Berührungsloses Torsionsmonitoring

Torsionserfassung und -analysesysteme

Speziell die durch Netzfehlfunktionen, Netzinteraktionen oder Bedienfehler ausgelösten Torsionsschwingungen eines Turbosatzes führen zu einer Ermüdung von Wellenkomponenten und können sogar schwere mechanische Schäden auslösen. Letztere induzieren in einigen Fällen zusätzliche permanente Torsionsschwingungen in der Drehfrequenz und deren Harmonischen. Deshalb ist es notwendig, eine kontinuierliche Überwachung eines Antriebsstranges auf Torsionsschwingungen hin zu gewährleisten.

 

Kontinuierliche Überwachung auf Torsionsschwingungen

In den letzten Jahren haben wir die Softwaretools TorGrid, TorFat und TorAn entwickelt, die zusammen mit dem von uns exklusiv vertriebenen berührungslosen Drehmomentsensor jeweils ein Torsionserfassungs- und -analysesystem mit unterschiedlicher Komplexität bilden.  

Anwendungsbezogen erfassen wir mit dem jeweiligen System relevante Leistungen und Torsionsschwingungen zur Wechselwirkungsanalyse zwischen mechanischen und elektrischen Größen (TorGrid). Mit einem digitalen Zwilling prognostizieren und bewerten wir Torsionsschwingungen auch für unzugängliche Komponenten (TorAn). Gespeicherte Torsionsereignisse werden mit dem integrierten Tool TorVis im Zeit- und Frequenzbereich visualisiert. Neben dem Langzeitmonitoring sind sie auch erfolgreich zur Ermittlung von Torsionseigenfrequenzen und mechanischen Dämpfungskonstanten der Antriebstränge im Einsatz.

Unsere Systeme sind im Auftrag von Unternehmen weltweit in Kraftwerken installiert. Über den Kraftwerksbereich hinaus eignen sich unsere Systeme – prinzipiell zur Torsionserfassung und -analyse an Antrieben mit ferromagnetischer Wellenoberfläche. Insbesondere stellen unsere Systeme eine ideale Erweiterung von Condition-Monitoring-Systemen für viele Anwendungen dar. Gerne binden wir sie auch in Ihr Produkt ein.

Condition-Monitoring-Systeme bei uns am Fraunhofer ITWM

Die Aufgaben im Rahmen des Torsionsmonitoring von Antriebssträngen sind vielfältig.  Im Folgenden stellen wir die entwickelten Verfahren und Softwaretools für die verschiedenen Fragestellungen vor. Geliefert werden unsere Systeme mit einem induktiven Sensor zur berührungslosen Erfassung von Drehmomenten. Im Folgenden stellen wir unsere entwickelten Verfahren und Softwaretools vor:

TorGrid

TorGrid – Monitoring von Netzrückwirkungen auf konventionelle Energieerzeuger

Durch den signifikanten Anstieg der Einspeisung erneuerbarer Energien sowie die Ankopplung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung über Wechselrichter treten neuartige dynamische Effekte im elektrischen Netz auf. Insbesondere die Behandlung von bisher unbekannten Netzrückwirkungen auf die konventionellen Energieerzeugungseinheiten spielt hier eine Rolle.

Zum Monitoring der Netzrückwirkungen auf Kraftwerksturbosätze haben wir das Online-Monitoring-System TorGrid entwickelt. Dieses Messsystem ist in unterschiedlichen Ausbaustufen erhältlich

  • TorGrid – Basis erfasst synchron die Torsionsschwingungen des Wellenstrangs 
  • TorGrid – Generator überwacht die Torsionsschwingungen und die jeweils dreiphasigen Ströme und Spannungen am Generator 
  • TorGrid – Generator-Grid erfasst neben den Torsionsschwingungen und elektrischen Generatorgrößen auch die jeweils drei Ströme und Spannungen netzseitig am Transformator.  

Auf Basis intelligenter Trigger-Kriterien überwachen alle TorGrid-Versionen die Messsignale der Torsionssensoren und detektieren so Ereignisse, die der Benutzer als kritisch bewertet. Je nach Version speichert TorGrid neben den erfassten Messwerten von bis zu drei berührungslosen Drehmomentsensoren und den direkt gemessenen elektrischen Größen im Eventfall auch die aus diesen Messwerten bestimmten elektrischen Leistungen.

Mit TorGrid planen unsere Kundinnen und Kunden im Bereich der konventionellen Kraftwerke (u. a. Uniper Anlagenservice) ihre Revisions- und Serviceaktivitäten noch besser. Langfristiges Ziel ist es, die mit TorGrid erfassten Signale zur Kompensation der Netzrückwirkungen zu verwenden.

TorGrid lässt sich auch für Überwachung von Antriebssträngen mit elektrischen Motoren und damit für eine Vielzahl industrieller Anwendungen einsetzen.