CAD:n soveltuvuus vesiturbiinin mekaanisten rakenteiden suunnitteluun

Abstract

Työssä on tutkittu tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) soveltuvuutta ja kannattavuutta vesiturbiinin mekaanisten rakenteiden suunnitteluun. Lisäksi on selvitetty laitteiston käyttöönoton liittyviä seikkoja, joista esimerkkinä mainittakoon laitteiden käytön ja tuotteiden standardointi. Tutkimusta varten kerättiin tietoa sekä CAD-laitteistoista että turbiineista. Alan kirjallisuuden lisäksi materiaalina käytettiin mm. turbiinien piirustuksia, aikakauslehtiä ja esitemateriaalia. Kokonaisnäkemystä avarsivat myös haastattelut, verstaskäynnit sekä vierailut valmiilla ja rakenteilla olleilla voimalaitoksilla. Jo varhaisessa vaiheessa kävi ilmi, että vesiturbiinien yksilöllisestä luonteesta johtuen sovellutuskohteita on melko rajoitettu määrä. Itse parametristen suunnitteluohjelmien teko on kannattavinta lähinnä juoksupyörän navalle, johtosolukkeille, johtopyörän säätövivustoille, turbiinin akselille ja vesiteiden luukuille. Näidenkin sovellutusten toteutusta vaikeuttaa omalta osaltaan tuotteiden pieni standardointiaste. Laitteiston muistiin talletettujen kirjastokomponenttien käyttö soveltuu puolestaan sähkö-, hydrauliikka- ja tarjouspiirustusten tekemiseen. Tarjouspiirustusten osalta mainittakoon myönteisenä seikkana myös niiden laadun paraneminen. Graafisen päätteen käyttömahdollisuudet helpottavat myös oleellisesti suuritöisten turbiinien pyörähdyssymmetristenosien piirtämistä. Tällaisia osia ovat esimerkiksi turbiinin kansi ja jalkarengas sekä johtopyörän ulko- ja sisäkartio. Tutkimukseni valossa lujuuslaskentaohjelmia ja CAM-tekniikkaa (Computer Aided Manufacturing) kannattaa käyttää käytännössä lähinnä juoksupyörän siiven ja johtosolukkeiden yhteydessä. Koska laitteiston käyttö muodostuu kokonaisuudessaan edellä kerrotuin tavoin rajoitetuksi, kannattaa käyttöönotto toteuttaa aluksi suuria investointeja välttäen, eli hankitaan ensin vain yksi pääte koeajaksi. Tarvittaessa järjestelmä on kuitenkin myöhemmin laajennettavissa. /Kir09