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Schwingungsanregung von Turbinenschaufeln und -läufern

Schwingungsanregung von Turbinenschaufeln und -läufern

Leitung:  Dr.-Ing. Lars Panning-von-Scheidt
E-Mail:  panning@ids.uni-hannover.de
Team:  M. Sc. T. Hoffmann, M. Sc. F. Jäger, M. Sc. K. Schlesier (Dynamik rotierender Maschinen)
Jahr:  2019

Eine robuste Möglichkeit zur Schwingungsanregung bildet der Einsatz von Permanentmagneten. Die Anregung eines bestimmten Knotendurchmessers kann hierbei gezielt über die Anzahl der um den Umfang verteilten Magnete realisiert werden. Durch Variation der Rotationsgeschwindigkeit ermöglicht dies eine einfachen Versuchsablauf zur Untersuchung mehrerer Schwingungsformen. Es können hohe Anregungskräfte eingestellt werden. Eine Messung der Schaufelkraft ist indirekt über die magnetische Feldstärke möglich. Obwohl bereits viele erprobte Anregungskonzepte existieren, ist die Weiterentwicklung und Innovation stets Gegenstand der Forschung. So wurde der patentierte elektromagnetische Anregungsmechanismus SINE entwickelt, um Nachteile im Anregungsspektrum bestehender Konzepte zu eliminieren. Die gesamte Anregungsenergie kann in exakt definierte Schwingungsformen einer Turbinenschaufel eingebracht werden. Zur Erzeugung hochpräziser Erregerspektren bei stationären Messungen kommt die akustische Anregung zur Anwendung. Der Vorteil des Systems besteht in der vollständig berührungslosen Anregung und in der äußerst präzisen Steuerung von Frequenz und Phase. Für jeden Lautsprecher wird dabei ein individuelles, nahezu monoharmonisches Signal erzeugt. Durch die gezielte Einstellung und Variation des Phasenunterschiedes an jedem Lautsprecher kann eine für Laufschaufeln typische stationäre oder transiente umlaufende Anregungswelle generiert werden. Neben Experimenten steht auch die Simulation der Erregermechanismen im Fokus, um stets eine genaue Vorhersage über auftretende Krafteinleitungen treffen zu können.