Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mathematik überwacht Schwingungen in Kraftwerken

08.05.2003


Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik prräsentiert berührungslosen Drehmomentsensor auf der SENSOR in Nürnberg



Kraftwerke sichern unseren Energiebedarf. Egal ob diese Energie nun aus Wind, Wasser, Kohle oder einem anderen Rohstoff gewonnen wird, das Prinzip ist immer das gleiche: Aus Primärenergie wird elektrischer Strom gewonnen und dafür braucht man einen Generator, also eine rotierende Maschine, die mechanische in elektrische Energie umwandelt.

... mehr zu:
»ITWM »Kraftwerk »TorAn


Für den reibungslosen Arbeitsablauf eines Kraftwerks sollte zur Maschinendiagnostik unter anderem das Torsionsverhalten des Wellenstranges eines Turbosatzes stets beobachtet werden; Störungen im elektrischen Netz, in den Turbinen oder im Generator führen häufig zu kritischen Torsionsschwingungen der Welle und damit zur Schädigung oder langfristig gar Zerstörung von kritischen Wellenelementen wie z.B. den Wellenkupplungen. Da herkömmliche Torsionsmessgeräte an der Welle im Kraftwerk nicht verwendet werden können, hat das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM in Kaiserslautern gemeinsam mit einer Sensorik-Firma einen berührungslosen Drehmomentsensor entwickelt.

Das Messkonzept des Sensors basiert auf dem anisotropen magnetostriktiven Effekt in ferromagnetischen Wellenoberflächen. Dieser Effekt verursacht in Anhängigkeit von der Torsionsspannung an der Mess-Stelle eine unterschiedliche Permeabilität in Richtung der Druck- und Dehnspannungen. Mit dem Sensor wird die Permeabilitätsänderung gemessen, die in einem großen Messbereich proportional zur Torsionsspannung an der Wellenoberfläche ist. Darüber hinaus werden die maximalen Drehmomente und deren Frequenzen erfasst und die Materialermüdung durch Torsionsmomente berechnet. Die vom Sensor gelieferten Signale werden über eine Messkarte direkt verschiedenen Softwaretools für die weitere Analyse zur Verfügung gestellt.

Zunächst konfiguriert die Software TorStor die Messkarte für die Drehmomenterfassung, rechnet dann die Spannungen in Drehmomente um und speichert sie in Dateien mit einer Länge von jeweils 20 000 Datenpunkten ab. Der Benutzer kann wählen, welche Drehmomentverläufe gespeichert werden sollen. Das integrierte Visualisierungstool stellt die gespeicherten Drehmomentverläufe im Zeit- und Frequenzbereich dar. Zusätzlich erhält der Benutzer die numerischen Extremwerte der beobachteten Zeitreihe. TorFat analysiert die gemessenen Drehmomentverläufe und analysiert, ob ein relevanter Störfall vorliegt. Falls ja, führt die Software eigenständig eine Ermüdungsanalyse für die überwachte Komponente durch und addiert die Ergebnisse zu den bereits ermittelten Schädigungen. Die Erweiterung von TorFat ist TorAn, für das Online-Monitoring und die Schädigungsanalyse von rotierenden Maschinen an mehr als einer Systemkomponente. Basierend auf den Messungen der Torsionsmomente schätzt TorAn online die Drehmoment-verläufe an bis zu fünf Stellen im System. "Mit Hilfe moder-ner Mathematik reduziert TorAn die Anzahl der Sensoren auf ein Minimum und ermöglicht zudem die Torsionsanalyse an Komponenten, an denen man aufgrund technischer Restriktionen keine Sensoren positionieren kann.", so der Projektverantwortliche Dr. Andreas Wirsen über die Vorzüge von TorAn.

Der berührungslose Drehmomentsensor und die Softwarekomponenten wurden in Kooperation mit Prof. Stefan Kulig vom Lehrstuhl für Elektrische Maschinen, Antriebe und Leistungselektronik an der Universität Dortmund auf ihre Praxistauglichkeit getestet und werden bereits in mehreren Kraftwerken benutzt. Ihr Einsatzgebiet beschränkt sich aber nicht nur auf Kraftwerke; auch in Windkraftanlagen, Industrieanlagen, Schiffsdieseln oder Pumpen treten Torsionsschwingungen auf, die mit der Hard- und Software des ITWM überwacht werden können.

Das Fraunhofer ITWM stellt auf der SENSOR in Nürnberg (13. bis 15. Mai) aus; Sie finden uns in Halle3 am Stand A306.

Ilka Blauth | idw
Weitere Informationen:
http://www.itwm.fhg.de

Weitere Berichte zu: ITWM Kraftwerk TorAn

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Laser World of Photonics 2017: Abhörsicher kommunizieren mit verschränkten Photonen
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht EMO 2017: Smarte Lösungen für Produktionsoptimierung und Sägetechnologie
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften