EAAT beliefert die TU Darmstadt mit aktiven Magnetlager zum experimentellen Untersuchung von Pumpensystemen
Bereits seit Firmengründung beliefert die EAAT ihre Kunden mit maßgeschneiderten aktiven Magnetlagersystemen, sowohl für Forschungsaufgaben, als auch für den industriellen Einsatz, so jetzt auch die TU Darmstadt. Das Institut für Fluidsystemtechnik forscht zu Akustik, Schwingungen, Kavitation und Tribologie, um zielgerichtete Produktinnovationen im Bereich der hochflexiblen Pumpensysteme in den Markt zu bringen. Hierfür griffen die Wissenschaftler auf die aktive Magnetlagertechnik der EAAT zurück.
Ziel der Entwicklung hochflexibler Pumpensysteme ist es, den steigenden Anforderungen an Pumpen unter stark variierenden Betriebsbedingungen gerecht zu werden. Diese Bedingungen umfassen hohe Druckverhältnisse, Temperaturschwankungen und schwankende Fördermengen, wie sie beispielsweise in Dampfkraftwerken (Wasser-Dampf-Kreislauf, Kühlkreislauf sowie vor- und nachgelagerte Prozesskreisläufe) oder in chemischen und verfahrenstechnischen Prozessen auftreten. Im Fokus steht die Erhöhung der Flexibilität dieser Systeme bei gleichzeitiger Steigerung des Teillastwirkungsgrads sowie der Lebensdauer. Diese Anforderungen werden durch die Entwicklung von Pumpen mit erweitertem Teillast-Betriebsbereich, höheren Lastgradienten und gesteigerten Wirkungsgraden im Teillastbereich erfüllt. Solche Systeme sind insbesondere in flexiblen Gas- und Dampf-Kraftwerken, solarbetriebenen Dampfkraftwerken und industriellen Prozessen essenziell.
Ein zentrales Problem in Kreiselpumpen ist der durch Druckerhöhung erzeugte Axialschub auf den Rotor, der bei mehrstufigen Pumpen besonders ausgeprägt ist. Zur Entlastung der Axiallager und zur Reduktion von Verschleiß werden Axialschub-Entlastungseinrichtungen eingesetzt. Diese bestehen typischerweise aus einer Kombination aus axial und radial durchströmten Spalten (axiale Drosselstrecke, Radialspalt und Axialspalt). Durch diese Maßnahmen kann die Belastung auf das Axiallager reduziert, die Dimensionen des Lagers verkleinert und der Verschleiß minimiert werden. Der Einfluss solcher Entlastungseinrichtungen auf die Rotordynamik ist jedoch bislang wenig erforscht. Um diesen Einfluss zu charakterisieren, werden die Einrichtungen durch mechanische Elemente wie Steifigkeiten, Dämpfungen und Trägheiten modelliert, deren Parameter durch komplexe Strömungssimulationen oder experimentelle Untersuchungen ermittelt werden.
Für die experimentelle Untersuchung dynamischer Eigenschaften ist es notwendig, den Rotor im Ringspalt gezielt mit definierter Amplitude und Kreisfrequenz anzuregen. Dabei müssen sowohl die aufgeprägten Bewegungen als auch die daraus resultierenden Kräfte und Momente messtechnisch erfasst werden. Aktive Magnetlager bieten sich hier als ideales Werkzeug an, da sie eine präzise und kontrollierte Anregung ermöglichen. Im vorliegenden Projekt werden neue Magnetlager entwickelt und eingesetzt, die das bisherige, in die Jahre gekommene System ersetzen. Die neuen Lager zeichnen sich durch ihre gesteigerte Leistungsfähigkeit bei statischen und dynamischen Kräften sowie durch einen vergrößerten Luftspalt zwischen Rotor und Stator innerhalb der Magnetlager aus. Dieser größere Luftspalt erlaubt es, größere Verkippungen der Welle innerhalb der Axialschub-Entlastungseinrichtungen zuzulassen und deren Einfluss auf die Rotordynamik detailliert zu untersuchen. Zusätzlich wurde eine multifrequente Anregung in das System integriert, die die Messzeiten signifikant reduziert.