Utvecklingsarbete – konstruktion, mätning, datainsamling
Konstruktionsarbete
SIT använder sig av senaste teknik, som virtuell verklighet för att utvärdera sina konstruktioner. Just på denna bild diskuterar två tekniker iförda VR-glasögon om det går att utföra underhåll på en maskin, om man faktiskt kan komma in och byta en detalj, om människan har tilläckligt långa armar, om det sitter föremål i vägen osv. Arbetet utförs på CAD-ritningar av en ännu obyggd konstruktion.
Luftströmning är svår att simulera korrekt i 3D. Ändå handlar alla utvärderingar om mätningar inuti turbiner och om snabba luftströmmar med höga temperaturer, luftströmmar som inte får störas.
Ett sätt att komma runt problemet helt är att bygga en låtsas-turbin i plexiglas och ersätta vätska (smörjolja mm) med glykolvatten och köra igenom strömmar av blåfärgat vatten och ersätta gas och luft med luft innehållande färgpartiklar, för att direkt kunna se virvlar och andra problem. Bilden ovan visar just en brännkammare i plexiglas som är belyst så att man ska se alla strömmar på ett korrekt sätt. En annan stor fördel med denna metod är att man snabbt kan modellera nya detaljer med friformsframställning i plexiglas och prova. Det tar bara ett par dagar att få ett nytt utloppsmunstycke tillverkat, till exempel.
Modellprover är en viktig del av utvärderingsarbetet, eftersom det kan minska kostnaderna betydligt, jämfört med fullskaleprov.
Läs också: Hur svårt kan det vara att bygga ett datacenter? Jörgen Städje har testat.
Datainsamling i utvecklingssyfte
När man utvecklar en ny turbin kommer man förr eller senare till det stadiet att man måste bygga ihop den, sätta den i en provbänk och köra igång den.
Så här ser det ut på SITs motorprovningsverkstad när en ny turbin provkörs. Turbinen SGT-750 är den stora apparaten på det blå chassit. Boxen närmast i bild innehåller mätutrustning. Då inser du hur många parametrar man mäter. Här ska vi bara titta på några av de viktigaste sensorerna.
Det är mätteknikgruppen som bestämmer hur man ska mäta på en prototypturbin, som konfigurerar maskinen med sensorer och utför mätningarna. Gruppen samlar ihop mätdata och överlämnar detta till konstruktörerna. Provningen kan ta flera år.
Så här ser en turbin ut när mätteknikgruppen är klar med att instrumentera den.
Temperatur
Det klassiska sättet att mäta höga temperaturer är med termoelement. SIT:s forskare använder nikrom-nickel-element för att klara upp till 1200 grader. Men de ska monteras också.
Det klassiska sättet att montera ett termoelement vid prototypprovning är att framställa en maskindel av lämplig metall och sedan gnistbearbeta ut kanaler i metallen för ledningsdragning, På senare år har man istället börjat tillverka detaljer med hjälp av lasersintring (additiv tillverkning) där mätproberna och kanalerna för termoelement byggs upp samtidigt som själva skoveln. Bilden ovan visar en del av en kompressorskovel. Termoelementen sätts in i de små ”kanonerna” på skovelns yta och tilledningarna läggs ned i kanalerna och deras hölje i inconel punktsvetsas fast. Därefter slipas punktsvetsarna ned till en jämn yta, för att inte påverka gasströmmen.
Men ibland kan man inte punktsvetsa fast en ledning på bladets yta utan den måste döljas i kanaler inuti metallen, som i kompressorskoveln i bilden ovan. Att framställa en massiv metallbit med sådana kanaler inuti är närmast omöjligt om man inte kan tillgripa lasersintring, alltså friformsframställning i metallpulver. Här är det frågan om tryckmätning. Från ”kanonerna” som sticker ut åt höger, går det kanaler som mynnar ut i hålen hitåt i bilden. Där löds sedan tryckrör fast.
Flamsprutning är ett annat sätt att hålla fast termoelement och ledare i höga temperaturer och skydda dem mot korrosion. Ett keramiskt pulver sprutas ut genom en acetylenlåga och smälter fast på basmaterialet och täcker den punktsvetsade höljet i inconel.
Denna brännkammare har instrumenterats med termoelement. Du ser hur tilledarnas inconel-höljen ålar sig upp och ut över kanten. Elementen är de små klumparna i tilledningarnas ändar.
