Selskapsbeskrivelse

Vi i Vattenfall er forpliktet til å gjøre det mulig å leve fossilfritt. For å lykkes, som et av Europas største energiselskaper, må vi først bli helt fossilfrie selv. Men det er ikke nok. For å bidra til et fossilfritt samfunn må vi gjøre mer enn bare å fokusere på bærekraftig energiproduksjon.

Bli med oss på veien mot et fossilfritt liv.

Om rollen

Power Climate Smarter living - det er vårt formål. Vi er på utkikk etter talentfulle studenter som kan hjelpe oss på vår reise mot en fossilfri hverdag. Å skrive en masteroppgave hos Vattenfall gir deg en unik mulighet til å bidra til vårt formål. Alt vi ber om er at du slipper løs superkreftene dine og deler energien din med oss.

Bakgrunn

Vannkraft har en relativt liten klimapåvirkning og står for nesten halvparten av Sveriges elproduksjon. Vattenfall eier og driver rundt 125 storskala vannkraftverk, hvorav omtrent halvparten er av typen kaplanturbiner. I disse enhetene kan løperens bladvinkel reguleres for å oppnå høy virkningsgrad ved varierende vannføring og fallhøyde. Den interne mekanismen som regulerer bladvinkelen, utsettes for en syklisk belastning som kan føre til utmatting hvis den er feil utformet.

Et av Vattenfalls store fokusområder innen vannkraft er å øke påliteligheten til kaplanturbinene. For å oppnå dette for en ny løper er det nødvendig med et relevant sett med krav som input til arbeidet med å verifisere styrken til den tiltenkte konstruksjonen. En forståelse av belastningen på kaplanturbinens kontrollmekanisme er avgjørende for å kunne formulere disse designkravene og dermed oppnå en tilstrekkelig lav sannsynlighet for feil i løpet av løpehjulets tekniske levetid.

Standardmetoden for å vurdere utmattingslevetiden til kaplanhjulets kontrollmekanisme er ved hjelp av akseptert spenningsbasert utmattingsanalyse. Spenningsvariasjonen i kritiske områder beregnes ved hjelp av FEM-analyse med en modell av løpehjulet som på ulike måter er idealisert i forhold til virkeligheten. Modellen brukes til å beregne et nominelt lastnivå i løpehjulet, og de innførte forenklingene og usikkerhetene tas deretter hensyn til ved å bruke sikkerhetsfaktorer på det beregnede lastnivået før den teoretiske utmattingslevetiden evalueres.

Mål

Målet med denne avhandlingen er å undersøke vanlige forenklinger og å kvantifisere effekten av å innføre dem. Arbeidet kan brukes som grunnlag for å validere rimeligheten av anvendte sikkerhetsfaktorer som brukes i dag. Eksempler på vanlige forenklinger er

• Lagerspill: Alle lagre er beskrevet med nominelle lagerspill. I virkeligheten vil lagerspillene variere (innenfor definerte toleranseintervaller), noe som fører til ubalanse i belastningen mellom komponentene i styringsmekanismen.
• Friksjon: Friksjonsegenskapene er beskrevet etter samme prinsipp for alle lagrene. I virkeligheten kan man forvente en viss variasjon mellom lagrenes egenskaper, noe som igjen gir opphav til en usikkerhet i de vurderte friksjonstapene og dermed belastningsnivåene. Dette aspektet kan også bidra til mulige lastubalanser mellom komponentene i reguleringsmekanismen.
• Treghetseffekter: Analysene utføres normalt med kvasistatiske analyser der treghetseffekter knyttet til akselerasjon av systemet neglisjeres. Komponentene i kontrollmekanismen er svært store og forbundet med svært høye massetregheter, noe som kan påvirke den estimerte lasten i enkelte situasjoner.
• Hydraulisk vannlast: Den hydrauliske lasten fra vannet anses å være kjent, men er alltid forbundet med en viss usikkerhet. Vannlasten bidrar til svært høye belastningsnivåer på lagrene som bærer de løpende hjulbladene. Disse lagerbelastningene, sammen med lagrenes friksjonsegenskaper, bestemmer de største friksjonstapene i løpehjulet og påvirker dermed indirekte belastningen på den interne reguleringsmekanismen. Med andre ord innebærer en usikkerhet i vannbelastningen i sin tur en usikkerhet i den estimerte belastningen på reguleringsmekanismen.

Foreslåtte arbeidstrinn

• Litteraturstudie med fokus på:
• Design, funksjon og drift av Kaplan-turbiner
• Last på den interne kontrollmekanismen i Kaplan-turbinen
• Metodikk for vurdering av utmattingslevetid
• Mekaniske egenskaper til vanlig brukte lagermaterialer
• Systematisk eksperimentell design, regresjonsanalyse og variansanalyse
• Håndtering av usikkerhet i inngangsdata for utmattingsvurdering
• Diskusjoner (f.eks. intervjuer) med Vattenfalls eksperter på området. Dette med sikte på å forstå usikkerheter i inngangsparametere
• Analysere effekten av vanlige forenklinger og antakelser basert på FEM-analyser i ANSYS Workbench og/eller egenutviklet kode
• Analysere effekten av vanlige forenklinger og antakelser basert på FEM-analyser i ANSYS Workbench og/eller egenutviklet kode.
• Evaluere den samlede effekten av forenklingene og utlede nødvendige sikkerhetsfaktorer
• Rapportskriving

Kravspesifikasjon

Vi ser etter deg som ønsker å jobbe mot fossilfrihet og som snart er ferdig med dine akademiske studier. Du er også en som identifiserer deg med våre prinsipper: Aktiv, Åpen, Positiv og Trygg

• Utdanning - Mastergrad i maskinteknikk eller tilsvarende med fordypning i ingeniørberegninger og styrke.
• Meget gode kunnskaper i svensk og engelsk

Ytterligere informasjon

• Oppdraget starter: 2025-01-13 eller etter avtale
• Bosted: Vattenfalls kontorer i Älvkarleby eller Solna.
• Søknad - en fil med CV og kopi av karakterer
• Siste søknadsdag er 2024-12-08
• Kontaktperson og veileder hos Vattenfall er Erik Isaksson, erik.isaksson@vattenfall.com, 070 388 10 67

Mangfold og inkludering - i alt vi gjør

Vi er overbevist om at heterogene team kan utkonkurrere homogene team. Men vi kan bare frigjøre og utnytte kraften i mangfoldet når alle føler seg inkludert.