Praxisbeispiel: Überhöhte Schwingungswerte

An einer in sehr kurzer Bauzeit neu errichteten Turbine traten schon im Leerlauf bei ca. 3000 U/min erhöhte Schwingungen. Längerfristig waren erhebliche Schäden zu erwarten.

Turbine und Generator waren auf einer Betonplatte aufgestellt. Diese stützte sich wiederum über Federelemente auf einen Stahlrahmen. Die Rohrleitungen waren ohne Kompensatoren an die Turbine angeflanscht. Von ihnen sollten nach Betreiberangaben keine Spannungen in die Turbine geleitet werden. Die Komponenten waren mit einer starren Bolzenkupplung verbunden. Axiallager befanden sich im Kupplungsbereich und an der B-Seite (Nichtkupplungsseite) der Turbine. Das B-seitige Lager der Turbine war verschiebbar gestaltet, damit Längenänderungen der Turbine ausgeglichen werden konnten. Die kupplungsseitigen Lager beider Komponenten waren nicht direkt zugänglich. Sie wurden durch eine massive Abdeckung geschützt. Hierbei handelte es sich um Gleitlager in Zitronen-Bauform.

Mit Hilfe von detaillierten Schwingungsmessungen sollte die Ursache der erhöhten Schwingungen bestimmt werden.  


Details der Untersuchung

Nur bei einer Frequenz von 50 Hz, die der Drehzahl entsprach, wurden am Turbinenstrang in horizontaler Richtung erhöhte Schwingungswerte ermittelt. Die Amplituden der Schwingungen in vertikaler Messrichtung waren gegenüber den horizontalen nahezu bedeutungslos. Die Amplituden der 2-fachen der Maschinendrehzahl waren vergleichsweise gering. Da keine Resonanzgebiete am Turbinenstrang bei der Drehfrequenz gefunden wurden, war nach einem anderen Grund zu suchen, warum die Maschine so stark mit der Drehfrequenz in horizontaler Richtung ins Schwingen geriet.

Drehfrequente Schwingungen können auch von einer Unwucht, einer verbogenen Welle (Läufer) oder einem Winkelfehler in der Kupplung hervorgerufen werden. Eine Unwucht oder eine verbogene Welle erregen Kräfte, die in allen radialen Richtungen nahezu gleich groß sind. Aufgrund der vorhandenen Messergebnisse waren sie deshalb als alleinige Ursache für diese Schwingungserscheinungen nicht in Betracht zu ziehen.


Ergebnis der Untersuchung

Ein Winkelfehler brachte hingegen stark richtungsbezogene Kräfte mit der Drehfrequenz hervor.

Seitens des Herstellers wurde eine Ausrichttoleranz von 0,02 mm angegeben, wobei keine Angaben zum thermischen Wachstum des Turbinenstranges vorlagen.

Das Ausrichten der Turbine erfolgte im kalten Zustand. Ein unterschiedliches thermisches Wachsen der Maschinen infolge der erheblichen Temperaturunterschiede zwischen Generator und Turbine musste in Erwägung gezogen werden. Hinzu kamen mögliche Setzungserscheinungen im relativ frischen Beton.


Ermittelte Messergebnisse

Diese Messwerte wurden mit dem Vorgänger des A2140 ermittelt. Die Bewegungsanimation erfolgt durch Vibshape.