 Die Entwicklung von modellbasierten Methoden zum testgewichtslosen Auswuchten von flexiblen, gleitgelagerten Rotoren ohne Anwendung von Testgewichtssetzungen resultiert aus der Notwendigkeit, Kosten und Zeit beim Auswuchtprozess einzusparen. Durch die hohen Drehzahlen durchfährt der Rotor eine oder mehrere Resonanzen und kann daher nicht mehr als starrer Rotor behandelt werden, es müssen in mehr als zwei Wuchtebenen Ausgleichsgewichte gesetzt werden. In der Praxis werden gleitgelagerte, biegelastische Rotoren klassischerweise mit dem Einflusskoeffizientenverfahren gewuchtet. Im Falle großer Turborotoren, bei denen die einzelnen Testläufe mit Testgewichten unter Vakuum in Berstschutzanlagen durchgeführt werden müssen, ist der Wuchtprozess besonders aufwendig. Pro Wuchtebene ist je ein zusätzlicher Testlauf durchzuführen.
Mit modellgestützten Verfahren lässt sich der Wuchtvorgang auf einen einzigen Testlauf zur Bestimmung der Unwuchten beschränken. Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung und Erprobung eines modellgestützten Verfahrens zur Bestimmung der Unwuchten mittels Parameteridentifikationsmethoden. Die grundsätzliche Idee des testgewichtslosen Auswuchtens ist nicht neu. Jedoch ergeben sich beim hochtourigen, modalen Auswuchten von Rotoren Probleme, die aus den nichtkonservativen Eigenschaften der Gleitlager resultieren und auf drehzahlabhängige komplexe Moden führen. In der Praxis sind die drehzahlabhängigen Dämpfungen und Steifigkeiten meist nur ungenau bekannt und variieren zudem mit den Fertigungstoleranzen. Die Ungenauigkeiten dieser Daten führt auf Fehler in den berechneten Moden und damit zu schlechten Wuchtergebnissen. Im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren braucht man die genauen Eigenschaften der Gleitlager hier gar nicht zu kennen. Die Bewegung des Rotors in den Gleitlagern wird stattdessen gemessen und man erhält so Informationen über die Eigenschaften des Lagers auf messtechnischem Wege. Der Rotor wird rechnerisch von den Lagern gelöst und lässt sich als Subsystem ohne Gleitlager mit hoher Genauigkeit berechnen. Die Zusammenführung von Rechnung und Messung der Rotorbewegung führt auf Gleichungen zur Bestimmung der gesuchten modalen Unwuchten. Zur Erprobung des Identifikationsverfahrens wurde ein Versuchsstand aufgebaut, der im Design einer industriellen Wuchtmaschine für das hochtourige Wuchten von elastischen Rotoren gleicht. Der verwendete Rotor besitzt die dynamischen Eigenschaften eines typischen Verdichterrotors und wird bei Drehzahlen von bis zu 15.000 U/min betrieben. Die modalen Unwuchten wurden identifiziert und daraus die entsprechenden Ausgleichsmassen berechnet. Es ließ sich eine Reduktion der Amplituden von 95% nach dem Setzen der Ausgleichsmassen erreichen. |
