Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorBarnoush, Afrooz
dc.contributor.authorSeljevold, Cato
dc.date.accessioned2019-10-15T14:01:12Z
dc.date.available2019-10-15T14:01:12Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2622351
dc.description.abstractFor å redusere lydnivået, forårsaket av et bleed air system i eksoskanalene til gassturbiner installert på olje- og gassplattformer, har Mjørud AS utviklet en diffusor. Denne diffusoren ble designet for å redusere hastigheten og trykket til luften som blir sendt ut fra bleed air systemet og inn i eksoskanalen, siden lydnivået i eksoskanalene oversteg grenseverdiene i NORSOK's standarder. Under inspeksjon av tidligere iterasjoner av diffusoren ble det avdekket enkelte skader, inkludert sprekker i sveiser og brudd i enkelte komponenter i diffusoren. Prosjektfilene til Mjørud AS som omhandler diffusoren ble samlet opp og sammenstilt for å få en bedre forståelse av problemene som hadde blitt oppdaget ved de tidligere iterasjonene av diffusoren, samtidig som filene ble brukt til å lage en FEM modell for å analysere utmattelse i diffusoren. For å utføre utmattelsesanalysen ble det laget to FEM modeller. En CFD modell av luftdomenet ble laget for å analysere luftstrømmen i diffusoren, og for å samle sammen trykkdata som ble videre brukt i utmattelsesanalysen. En standard eksplisitt modell av diffusoren ble laget i Abaqus ved å gjenskape produksjonsmodellen brukt av Mjørud AS. Denne modellen måtte modifiseres for å gi diffusoren egenskaper som korresponderte med den virkelige diffusoren. Materialdata for både luft og 316 stål ved økt trykk og temperatur måtte hentes inn siden diffusoren står i en eksoskanal med temperatur på opp til 400 grader Celsius og luften som kommer inn i diffusoren har et trykk på inntil 23 bar. Materialegenskapene til 316 stål var ikke lett tilgjengelig for slike høye temperaturer, og måtte dermed skaffes fra andre kilder og, for enkelte materialegenskaper, ekstrapoleres fra tidligere arbeid som omhandlet 316 stål. Grensen for hva som var mulig å utføre både i Abaqus og med datamaskinen som ble brukt i denne oppgaven ble møtt, siden FEM modellene ble mer komplekse enn først antatt. Dette medførte at modellene måtte forenkles for å kunne utføre analysen, der den mest betydelige forenklingen inkluderte å utelate sveisene i diffusoren. Levetiden til de forskjellige komponentene ble beregnet i løpet av analysen, der komponenten med den korteste levetiden var topplaten. Levetiden til denne komponenten var 513,6 år før den ville oppleve utmattelsesbrudd. Siden levetiden til komponentene ikke er realistiske, blir begrensninger i modellen diskutert, og en rekke forbedringer blir foreslått. Siden sveisene ble utelukket fra analysen, er det en mulighet for at levetiden til sveisene vil være kortere enn levetiden til topplaten, og dermed anbefales det å utføre en levetidsanalyse av sveisene i videre arbeid.
dc.description.abstractIn order to reduce noise generated from a bleed air assembly in the exhaust ducts of gas turbines installed on oil- and gas platforms, a diffusor has been developed by Mjørud AS. This diffusor is designed to reduce the pressure and speed of the air being ejected by the bleed air assembly into the exhaust ducts, as the noise levels in the exhaust ducts exceeded NORSOK standards. Some problems regarding previous iterations of the diffusor has been encountered, including cracks in the welds and breaking of some components in the diffusor. The project files of Mjørud regarding the diffusor were collected and organised in order to get a better understanding of the problems encountered with the previous iterations of the diffusor, and to be able to create a FEM model for fatigue life analysis. In order to perform the fatigue life analysis of the diffusor, two FEM models were created. A CFD model of the air domain was created in order to evaluate the airflow in the diffusor and to collect pressure data, which was further used for the fatigue life analysis. A standard explicit model of the diffusor was created in Abaqus by recreating the production model used by Mjørud AS. This model had to be modified in order to give the diffusor the intended properties corresponding to the real-world diffusor. Material data for both air and 316 steel had to be obtained for elevated temperatures and pressures, as the environment where the diffusor is placed has a temperature of 400 degree C and the air entering the diffusor has a pressure of up to 23 bar. The material properties of the 316 steel was not readily available for such elevated temperatures and thus had to be obtained from different sources or extrapolated from previous work regarding 316 steel. Limits to the usability of both Abaqus and the computer used for this analysis were encountered, since the models became more complex than first envisioned. This situation warranted some simplifications of the models in order to perform the analysis. The most prominent of these simplifications were the omission of the welds of the diffusor. The fatigue life of the different components were determined during the analysis, where the component with the lowest fatigue life was found to be the top plate, which would last for 513.5 years before failure. As the calculated fatigue life of the components is not realistic, limitations of the model are discussed, and a number of ways to improve it are proposed. As the welds were omitted from the analysis, it is possible that the fatigue life of the welds will be shorter than the fatigue life of the top plate, and a fatigue life analysis of the welds is recommended for future work.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleFailure Analysis of Diffusor System for Gas Turbines
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

FilerStørrelseFormatVis

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel