Impulsventilatoren En kilde til bekymring? Kvalitet og levetid Erfaringer og forbedringsbehov

Transkript

1 Impulsventilatoren En kilde til bekymring? Kvalitet og levetid Erfaringer og forbedringsbehov Fagdag om varige konstruksjoner 12. februar 2013 Carl Lewin, CaCon

2 Bakgrunnsinformasjon og vurderinger HB 021 anbefaler 20 års levetid Levetidsbegrensende hovedproblemer Erfaringer fra Fretheim-, Korgfjell-, Byfjord- og Bømlafjord-tunnelene Kostnadstall fra Bømlafjordtunnelen Generell korrosjonsbeskyttelse Veien videre samtaler med SKF Planlagte tester Til ettertanke Lewin. CaCon 2

3 Levetidsbegrensende hovedproblemer Erfaringer fra Fretheim tunnelen undersøkelse av vifteblader - Viftebladene er slått av hovedsakelig sprøbrudd - Materialfeil i viftebladene 3 mm støpeporer - Korrosjon vaskemiddel? - Sprekker tegn til utmatning / vibrasjon Lewin. CaCon 3

4 Korgfjelltunnelen 2012 Foreløpige konklusjoner: Etter fire år 4 vifter havarerte samtidig Viftebladene er slått av sprøbrudd, årsak: Spaltkorrosjon i viftebladinnfestningen = designfeil (Teknologisk Institutt) Motorlagrene tørre mangel på smøremiddel Lewin. CaCon 4

5 Levetidsbegrensende problemer erfaring fra Byfjordtunnelen Bakgrunn: I 2000 etter 10 år ble samtlige vifter tatt ned for ny korrosjonsbeskyttelse av viftehus og viftebladene, samt utskifting av motor/motorlagre. I 2012 ble to vifter tatt ned for lagerskifte, en av disse er inspisert. Viftehus ingen tegn til korrosjon D.v.s. det er mulig å korrosjonsbeskyttelse viftehusene tilfredsstillende for å nå spesifisert levetid Lewin. CaCon 5

6 Levetidsbegrensende problemer erfaring fra Byfjordtunnelen Utblåsningsside: - Filiform- og pitting-korrosjon, inpingment og abrasjons-skader på den første 2/3 av overflaten - Mekaniske skader på fremside og ytre periferi. Innsugningsside: - Ingen tegn til korrosjon - Tydelige skader i front og ytre periferi påført på motsatt side Konklusjon: - Med dagens viftematerialvalg oppstår det korrosjonsskader og mekaniske skader som fører til ubalanse i viftehjulet = kortere levetid av motorlagrene Lewin. CaCon 6

7 Bømlafjordtunnelen i drift fra 2000 Skader Generelt: Få / ingen korrosjonskader på viftehus Viftegitter sterkt deformert og delvis borte korrosjon Biter slått av vifteblad Motorlagre problemer - vibrasjoner Lewin. CaCon 7

8 Bømlafjordtunnelen Årsaksanalyse Ujevn pittingkorrosjon og abrasjon (inpingmentskader) på viftebladene skaper ubalanse. Driftskarrakteristikk kort driftstid sakte rotasjon (p.g.a. trekk) -mange starter og kort driftstid (minutter!) = kort motorlagerlevetid! Lagrene er tørre smøremiddelet er borte (engangssmurte lagre) Lewin. CaCon 8

9 Bømlafjordtunnelen erfaringer og observasjoner: Vedlikeholdsoversikt samt With&Sohns prognoser: : 12stk ventilatorer overhalt lagerproblemer = 12,7 % av installert antall. Witt&Sohns prognosert lagerutskiftning: : 14 stk ventilatorer må skifte lager = 14,9 % av installert antall (3 stk. overhalt) : 26 stk ventilatorer må skifte lager = 27,7 % av installert antall Konklusjon i løpet av 17 år må 55,3 % av samtlige installerte ventilatorer tas ned for lagerskifte! Lewin. CaCon 9

10 Konklusjoner Kostnadstall fra Bømlafjordtunnelen Reparasjoner: Utskifting av motorer p.g.a. lagerskader Utskifting av defekte vifteblader Ny avbalansering av alle viftene Kost - kr / ventilator. Akkumulert reparasjoner til nå: kr predikert kost 2017 kr 4.6 mill Carl Lewin. CaCon 10

11 Vifteblader Aluminium støpelegering lav korrosjonsfasthet og sprøtt materiale Viftebladene kan gi ønsket levetid, men betydelig og ujevn korrosjon som over tid fører til ubalanse og betydelig økte påkjenninger på motorlagrene, spesielt i startfasen. Bladene skades av kontakt med partikler / gjenstander i luftstrømmen, som øker ubalansen Når store partikler / gjenstander treffer bladene oppstår brudd da støpelegeringer har liten duktilitet. Konklusjon: For å øke levetid av ventilatorene trengs en ny viftebladkvalitet som gir et betydelig mere robust vifteblad Lewin. CaCon 11

12 Oppsummering Ventilator kvalitet / levetid Byfjordtunnelen 10 års levetid viftehus og vifter - korrosjonsbeskyttet og skiftet motor/lagre Bømlafjordtunnelen etter 11 år 12,7 % nye motorer/lager (15 år 27% motor/lager) Korrosjon på vifteblader ubalanse -lagerskader Korgfjelltunnelen 4 vifter etter 4 år tørre lager korrosjonssprengning vifteblad brudd. 20 års levetid - utopi? Lewin. CaCon 12

13 Tanker knyttet til neste generasjon vifteblader: Vifteblader lages av et duktilt materiale for eksempel smidd aluminium En egnet korrosjonsbeskyttelse er nødvendig (kunnskap tilgjengelig) En egnet beskyttelse mot erosjonsskader (partikler i luften) [inpingment] må utvikles «helikopterrotortape» / Titan/stålforsterkning? Lewin. CaCon 13

14 Veien videre samtaler med SKF Hvis en ønsker års levetid MÅ det benyttes lagre som ettersmøres. Kulelager- og drifts-strategier - en strategi for vifter med kort brukstid, som i hovedsak rotere som følge av trekk i tunnelen - en strategi for vifter med høy brukstid. Muligens må det bestilles forskjellige typer motorlagre for disse to driftsmodi Lewin. CaCon 14

15 I Bømlafjord- og Karmøytunnelen gjøres følgende tester: Bømlafjord: På vifter nede for lagerskifte: Samtlige ventilatorer som overhales - skifte motor med lagre beregnet for ettersmøring Sette inn 3 ventilatorer med keramiske kuler i lagrene samt installasjon av smøringsautomat. Sammenligne / teste lukkede lagre, ettersmørbare lager og lagre med keramiske kuler m.h.p. 30 års levetid [kost nytte analyse]. Ny driftsstrategi med minimum 30 minutter kontinuerlig kjøring hver 30 dager for samtlige ventilatorer i Bømlafjordtunnelen. Korrosjons og abrasjons beskyttelse maling av aluminium viftedelene. Fjernet inntaksgitre 3 ventilatorer beskyttet viftebladkanter med «helikopter-tape» Lewin. CaCon 15

16 Karmøytunnelen: Sjaktventilatorene: 3 vifter med «helikoptertape» beskyttelse Ettersmørbare lagre i alle motorer Automatisk smøresystem 5 års fettbeholderkapasitet Vibrasjonssensorer måledata til Vegvokteren Motor korrosjonsbeskyttet i.h.t. klasse C5. Impulsventilatorene: Ettersmørbare lager i samtlige motorer En gruppe på 6 ventilatorer: automatisk smøresystem og vifteblader beskyttet med «Helikoptertape»; vibrasjonssensorer og dataoverføring til Vegvokteren Lewin. CaCon 16

17 Til ettertanke: Anbudsinformasjon - spesifikasjon av levetid dokumentasjon av levetid bør ikke ønsket levetid spesifiseres samt krav om dokumentasjon på at produktet oppfyller kravet / garantert levetid? (Både lager og vifteblad-kvalitet). Vedlikeholdsbehov krav til lange vedlikeholdsintervaller Dagens produsentgaranti på 6 måneder er det forenelig med ønske om års levetid? Hvorledes «luke ut» useriøs leverandører svarteliste? Trengs det en erfaringsdatabase? Lewin. CaCon 17

18 Til ettertanke, hvis vi ønsker 30 års levetid: Utvikling av neste generasjon Impulsventilatorer EU-prosjekt eller Vegvesen prosjekt eller?? Hvis Vegvesenet ønsker tunnelventilatorer med levetid under tak på 20 og helst 30 år når pris er det viktigste valgkriteriet, er det realistisk å forvente at leverandørene vil utvikle og tilby et slikt produkt uten at de presses til det? vil/bør SVV lage et prosjekt m.h.p. å finne riktige løsninger? er dette et potensielt EU-finansiert prosjekt med deltakere fra alle involverte parter: Ventilatorleverandører, el-motor og lager produsenter og Vegvesenet i flere land? Lewin. CaCon 18

19 Kilder: Witt&Sohn: Inspection of Jet Fans Bømlafjordtunnelen, June 2011 Carl Lewin: Undersøkelse av viteblad fra Fretheimtunnelen, 2012 SKF: Analyse av 6 lagre fra Bømlafjordtunnelen, September 2012 Caroline Holme, Teknologisk Institutt, Havariundersøkelser av tunnelvifte (Korgfjelltunnelen) januar, august, september 2012 Samtaler med SKF Lewin. CaCon 19

20 Takk for verdifulle råd, informasjon og diskusjoner til mine kolleger i prosjekt T-forbindelsen: Tor Kåre Austrheim Gunnar Lotsberg Knut-Stian Rimmereid Lewin. CaCon 20

21 Lewin. CaCon 21