Promaint-lehti 1/2024
Promaint-lehti on neljä kertaa vuodessa ilmestyvä teollisuuden ja tuotannon ammattilehti.
Promaint-lehti on neljä kertaa vuodessa ilmestyvä teollisuuden ja tuotannon ammattilehti.
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
TUTKIMUS<br />
Värähtelyanalyysi ja<br />
koneoppimismenetelmät<br />
Tulevaisuuden tavoitteet asettavat uusia<br />
vaatimuksia ja lisäävät epävarmuutta<br />
voimalaitosten koko elinkaaren osalta.<br />
Ne synnyttävät tarpeen kehittää uusia<br />
työkaluja ja menetelmiä laajasti. Värähtelyanalyysimenetelmiä<br />
on jo pitkään<br />
käytetty pyörivien koneiden rakenteellisessa<br />
kunnonvalvonnassa tarkkojen<br />
arvioiden saamiseksi sekä niiden senhetkisestä<br />
tilasta että jäljellä olevasta<br />
operatiivisesta käyttöiästä. Toisaalta<br />
lisääntynyt laskentateho ja teollisen internetin<br />
(IIoT) synty<br />
ovat muodostaneet<br />
pohjan toiminnan<br />
jatkuvalle seurannalle<br />
reaaliajassa – tai ainakin<br />
lähes reaaliajassa.<br />
Tässä yhteydessä värähtelyanalyysin<br />
(VA)<br />
ja koneoppimisen<br />
(ML) menetelmillä<br />
voidaan rakentaa<br />
tarkkoja ja tehokkaita<br />
tilantunnistusmalleja<br />
pyöriville koneille, kuten<br />
tässä tapauksessa<br />
on esitetty.<br />
Gensetin<br />
käyttötilan tunnistaminen<br />
Tämä artikkeli esittelee yksinkertaisia<br />
ja laskennallisesti kevyitä malleja moottori-<br />
ja generaattori-yksikön (genset)<br />
Värähtelyanalyysitekniikat<br />
ovat jo pitkään<br />
olleet kulmakivi<br />
tarkkojen arvioiden<br />
saamiseksi pyörivien<br />
koneiden kunnosta<br />
sekä niiden jäljellä<br />
olevasta operatiivisesta<br />
käyttöiästä.<br />
käyttötilan tunnistamiseen. Mallit on<br />
kehitetty osana Business Finlandin rahoittamaa<br />
DigiBuzz-tutkimusprojektia<br />
ja ne on kuvattu perusteellisesti YAMKtyössä<br />
[1]. DigiBuzzia johti LUT-yliopisto<br />
10/2019-01/2022. Yksi DigiBuzzin<br />
kumppaniyrityksistä, Wärtsilä Finland<br />
Oy, toimitti aineiston käyttötilan tunnistusmallien<br />
rakentamiseen. Aineisto<br />
koostuu Wärtsilä 20V31SG-gensetin<br />
eri vakiotehotasoilla sekä joissakin satunnaisissa<br />
vikatilanteissa mitatusta<br />
kiihtyvyydestä. Gensetit koostuvat polttomoottorista<br />
ja generaattorista. Niitä<br />
käytetään<br />
tyypillisesti<br />
sähkön tuottamiseen<br />
sähköverkkoon.<br />
Vaikka<br />
sähköverkoissa<br />
on<br />
vakiotaajuus,<br />
tehontarve<br />
vaihtelee.<br />
Sen takia<br />
gensetit<br />
käyvät vakionopeudella,<br />
mutta vaihtelevalla<br />
teholla.<br />
Sähköverkoissa on ajoittain häiriöitä,<br />
joista aiheutuu gensetin epänormaalia<br />
toimintaa. Wärtsilän tarjoama aineisto<br />
siis kattaa gensetin kiihtyvyysvasteen<br />
sen tyypillisellä toiminta-alueella.<br />
Jukka Junttila<br />
Jukka Junttila työskentelee tutkijana<br />
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:ssä.<br />
Hänellä on yli kymmenen vuoden<br />
kokemus pyörivien koneiden ja muiden<br />
dynaamisten mekaanisten rakenteiden<br />
rakenteellisista analyyseistä äärellisellä<br />
elementtimenetelmällä. Hän on myös<br />
törmännyt opintojensa aikana ja<br />
urallaan VTT:llä tutkimusaiheisiin,<br />
kuten polttomoottoriteknologiaan,<br />
kokeelliseen rakenneanalyysiin,<br />
topologian optimointiin, additiiviseen<br />
valmistukseen ja laserkeilaukseen.<br />
Viime vuosina hän on laajentanut<br />
osaamistaan massadataanalytiikan,<br />
koneoppimisen ja<br />
järjestelmäsimuloinnin aloille.<br />
Inertiavoimat ja kaasuvoimat<br />
Tässä artikkelissa käsitellyt käyttötilan<br />
tunnistusmallit perustuvat polttomoottorin<br />
toiminnan syklisyyteen. Mallien<br />
yleisenä oletuksena on, että gensetin<br />
dynaaminen käyttäytyminen vakiokuormituksella<br />
ja vakiopyörimisnopeudella<br />
ei muutu syklistä toiseen, ja että<br />
kuormituksen vaihtelu voidaan nähdä<br />
merkittävänä muutoksena dynaamisessa<br />
vasteessa. Newtonin ansiosta<br />
useimmat meistä tietävät, että kiihty-<br />
Kuva 1. Kaasuvoimien aiheuttama<br />
tangentiaalivoima kammentapissa eri<br />
kuormilla. (prosenttiosuus nimellistehosta).<br />
1/<strong>2024</strong> promaint 45
Change language