tome koriste li se uobičajene ranije metode proračuna ili napredne numeričke metode proračuna.

Redefinirani faktori sigurnosti rezultirali bi mogućnošću primjene jeftinijim materijala manje čvrstoće ili manjom količinom potrebnog materijala, odnosno manjom masom konstrukcije. No, treba posebno naglasiti, da su u tom slučaju potrebni postroženi zahtjevi kako na kontrolu kvalitete materijala tako i na tehnologiju izrade (strojnu obradu, zavarivanje i dr.) na što je također ukazano u radu.

Autori:

Zdravko Ivančić
NUMIKON d.o.o.

Veljko Filipan
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Luka Alfier
NUMIKON d.o.o.

Za više informacija o radu molimo vas da nas kontaktirate.