Drehschwingungen in Turbinen

Technische Phänomene in Gas- und Dampfturbinen

Als Drehschwingungen bzw. Torsionsschwingungen werden allgemein die Schwingungen eines Systems um einen rotatorischen Freiheitsgrad bezeichnet. Also zunächst linear elastische Schwingungen um die eigene Körperachse. Schwingungserscheinungen wie beispielsweise Drehschwingungen spielen in einer modernen Turbine, sei es Gasturbine oder Dampfturbine eine gewaltige Rolle. Die Entwicklung neigt heutzutage dazu, immer größere Turbinen mit einer höheren Effizienz zu konstruieren. Gleichermaßen steigt mit wachsender Größe und Komplexität einer Turbine auch der Einfluss von gefährlichen Schwingungszuständen auf die Sicherheit des gesamten Systems.

Netzinduzierte Torsionsbelastungen

Herausforderungen durch Drehschwingungen

Zu den größten Herausforderungen beim Betrieb einer Turbine zählen Frequenzschwankungen in der Netzversorgung, da diese das Entstehen erzwungener Drehschwingungen in der Hauptwelle einer Turbine begünstigen können. Genauer gesagt, entstehen diese Schwingungen durch unterschiedliche rückkopplungstechnisch induzierte Torsionsbelastungen der Turbine, des Kompressors und des Generators.

Die erzwungenen Drehschwingungen stellen genau dann eine Gefahr dar, wenn ihre Periode bzw. ihre Betriebsdrehzahl annähernd oder ganz mit der Periode der Eigenschwingungen des Systems zusammenfällt. In der Technik bezeichnet man dieses Phänomen als Resonanzkatastrophe. Ein ungedämpftes System reagiert auf jede noch so kleine Anregung von außen mit stark wachsenden Schwingungsausschlägen. Die zunächst elastischen Drehschwingungen werden zu Belastungen, die bis zum Bruch der Wellen der Turbine führen.

Mess- & Analysetechnik zum Schutz vor kritischen Betriebsbereichen

Unsere Lösung zur Messung von Drehschwingungen

Ein Mess- und Analysesystem, das die Eigenfrequenzen des Systems überwacht und dadurch den Betrieb außerhalb der kritischen Betriebsbereiche gewährleistet. In kritischen Situationen wird eine unmittelbare Sicherheitsabschaltung eingeleitet. Dadurch können kostspielige Schäden und Ausfälle verhindert werden.

Genau diese Anforderungen erfüllt das IFTA ArgusOMDS, unsere All–in-One Lösung in Verbindung mit dem prämierten AT2 Eingangsmodul und der Auswertungssoftware IFTA TrendViewer. Die individualisierbaren Systeme ermöglichen Winkel bezogene Auswertungen von Dreh- bzw. Torsionsschwingungen in Echtzeit. So können die unterschiedlichen Eigenfrequenzen der Dreh- bzw. Torsionsschwingungen der Turbine überwacht und dadurch gefährliche Schwingungszustände vermieden werden. Die integrierte Echtzeitanalyse leitet bei kritischen Betriebsbereichen unverzüglich notwendige Schutzmaßnahmen ein.

Praxiswissen zum Messaufbau bei der Messung von Drehschwingungen