NULL Konwell
 
CASE: Varolevy hajoaa liian usein
Eräältä asiakkaaltamme oli murtunut neljä viidestä varolevystä jo koeajovaiheessa. Odotukset viimeisen levyn ehjänä pysymisestä olivat vähäiset. Tämä blogi kertoo juurisyyn metsästämisestä, jossa yhdistetään prosessi-, laite- ja höyryosaaminen.

Yleistä

Tuoteportfoliomme on kasvanut turvallisuuslaitteiden osalta viime vuosina kovasti. Esimerkiksi turvalukot, liekinestimet ja hengitysventtiilit ovat jo tärkeä osa tuoteportfoliotamme. Konwellin perustamisesta asti varolevyt ovat olleet keskeinen osa turvallisuuslaitteidemme ryhmää. Hiljattain asiakkaani kohtasi ongelman, jonka ratkaisussa piti hyödyntää laite- että höyryjärjestelmäasiantuntijuutta.

Ongelma

Olin toimittanut asiakkaalleni uuden projektin yhteydessä viisi kappaletta varolevyjä autoklaavin yhteyteen. Käyttöönottovaiheessa asiakkaamme otti vielä yhteyttä ja halusi pikatilauksella lisää levyjä. Urgent Manufacturing Service mahdollistaa levyn valmistamisen seuraavaksi työpäiväksi (+kuljetus 1 pv), normaalin noin kuuden viikon toimitusajan sijaan. Myyjänä tietysti kiinnostuin, mistä lisätarve tässä vaiheessa johtui.

Aloimme käymään asiaa läpi ja kävi ilmi, että levyn metalliosa oli hävinnyt järjestelmästä, vaikka levyn pitäisi olla sirpaloitumaton (kuva 1). Asiakkaan epäilyksenä oli mahdollinen väärä materiaalivalinta, jolloin metalli olisi päässyt syöpymään. Asiakas ihmetteli myös lipan taipumista vaikka se on uudessa levyssä suorassa.

 

Kuva 1. Ehjä ZOOK RA8 ja rikkoutunut RA8. Murtumisenergian vastaanottava lippa taipunut.

Syntyneessä imploosiossa, eli käänteisessä räjähdyksessä, tilavuus muuttuu millisekunneissa

Varolevy on varoventtiilin alla. Varolevyn alle tulee ns. höyrypuulauslinja. Puulaushöyry tulee neulaventtiilin läpi hyvin pienestä virtausaukosta. Lisäksi tätä neulaventtiiliä kuristetaan puulausvaiheessa. Yhdelinja menee klaavin sisään, mikä nähdään kuvassa 2. 

Pohdimme mahdollista vahingon aiheuttajaa. Nestemäinen väliaine, joka oli tiedossa jo levyjen hankkimishetkellä, ei voinut syövyttää levyä. Myös levyä vasten oli jatkuvasti kaasukerros ja levy oli suunniteltu murtumaan kaasun paineennoususta (Zookin malli murtuu myös nesteen paineen noususta). Lisäksi levyn pitäisi kestää myös täysi alipaine (lue lisää varolevyvalinnan perusteista). Trendien mukaan klaavin paine ei ollut heitellyt. Pohdimme kannattaako asiakkaan asentaa viimeistä levyä paikoilleen, jos edelliset neljä levyä eivät ole kestäneet hetkeä kauempaa?

Syy

Vian syy ratkeaa, kun vaihdetaan hattua höyry- ja lauhdeasiantuntijaksi.

Höyryhän sisältää ilmanpaineessa noin kuusi kertaa enemmän energiaa kuin vesi. Höyry luovuttaa energiamääränsä noin kolme kertaa vettä tehokkaammin ja ennen kaikkea vie massayksikköä kohden noin 1600 kertaa enemmän tilaa. On siis syytä pohtia puulausta ja heti sen alussa tapahtuvia ilmiöitä. Venttiilin avautuessa kylläinen höyry virtaa ”kylmään” putkeen. Kylläinen höyry luovuttaa energiasisältönsä ja lauhtuu vedeksi, jolloin tilavuus pienenee merkittävästi. Tämä ei vielä aiheuta vaurioita, mutta on lähtölaukaus vaurioille (kuva 3). Lauhtumisen luoma tilavuuden pieneneminen voitaisiin korvata tuorehöyryllä, mutta kuristetun venttiilin läpi ei ehdi virtaamaan riittävästi kylläistä höyryä. Näin ollen puulausputkeen syntyy alipaine, joka pyrkii tasaantumaan klaavin kautta. Syntyneessä imploosiossa, eli käänteisessä räjähdyksessä, tilavuus muuttuu millisekunneissa, jolloin alipaine vetää klaavista korvaavaa nestettä kiihdyttäen sille suuren virtausnopeuden. Veden virtauksen ensimmäinen pysäyttäjä olisi varolevy, mutta paineiskun synnyttämä hetkellinen paine on niin suuri, että alipaineen kestävästä varolevystä ei ole edes jarruttajaksi putkea pitkin syöksyvälle nesteelle. Tämäntyyppistä paineiskua kutsutaan vesikanuunaksi (water cannon). Ilmiö rikkoi levyn ja virtasi pois järjestelmästä muita jälkiä jättämättä. Koska puulausputken tilavuus on pieni, ei klaavissa tapahdu mitattavia muutoksia.  

Ratkaisu

Kuinka sitten estettäisiin nämä vesikanuunat? Helposti 😊 Laskemalla klaavin pintaa siten, että puulausputken pää ei ole enää nestepinnan alla. Tällöin putken paikallinen alipaine tasaantuu klaavin isosta ilmatilasta. Kokoonpuristuvana fluidina ilma ei nosta painetta varolevyä vasten kuten neste ja ongelmat vältetään. Asiakkaamme laski klaavin nestepintaa ennen viimeisen levyn asennusta ja sai prosessin käyttöön ilman ongelmia.

  • varolevyt