Examensarbete - Design av ett trelagrat rotorsystem för experimentell validering av lastmodeller inom vattenkraft

Är du student och vill använda dina kunskaper för att bidra till verkliga lösningar inom energiomställningen? Hos oss får du möjlighet att genomföra ditt examensarbete nära verksamheten, tillsammans med erfarna specialister och med utmaningar där dina idéer och perspektiv kan göra skillnad.
Bakgrund
Vattenkraft har en låg klimatpåverkan och står för nästan hälften av Sveriges elproduktion. Vattenfall äger och driver cirka 125 storskaliga vattenkraftaggregat. Vattenkraften har en nyckelroll för att balansera elsystemet och den ökande mängden ej planerbar elproduktion har inneburit stora förändringar i vattenkraftens driftmönster. Att förstå och identifiera de laster som verkar på aggregatens komponenter är kritiskt dels för underhållsplanering men även för att säkerställa att nya och befintliga vattenkraftaggregat klarar av de ökade belastningarna till följd av förändrade driftmönster.
För att möta framtidens krav på tillförlitlig vattenkraft behövs utveckling av avancerade modeller samt experimentell validering av dessa modeller. Som ett led i detta arbete utvecklar Vattenfall R&D sin rotordynamiska testrigg för att möjliggöra realistiska försök och noggranna mätningar av laster i roterande system. Detta examensarbete utgör en central del av den utvecklingen.
Målsättning
Målet med examensarbetet är att utveckla ett rotorsystem till Vattenfall R&D:s storskaliga rotordynamiska testrigg för att möjliggöra experimentell validering av den modell Vattenfall R&D har utvecklat till syfte att bestämma krafter som verkar på vattenkraftaggregat. Arbetet omfattar utformning, dimensionering och analys av rotorsystemets dynamiska egenskaper, inklusive bestämning av styvhets- och dämpningsegenskaper, stabilitetsanalys samt simulering av systemets beteende under olika belastningsförhållanden.
Rotorsystemet utformas för att möjliggöra töjningsmätningar på roterande komponenter, vilka kan användas för att uppskatta de globala laster som verkar på systemet.
Examensarbetet omfattar bland annat att:
Beräkna dynamiska egenskaper hos radiella styrlager av typen tilting pad.
Identifiera relevanta belastningsnivåer för experimentell validering.
Utvärdera olika designlösningar och identifiera lämplig rotorgeometrier och lagerpositioner.
Utveckla koncept för att introducera laterala krafter och böjmoment i rotorsystemet.
Designa en mätuppställning för trådlös töjningsmätning på rotorn.
Genomföra stabilitetsanalyser och responssimuleringar av det föreslagna rotorsystemet.
Förslag på arbetsmoment
Litteraturstudie med fokus på:
Vattenkraftaggregat
Allmän teori rotordynamik
Allmän teori hydrodynamiska glidlager.
Vattenfall R&D:s modell för bestämning av krafter i vattenkraftsaggregat
Planering och strukturering av arbetet.
Samtal (exempelvis intervjuer) med Vattenfalls experter inom området.
Beräkning av lageregenskaper
Genomföra stabilitetsanalyser och identifiera kritiska varvtal för olika systemkonfigurationer.
Utföra responssimulering för att utvärdera systemets dynamiska beteendet.
Utveckla koncept för introduktion av belastning och identifiera lämpliga mät positioner.
Rapportskrivning och presentation av arbetet.
Vi söker en student som snart avslutar sina akademiska studier och som vill omsätta sina kunskaper i praktiken genom ett examenarbete hos Vattenfall. Du är även någon som identifierar sig med våra principer: Aktiv, Öppen, Positiv och Säkerhet.
Masterstudent inom maskinteknik, teknisk fysik eller annan relevant utbildning.
Genomför examensarbete på masternivå omfattande 30 högskolepoäng.
Goda kunskaper i svenska och engelska, både i tal och skrift.
Detta examensarbete är anpassat till en person.

Employment type
Contract

Work arrangement
Hybrid