Fanglager-Prüfstand

Der Fanglager-Prüfstand dient dem Zweck, durch einen gezielt herbeigeführten Ausfall der Magnetlagerung, einen Absturz der schnelldrehenden Schwungmasse in die Notfalllager, auch Fanglager genannt, zu erzeugen. Der Fokus liegt dabei auf dem Einsatz von konventionellen als auch planetaren Fanglagerbauformen. Untersucht werden das Absturzverhalten und die Haltbarkeit der Fanglagerung.

Bild: IMS

Der Stellvertreterprüfstand bietet eine optimale Umgebung, die bei einem Rotorabsturz hochbeanspruchten Fanglager in unterschiedlichen Bauformen zu testen. Bei dem Aufbau handelt es sich um einen Innenläufer, allerdings sind die rotordynamischen Eigenschaften ähnlich zu den Schwungmassenspeichern in Außenläuferbauform, die am IMS entwickelt wurden. Die Magnetlagerung besteht aus zwei radialen und einem axialen aktiven Magnetlager, angesteuert über einen Magnetlagerverstärker. Der Rotor wird mithilfe einer permanenterregten Synchronmaschinebeschleunigt und abgebremst. Mit der integrierten Sensorik werden Drehzahlen und Temperaturen der Fanglageraufgezeichnet, sowie die Kontaktkräfte zwischen Rotor und Fanglager gemessen, um Informationen über Reibung und Verschleiß zu gewinnen. Damit lassen sich Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit dieser mechatronischen Systeme in Zukunft steigern. Das Prüfstandskonzept zeichnet sich durch einen robusten und modularen Aufbau aus.

Durch Abstürze in verschiedene Fanglagerkonfigurationen können gezielt Einflussfaktoren auf die Wirbelbewegung des Rotors im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Fanglager ermittelt werden. Ziel ist die Validierung der Simulationsumgebung ANEAS, um mit dieser Fanglagerungen in verschiedensten Konfigurationen für neue Systeme auszulegen.

KoREV-SMS2

  • Untersuchung der Anzahl der Fanglagerelemente des planetaren Fanglagers auf das Absturzverhalten
  • Einfluss von verschiedenen Dämpfungselementen
  • Einfluss von Asymmetrien in der Geometrie sowie in den Dämpfungseigenschaften
  • Einfluss von Spalten und Schlitzen in der Fanglagerlaufbahn wie sie bei den Schwungmassenspeichern am IMS auftreten
  • Ermittlung von Kennwerten für die Lebensdauer von Fanlagern
Rotordrehzahl Max 21000 U/min
Rotordurchmesser, Fanglagerebene 220 mm
DN-Nummer 4600000
1. Biegeeigenfrequenz, Rotor 1469 Hz
Rotorgewicht 18 kg
Trägheitsverhältnis Jp/Ja 0,58
Antriebsleistung 25 kW
Umgebungsdruck 10-3 bis 10-5 mbar
Fanglagerspalt, planetar 250 µm
Magnetlagerverstärker Mecatronix AG Regelfrequenz 8 kHz
Schaltfrequenz 20 kHz
Acht unabhängige Leistungsverstärker
Antrieb Permanenterregte Synchronmaschine der Firma ATE
Datenerfassungskarten mit Labview Auswertung Temperatur-, Kraft-, Drehzahldaten
Wirbelstromsensor (Eddylab T2) Radiale Rotorposition
Induktiver Wegsensor (Balluf BAW0033) Axiale Rotorposition
Magnetischer Hallsensor (Allegro ATS667LSG) Drehdrehfrequenz Rotor
Drehfrequenz der Fanglagerlaufrollen
Temperaturfühler (PT100) Temperatur des Fanglageraußenringes
Halbleiter-Sensor (KTY84-130) Temperatur Wicklung Antrieb
Infrarot-Thermometer/Pyrometer (optris CT 3ML) Oberflächentemperatur Fanglagerscheibe
Kraftmesszelle (PCB 211B) Kraft zwischen Fanglagereinheit und Gehäuse
Druckmessgerät (Pfeiffer Vacuum Compact Full Range Gauge) Druck im Containment
DMS Normal- and Tangentialkräfte auf die Fanglagereinheiten