Vlastimil ŠEVČÍK 1 NAVRHOVÁNÍ KLAPKOVÝCH UZÁVĚRŮ

Transkript

1 Vlastimil ŠEVČÍK 1 NAVRHOVÁNÍ KLAPKOVÝCH UZÁVĚRŮ Abstrakt Tento článek je věnován pracovní stáži ve firmě ČKD Blansko, Holding, a.s. Tato stáž proběhla v rámci projektu MSEK Partnerství v oblasti energetiky. Článek popisuje seznámení s činností firmy ČKD Blansko a práci na jednotlivých projektech. Klíčová slova Klapkový uzávěr, bezpečnostní zařízení, pevnostní výpočet. 1 ÚVOD Pracovní stáž proběhla v konstrukční kanceláři uzávěrů ve firmě ČKD Blansko, Holding, a.s. Tato firma se zabývá výrobou kompletního technologického zařízení vodních elektráren. Její produkty jsou využívány po celém světě a nesou pečeť kvality českého strojírenství. Konstrukční kancelář uzávěrů se zabývá uzavíracími členy přivaděčů a jejich příslušenstvím. Mezi uzavírací členy patří například klapkové, kulové uzávěry, hradidla a další. Obr. 1 Budova ředitelství ČKD Blansko, Holding, a. s. [9] 1 Bc. Vlastimil Ševčík, Ústav procesního a ekologického inženýrství, Fakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně, Antonínská 548/1 Brno , y116096@stud.fme.vutbr.cz. 1

2 2 PROJEKTY Tato kapitola obsahuje popis jednotlivých projektů, na kterých jsem se během své stáže podílel. 2.1 Bezpečnostní zařízení Bezpečnostní zařízení, nazývané jako Katastrofický plovák bylo navrženo a instalováno v projektu PVE Reisseck II pro rakouského zákazníka Verbund. Toto zařízení bylo nainstalováno v komoře klapkových uzávěrů. Slouží jako mechanický a elektrický snímač při zaplavení kaverny vodou. V případě zaplavení (zvednutí hladiny vody nad určitou mez) dojde k nadzvednutí plováku a přes kinematický mechanizmus k uvolnění západky a aktivování hydraulického rozvaděče a elektrického snímače vyslání signálu pro nouzové uzavření provozního klapkového uzávěru. Obr. 2: Dispoziční výkres bezpečnostního zařízení Obr. 3: 3D model bezpečnostního zařízení 2

3 V tomto projektu jsem pracoval na části návrhu zařízení, úpravě plováku dle požadavků zákazníka, tvorbě 3D modelů, které sloužili pro výpočet kinematiky zařízení a tvorbě výrobních výkresů. Z kinematických výpočtů byla stanovena teoretická hladina, kdy dojde k nadzvednutí plováku a uvolnění západky na 92 mm. Při zkouškách v dílně byla naměřena skutečná hladina 98 mm. Tato odchylka se dá přiřadit různým vlivům. Například zanedbání tření při teoretickém výpočtu, nebo také nepřesnosti výroby. 2.2 Klapkové uzávěry Obr. 4: Bezpečnostní zařízení montáž v dílně a expedice Dle technické specifikace francouzského zákazníka, byl proveden návrh klapkových uzávěrů pro projekt Lavey. Revizní klapkové uzávěry č. 1 a č. 2 mají za úkol izolovat tlakové potrubí za uzávěry bez úniku vody tak, aby umožňovaly údržbu potrubí. Nejsou navrženy k regulaci výkonu turbíny a neslouží ani jako bezpečnostní uzávěr v případě havárie. Obsluha uzávěrů je povolena pouze při klidném toku. Klapkový uzávěr č. 2 Klapkový uzávěr č. 1 Obr. 5: Štola a umístění klapkových uzávěrů 3

4 Klapkový uzávěr č. 1 Klapkový uzávěr č. 2 Obr. 6: 3D modely klapkových uzávěrů Obr. 7: Dispoziční výkresy klapkových uzávěrů V projektu Lavey jsem pracoval na 3D modelu klapkových uzávěrů, tvorbě výkresů pro poptávku dopravy, ocenění zařízení a na výkresové dokumentaci pro nabídku zařízení. 4

5 2.3 Pevnostní výpočty V rámci stáže jsem se podílel na pevnostních výpočtech jednotlivých částí klapkových uzávěrů. Jako například otočného tělesa, nazývaného jako čočka. V tomto případě se klapkový uzávěr dimenzoval na havarijní stav, kdy otočné těleso zavírá do plného průtoku vody v potrubí. Následující obrázky zobrazují jednu z důležitých výpočtových úloh. Otočné těleso Ovládací čep Ovládaný čep Kolíky Obr. 8: 3D model otočného tělesa klapkového uzávěru rozložený stav Obr. 9: Znázornění okrajových podmínek 5

6 Obr. 10: Síť konečných prvků Obr. 11: Napětí Von Mises Původní tvar Deformovaný tvar Obr. 12: Výsledné statické posunutí (několikanásobné zvětšení) 6

7 V tomto případě bylo provedeno hodnocení pevnosti podle evropské normy pro netopené tlakové nádoby ČSN EN Pro vytvoření 3D modelu a kontroly pevnosti byl použit program SolidWorks Uložení čepů Jednou z důležitých částí klapkového uzávěru je uložení čepů. V této konstrukční části se kromě vysoké pevnostní předpokládá i dobré utěsnění. Způsob konstrukčního provedení se zpravidla liší. Záleží na zadaných parametrech a požadavcích zákazníka. V tomto projektu jsem se podílel na tvorbě výkresové dokumentace sestav i výrobních výkresů jednotlivých částí uložení čepů. Obr. 13: Sestava uložení čepů pro klapkový uzávěr Reisseck II 3 ZÁVĚR V první fázi své stáže jsem se seznamoval s chodem kanceláře a s technickým řešením klapkových uzávěrů. Poté jsem pracoval na jednotlivých zadaných projektech a v průběhu jsem narážel na jednotlivé technické problémy, které bylo nutné řešit. Všechny mnou vytvořené modely, výkresy atd. byly použity pro další zpracování a výrobu jednotlivých zařízení. Pracovní stáž byla pro mne velice přínosná a mohl jsem využít znalosti získané v rámci studia na VUT Brno. 7

8 Poděkování Příspěvek byl realizován za finančního přispění Evropské unie v rámci projektu Partnerství v oblasti energetiky, č. projektu: CZ.1.07/2.4.00/ Literatura [1] NECHLEBA, M. Vodní turbíny, jejich konstrukce a příslušenství. Vydavatelství SNTL, Praha 1962, 672 s. [2] VLACH, E. Výpočty klapkových uzávěrů, ČKD Blansko Holding a.s., 222 s. [3] ŠEVČÍK, V. Hydraulické ovládání klapkového uzávěru. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Jan Brandejs CSc. [4] MANESCU, T. S. PRAISACH, Z.I POMOJA, F. AFRONIE, E.M STROIA, M. D. Streses and Displacement FEM Analysis on Biplane Disk of Butterfly Valves, Romania, ISBN: [5] SVOBODA, P. BRANDEJS, J. DVOŘÁČEK, J. PROKEŠ F. Základy konstruování, CERM Brno, 2009 [6] SHIGLEY, J. E. MISCHKE, Ch. R., BUDYNAS, R. G. Konstruování strojních součástí. Překlad 7. Vydání, VUTIUM, Brno 2010, 1186 s. [7] [online] 2013 [cit ]. Dostupné z www: < /> [8] [online] 2013 [cit ]. Dostupné z www: < [9] [online] 2013 [cit ]. Dostupné z www: < Keywords CONTRIBUTION TITLE IN ENGLISH Butterfly valve, safety equipment, stress analysis. Summary This article is dedicated to the work placement in a company ČKD Blansko Holding, a. s. The article describes the work on individual projects. 8