Theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Einsatz der Wirbelstromdämpfung zur Reduktion von Turbinenschaufelschwingungen

Autor: Jacob Laborenz

ISBN: 978-3-944586-79-3

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2014

Herausgeber der Reihe: Jörg Wallaschek

Band-Nr.: IDS 03/2014

Umfang: 175 Seiten, 40 Abbildungen

Schlagworte: Dampfturbine, Schaufelschwingung, Wirbelstromdämpfung, Seltenerdmagnet, Finite-Elemente-Methode

Kurzfassung: Turbinenlaufschaufeln sind mechanisch hochbelastete Maschinenelemente. Bedingt durch die hohe statische Last durch Fliehkräfte sind nur geringe schwingungsinduzierte mechanische Wechsellasten zu tolerieren, um ein Versagen auszuschließen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung eines Wirbelstromdämpfungskonzepts zur Minderung von Schaufelschwingungen. Dabei werden Permanentmagnete und elektrisch leitfähige Platten so in die Beschaufelung integriert, dass im Fall von Schwingungen Wirbelströme in den Platten induziert werden. Durch diese Ströme findet eine Wandlung von Schwingungsenergie in Wärme statt, sodass eine Reduktion der Schwingungsamplitude eintritt. Es wird ein Berechnungsverfahren zur Schwingungsanalyse von Titan- und Stahl~schaufeln mit Wirbelstromdämpfern entwickelt, basierend auf der Finite-Elemente-Methode im Zeit- und Frequenzbereich. Anhand von Simulationen für eine Niederdruckendstufenschaufel wird das Dämpfungs~potenzial analysiert und der Einfluss verschiedener Parameter untersucht. An Modellschaufeln werden experimentelle Analysen des Dämpfungskonzepts durchgeführt und das Berechnungsmodell validiert.