A novel fugitive emission test device concept for extreme conditions
Loading...
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2023-06-12
Department
Major/Subject
Mechanical Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
63
Series
Abstract
The Earth’s average temperature has steadily risen over the past 100 years. Policymakers have enforced stricter regulations to compel industries to reduce their fugitive emissions in all sectors. In the process industry, approximately 60% of all fugitive emissions occur due to leaks in a valve stem seal. This thesis aimed to develop a new, more precise, reliable, and scalable device concept for assessing fugitive emissions from valve stem seals. This device concept would contribute to the future development of improved stem seals and reduce their contribution to industrial emissions. The study began with a general introduction to fugitive emissions and an overview of different valves and their stem-sealing methods. The reasons for seal leakage and resulting fugitive emissions were examined. Alternative stem sealing methods and pressure and temperature control methods were also presented. The device was based on a specific testing standard discussed in the thesis. Before the design phase, three different current test devices were presented, one of which served as the basis for the design. The systematic concept design approach was employed to develop three concepts aimed at addressing the research problem. The concepts were evaluated using a scoring method, and the best concept was selected for further development. The final mechanical design was created in the subsequent development phase, and the necessary components were chosen. The developed concept was compared to an existing device to ensure that it met the specified requirements. The application of the methods was successful, and the final concept met the established requirements. The work reinforces the notion that it is worthwhile to manufacture the proposed concept. The next steps involve planning the testing of the concept in a real-world environment and further refining the concept based on the obtained test results.Maapallon keskilämpötila on noussut tasaisesti viimeisen 100 vuoden aikana. Päättäjät ovat tiukentuneilla säädöksillä pakottaneet teollisuutta pienentämään omia hajapäästöjään kaikilla sektoreilla. Prosessiteollisuudessa noin 60 % kaikista hajapäästöistä syntyy venttiilien akselitiivisteiden vuodon takia. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää uusi tarkempi, luotettavampi sekä skaalattava laitekonsepti akselitiivisteiden hajapäästöjen tarkastelemiseen, jonka avulla voidaan jatkossa kehittää entistä parempia akselitiivisteitä ja siten pienentää niiden osuutta teollisuuden päästöistä. Tutkimuksen alussa esiteltiin hajapäästöt yleisesti ja käytiin läpi erilaisia venttiilejä sekä niiden akselitiivistystapoja. Tämän jälkeen tarkasteltiin syitä, miksi käytettävät tiivisteet vuotavat ja aiheuttavat hajapäästöjä. Lisäksi esiteltiin vaihtoehtoisia akselitiivistystapoja sekä paineen ja lämpötilan hallintakeinoja. Laite perustui tiettyyn testistandardiin, joka käsiteltiin työssä. Ennen suunnittelua esiteltiin vielä kolme olemassa olevaa testilaitetta, joista yhtä käytettiin suunnittelun perustana. Konseptien kehittämiseksi käytettiin systemaattista konseptisuunnittelua, jonka avulla luotiin kolme konseptia, jotka pyrkivät ratkaisemaan tutkimusongelman. Konseptit arvioitiin pisteytysmenetelmällä, ja paras valittiin jatkokehitykseen. Jatkokehityksessä tehtiin lopullinen mekaniikkasuunnittelu ja valittiin tarvittavat komponentit. Kehitettyä konseptia verrattiin olemassa olevaan laitteeseen ja varmistettiin, että se täyttää asetetut vaatimukset. Menetelmin soveltaminen onnistui hyvin, ja lopullinen konsepti täytti sille asetetut vaatimukset. Työ vahvistaa käsityksen, että kyseinen konsepti kannattaa valmistaa. Seuraavina toimenpiteinä on suunnitella konseptin testaaminen todellisessa ympäristössä ja jatkokehitetään konseptia saatujen testitulosten perusteella.Description
Supervisor
Salmi, MikaThesis advisor
Jalonen, AkiKeywords
fugitive emissions, valve, stem, extreme conditions, seal, design process
