Schwingungen in rotierenden Maschinen III: Referate der Tagung an der Universität Kaiserslautern

320 Pages·1995·13.11 MB·German

by  I. F. Santos (auth.), Prof. Dr.-Ing. Horst Irretier, Prof. Dr.-Ing. Rainer Nordmann, o. Prof. Dr.-techn. Helmut Springer (eds.)

Horst Irretier / Rainer Nordmann / Helmut Springer (Hrsg.)
Schwingungen in
rotierenden Maschinen III
..___-- Aus dem Programm _________ __...
Mechanik
Mathematische Grundlagen
der Technischen Mechanik I:
Vektor- und Tensoralgebra
von R. Trostel
Einfuhrung in Theorie und Praxis
der Zeitreihen- und Modalanalyse
von H. G. Natke
Elemente der Mechanik III: Kinetik
von O. Bruhns / Th. Lehmann
Schwingungen in rotierenden Maschinen 1
von H. Irretier, R. Nordmann und H. Springer (Hrsg.)
Schwingungen in rotierenden Maschinen II
von H. Irretier, R. Nordmann und H. Springer (Hrsg.)
Schwingungen in rotierenden Maschinen III
von H. Irretier, R. Nordmann und H. Springer (Hrsg.)
"'----Vieweg-------------------'
Horst Irretier . Rainer Nordmann
Helmut Springer (Hrsg.)
Schwingungen
in
rotierenden Maschinen III
Referate der Tagung an der
Universitat Kaiserslautern
I I
VI.Wag
Herausgeber des Bandes:
Prof. Dr.-Ing. Horst Irretier
Institut fUr Mechanik
Universitat GH-Kassel
MonchebergstraBe 7
D-34125 Kassel
Prof. Dr.-Ing. Rainer Nordmann
Arbeitsgruppe Maschinendynamik
Universitat Kaiserslautern
Erwin-Schrodinger-StraBe
D-67663 Kaiserslautern
o. Prof. Dr.-techn. Helmut Springer
Institut fUr Maschinendynamik
und MeBtechnik
Technische Universitat Wi en
Wiedner HauptstraBe 8-10
A-1040 Wien
Dieses Buch enthalt die Referate der Fachtagung "Scbwingungen in rotierenden Mascbinen"
yom 2.-3. Marz 1995 an der Universitat Kaiserslautern.
Aile Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn VerJagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 1995
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1995
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Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschiltzt. Jede Verwertung
auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zu
stimmung des VerJags unzulassig und strafbar. Das gilt insbesondere fUr
VervielfaItigungen, Ubersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeiche
rung und Verarbeitung in elektronischen System en.
Gedruckt auf saurefreiem Papier
ISBN-13: 978-3-528-06655-0 e-ISBN-13: 978-3-322-83807-0
DOl: 10.1007/978-3-322-83807-0
v
Vorwort
Mit zunehmenden Anforderungen an rotierende Maschinen hinsichtlich groBerer Leistungs
dichten und Drehzahlen, sowie hoher Betriebssicherheit und VerfUgbarkeit spielen Fragen des
dynamischen Verhaltens solcher Maschinen eine wesentliche Rolle. Trotz einer langen Ge
schichte der Rotordynamik treten hnmer wieder neue Problemstellungen in Erscheinung, die
Gegenstand weiterfiihrender Forschung in Theorie und Praxis sind. Hier sind insbesondere die
aktuellen Forschungsgebiete der Stabilitatsanalyse, der aktiven und passiven Lagerung, der
experimentellen Analyse mit den modemen Richtungen der Parameteridentifikation und
Modal-Analyse sowie die fUr die Praxis wichtigen Entwicklungen zur Betriebsiiberwachung
und Schadensdiagnose zu nennen.
Zusammen mit einer Reihe von speziellen Problemen der Rotordynamik bildeten diese
Themenkreise den Inhalt der internationalen Tagung iiber "Schwingungen in rotierenden Ma
schinen" (SIRM), die unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Dr.-Ing. H. Irretier,
Kassel, Prof. Dr.-Ing. R. Nordmann, Kaiserslautem und Prof. Dr.-Ing. techno H. Springer,
Wien am 2. und 3. Marz 1995 an der Universitat Kaiserslautem durchgefiihrt wurde. Bereits
die ersten beiden Tagungen in Kassel (1991) und in Wien (1993) haben gezeigt, daB die
SIRM ein regelmaBiges Forum fUr Diskussionen zwischen Maschinenherstellern, Maschinen
betreibem und Vertretem der Wissenschaft bilden kann. Auch die dritte Veranstaltung in
Kaiserslautem fand emeut groBes Interesse, sowohl bei Ingenieuren der Praxis als auch bei
Wissenschaftlem an Hochschulen und Forschungsinstituten. Die Veranstalter sehen dies als
ein positives Zeichen fUr die weitere Entwicklung der SIRM-Tagung.
Der vorliegende Band umfaBt die 30 auf der Tagung in Kaiserslautem prasentierten Vortrage,
fUr die insgesamt 55 Autoren aus der Bundesrepublik Deutschland, aus Osterreich und der
Schweiz, sowie aus Tschechien, Brasilien, England und Rumamen verantwortlich zeichnen.
Die Gliederung der Beitrage entspricht den oben genannten Themenkreisen. Neben theore
tischen und experimentellen Forschungsergebnissen aus Hochschule und Industrie werden
auch mehr praxisorientierte Fragen der Betriebsiiberwachung und der Schadensdiagnose dis
kutiert.
Mit beispielhaftem Einsatz hat sich Herr Dipl. -Ing. A. Reister sowohl urn die Vorbereitung
dieses Tagungsbandes als auch urn die Organisation der Tagung selbst gekiimmert. Dabei
wurde er tatkraftig von Frau E. leblick und Herm 1. Klein unterstiitzt. Die Veranstalter
danken diesem Team sowie auch allen iibrigen Mitarbeitem der Arbeitsgruppe Maschinen
dynamik der Universitat Kaiserslautem fUr ihre wertvolle Mitarbeit. Besonderer Dank gebiihrt
auch dem Verlag VIEWEG Wiesbaden/Braunschweig fUr die angenehme Zusammenarbeit
und die Veroffentlichung dieses Bandes.
Kassel H.lrretier
Kaiserslautem R. Nordmann
Wien H. Springer
VI
INHALT
Passive und aktive Lagerung
I. F. Santos
Strategien fUr die ErMhung der Diimpfungsreserve von
kippsegmentgelagerten Rotorsystemen .............................. 3
o. Zahorec, M. Musil
Probleme parametrischer Schwingungen der elastisch gelagerten
Rotoren ..................................................... 13
R. Markert, G. Wegener
Dynamik von elastischen Rotoren in Fanglagem ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Betriebsftberwachung, Schadensdiagnose,
Schadensfallbeispiele
S. Bauer, F. Pfeiffer
Fehlerdiagnose von Luftfahrttriebwerken durch Mustererkennung von
Schwingungsspektren ........................................... 33
F. Herz
Risserkennung aus der Vibrationssignatur im Falle eines grossen
Turborotors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. .................. 42
,
S. Seibold, C.-P. Fritzen, D. Wagner
ModeUgestiitzte Verfahren zur Diagnose von Rissen in Rotoren 55
1. Woisetschliger, H. Iericha
Laserholographische Messung der Anderung des Schwingungs-
verhaltens von Gasturbinenschaufeln infolge Erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
D. Bloemers, M. Heinen, E. Kriimer, C. Wuthrich
Optische Oberwachung von Turbinenschaufelschwingungen im
Betrieb . . . . . •. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Inhalt VII
D. Sofiker, p.e. Millier
BetriebsubelWachung und Schadensdiagnose an rotierenden
Maschinen -Bewahrte Methoden versus neue modellbasierte
Ansiitze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
A. Leifeld, R. Schmidt
Schwingungsmonitoring und Schadensfriiherkennung bei
Wasserkraftwerken mit Hilfe von Zustandsbeobachtern 94
J. Strackeljan, D. Behr, A. Schubert
Anwendung eines neuen Konzepts zur vorbeugenden
MaschinenubelWachung mitte1s Fuzzy-Logik ......................... 96
B. Feuchte
Einige praktische Beispie1e zur Schwingungsdiagnose an rotierenden
Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . .. ............................... 106
Stabilitatsprobleme
F. Viggiano, J. Schmied
Torsionale Instabilitiit bei getriebegekoppelten Turborotoren 123
P. Wutsdorff
Stabilitiitsuntersuchungen an einem Kfihlgasradialgebliise 132
Experimentelle Analyse, Parameteridentifikation,
Modale Analyse
P. Schmiechen, D. J. Ewins
Erregung und Messung von WandelWellen in rotierenden
axisymmetrischen Strukturen ..................................... 145
M. Rades
Mixed Precession Modes of Rotor-Bearing Systems 153
I. Menz, R. Gasch
Instationiires Auswuchten starrer Rotoren 165
B. Domes, W. Giebmanns
Rotordynamische Auslegung eines hochtourigen Verdichterprfifstandes
mit verschiedenen Priiflingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
VIII Inhalt
D. Wiese
Beurteilung des Auswuchtzustandes elastischer Rotoren -weg von
Schwinggeschwindigkeitstoleranzen -hin zu modalen Restunwuchten 187
H. Behrens, U. Folchert, A. Menne, H. Waller
Identifikation nichtlinearer Systeme dmch bereichsweise lineare Modelle
am Beispiel hydrodynamischer Wandler und Kupplungen ............... 204
K. Kwanka
Ein neues Identifikationsverfahren fUr dynamische Koeffizienten von
Labyrinthdichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 216
R Zeillinger, H. KOttritsch, H. Springer
Identifikation von Dllmpfungskoeffizienten fUr Wiilzlager 225
H. Irretier, F. Reuter
Experimentelle Modalanalyse rotierender Laufriider 234
P. Forch, A. Reister, C. Giihler, R Nordmann
Modale Analyse an rotierenden Maschinen mittels Magnetlager 245
Spezielle Probleme der Rotordynamik
A. Tondt, H. Springer
Ein Beitrag zur Klassifizierung von Rotorschwingungen und deren
Ursachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 257
P. Stelter
Reibungsselbsterregte Torsionsschwingungen in Schneckenzentrifugen 268
J.A1thaus
Rotordynamische Problem.e und deren Beurteilung bei schnellaufenden
Verdichtergetrieben ............................................ 278
M. Ertz, A. Reister und R. Nordmann
Zm Berechnung der Eigenschwingungen von Strukturen mit periodisch
zeitvarianten Bewegungsgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 288
H. J. Holl, H. Irschik
Eine effiziente Substrukturmethode fUr transiente Problem.e der
nichtlinearen Rotordynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 297
D. Waldeck
Selbsterregte Schwingungen gekoppelter Rotoren 306
Inhalt IX
Referentenverzeichnis
Dr.-Ing. J. Althaus, BHS-Voith Getriebetechnik GmbH, Sonthofen
Dipl. -Ing. S. Bauer, Lehrstuhl B fur Mechanik, TU Miinchen
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. D. Behr, Inst. f. Technische Mechanik, TU Clausthal
Dipl.-Ing. H Behrens, Mechanik, AG numerische Methoden, Ruhr-Universitat Bochum
Dr.-Ing. D. Bloemers, RWE-Energie AG, KC-TP, Essen
Dr.-Ing. B. Domes, BMW Rolls-Royce GmbH, ED-3, Dahlewitz
Dipl.-Ing. MErtz, AG Maschinendynamik, Universitat Kaiserslautern
Prof. Dr. D. J. Ewins, Centre of Vibration Engineering, Imperial College of Science,
Technology and Medicine, London
Dr.-Ing. B. Feuchte, Bently Nevada GmbH, Maschinen Diagnose Service, Neu-Isenburg
Dr.-Ing. U. Folchert, Mechanik, Arbeitsgruppe numerische Methoden, Ruhr-Universitat
Bochum
Dipl.-Ing. P. F6rch, AG Maschinendynamik, Universitat Kaiserslautern
Prof. Dr.-Ing. c.-P. Fritzen, Inst. f. Mechanik u. Regelungstechnik, Universitat-GH Siegen
Prof. Dr.-Ing. R Gasch, lust. f. Luft-und Raumfahrt, TU Berlin
Dipl.-Ing. W. Giebmanns, BMW Rolls-Royce GmbH, EK-l, Dahlewitz
Dr.-Ing. M Heinen, RWE-Energie AG, KE-TM, Essen
Dipl.-Ing. F. Herz, ABB Kraftwerke AG, KWDX 5, Birr
Dipl.-Ing. H J. Holl, Inst. f. Technische Mechanik u. Grundlagen der Maschinenlehre,
Johannes-Kepler Universitat Linz
Prof. Dr.-Ing. H I"etier, lust. f. Mechanik, Universitat-GH Kassel
o. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H Irschik, Inst. f. Technische Mechanik u. Grundlagen der
Maschinenlehre, Universitat Linz
Prof. Dr. techno H Jericha, lust. f. Thermische Turbomaschienen und Maschinendynamik, TU
Graz
H K6ttritsch, SKF-Osterreich AG,Wien
E. Kramer, ABB Kraftwerke AG, KWSl, Baden
Dr.-Ing. K Kwanka, Lehrstuhl Thermische KraftanIagen, TUMiinchen
Dipl.-Ing,. A. Leifeld, ABB Management AG, CHCRC.Ul, Baden
Prof. Dr.-Ing. R Markert, lust. f. Mechanik n, TU Darmstadt
Dr.-Ing. A. Menne, Mechanik, Arbeitsgruppe numerische Methoden, Ruhr-Universitat
Bochum
Dipl.-Ing. L Menz, lust. f. Luft-und Raumfahrt, TUBerlin
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. P. C. Muller, Inst. f. Sicherheitstechnische Regelung-u. MeBtechnik,
Universitat Wuppertal
Dr.-Ing. M Musil, Lehrstuhl fur technische Mechanik,Slowakische TU Bratislava
Prof. Dr.-Ing. R. Nordmann, AG Maschinendynamik, Universitat Kaiserslautern
Prof. Dr.-Ing. F. Pfeiffer, Lehrstuhl B fur Mechanik, TU Miinchen
Prof Dr.-Ing. M Rades, Catedra De Rezistenta Materialelor, Universitatea Politehnica Din
Bucuresti, Bucuresti, Romania
Dipl.-Ing. A. Reister, AG Maschinendynamik, Universitat Kaiserslautern
Dipl.-Ing. F. Reuter, Inst. f. Mechanik, Universitat-GH Kassel
Dr.-Ing. L F. Santos, DPMDepartamento de Projeto Mecamco, UNICAMP Universidade
Estadual de Campinas
Dr.-Ing. R Schmidt, ABB Management AG, Baden
DipI. -Ing. P. Schmiechen, Centre of Vibration Engineering, Imperial College of Science,
Technology and Medicine, London
x
Inhalt
Dr.-Ing. J. Schmied, Turbocompressor Department, Sulzer Escher Wyss AG, Zurich
Dipl.-Ing. A. Schubert, DOW Stade Inc., Abt. PCCD, B8-11, Stade
Dipl.-Ing. S. Seibold, Lehrstuhl fUr Technische Mechanik, Universitat Kaiserslautem
Dipl.-Ing. D. S(j.ffker, Inst. f. Sicherheitstechnische Regelung-u. MeJ3technik, Universitat
Wuppertal
Prof. Dr. techno H. Springer, Inst. f. Maschinendynarnik und MeJ3technik, TU Wien
Dr.-Ing. P. Stelter, KIlO Humboldt Wedag AG, llI-FQ, Koln
Dr.-Ing. J. Strackeljan, Inst. f. Technische Mechanik, TU Clausthal
Prof. Dr.-Ing. A. Tondl, Prag
Dr.-Ing. F. Viggiano, Sulzer Escher Wyss AG, Turbocompressor Department, ZOrich
D. Wagner, Lehrstuhl fUr Technische Mechanik, Universitat Kaiserslautem
Dr.-Ing. D. Waldeck, Lehrstuhl Maschinendynamikl Schwingungslehre, TU Chemnitz -
Zwickau
Prof. Dr.-Ing. H. Waller, Arbeitsgruppe fur Numerische Methoden in der Mechanik und
Simulationstechnik, Ruhr-Universitlit Bochum
Dipl.-Ing. G. Wegener, Inst. f. Mechanik n, TU Darmstadt
Dipl.-Ing. D. Wiese, Carl Schenck AG, Abt. Auswuchtmaschinen, Darmstadt
Dr.-Ing. J. Woisetschlliger, Inst. f. Thermische Turbomaschinen und Maschinendynamik, TU
Graz
Dr. rer. nat. C. Wuthrich, ABB Turbosystems AG, ZXE-I, Baden
Prof. Dr.-Ing. P. Wutsdorff, MechanikI FB Maschinenbau, TFH-Gie6en
Doz. Dipl.-Ing. Dr. O. Ztthorec, Lehrstuhl fUr Technische Mechanik, Slowakische TU
Bratislava
Dipl.-Ing. R. Zeil/inger, Inst. f. Maschinendynamik u. MeJ3technik, TU Wien