Automatische Auswuchtstrategie für einen magnetgelagerten elastischen Rotor mit Auswuchtaktoren

Die Forderung nach immer leistungsfähigeren, sicheren rotierenden Maschinen mit möglichst geringen Lärmbelästigungen, Vibrationen, Ausfallzeiten und höheren Betriebsdrehzahlen hat in den letzten Jahren den Wunsch nach immer wirtschaftlicheren und effizienteren Schwingungsminderungsmaßnahmen verstärkt. Da die Unwuchten die Hauptanregungsmechanismen bei rotierenden Maschinen sind, widmet sich ein Großteil der Forschungsarbeiten zur Minderung von Rotorschwingungen den Methoden und Konzepten zur Optimierung der Auswuchtprozeduren, weil man mit den herkömmlichen Auswuchtverfahren an die Grenzen stößt. In diesem Beitrag wird eine innovative automatische Auswuchtstrategie vorgestellt, mit derer Hilfe aufwendige und hohe Personalkosten während des Wuchtprozesses gespart und zugleich der Wuchtprozess, die Laufruhe und letztendlich die Effizienz der rotierenden Maschine optimiert werden. Die vorgestellte Strategie basiert auf der Kombination von drei aktiven Systemen: aktive Magnetlager (AML), aktive Auswuchtsysteme (AA) und aktive Antriebseinheit (AE). Sie erlaubt durch eine übergreifende Ansteuerung der drei aktiven Systeme, neben der vollständigen Automatisierung des Wuchtprozesses, eine kontinuierliche Unterdrückung der drehsynchronen Schwingungen in den Messebenen im gesamten Drehzahlbereich unter einer definierten Schranke bis zur Betriebsdrehzahl. Simulationsergebnisse und Experimente an einem aufgebauten Prüfstand mit einer elastischen Niederdruckwelle eines Triebwerkes validieren die Machbarkeit und Effizienz der Strategie.

Vibrations mostly caused by mass-unbalance reduce the reliability, the operational safety, the life cycle and the operating speed of rotating machinery. This leads to costly outages and unscheduled maintenances. Commonly used offline balancing processes are very expensive for the machine user. To reduce these costs and to maintain the vibration level at all sensor planes under a tolerance value up to the operating speed, a complete automatic balancing strategy is proposed. It is based on the combination of the active magnetic bearings, the active balancing devices, and the drive motor and is applied to a flexible low pressure shaft of a helicopter engine test rig. Simulation and experimental results validate the efficiency of the proposed strategy.