Berührungsloses Torsionsmonitoring

TorGrid – Monitoring von Netzrückwirkungen auf konventionelle Energieerzeuger

Durch den signifikanten Anstieg der Einspeisung erneuerbarer Energien sowie die Ankopplung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung über Wechselrichter treten neuartige dynamische Effekte im elektrischen Netz auf. Insbesondere die Behandlung von bisher unbekannten Netzrückwirkungen auf die konventionellen Energieerzeugungseinheiten spielt hier eine Rolle.

Zum Monitoring der Netzrückwirkungen auf Kraftwerksturbosätze haben wir das Online-Monitoring-System TorGrid entwickelt. Dieses Messsystem ist in unterschiedlichen Ausbaustufen erhältlich

• TorGrid – Basis erfasst synchron die Torsionsschwingungen des Wellenstrangs 
• TorGrid – Generator überwacht die Torsionsschwingungen und die jeweils dreiphasigen Ströme und Spannungen am Generator 
• TorGrid – Generator-Grid erfasst neben den Torsionsschwingungen und elektrischen Generatorgrößen auch die jeweils drei Ströme und Spannungen netzseitig am Transformator.  

Auf Basis intelligenter Trigger-Kriterien überwachen alle TorGrid-Versionen die Messsignale der Torsionssensoren und detektieren so Ereignisse, die der Benutzer als kritisch bewertet. Je nach Version speichert TorGrid neben den erfassten Messwerten von bis zu drei berührungslosen Drehmomentsensoren und den direkt gemessenen elektrischen Größen im Eventfall auch die aus diesen Messwerten bestimmten elektrischen Leistungen.

Mit TorGrid planen unsere Kundinnen und Kunden im Bereich der konventionellen Kraftwerke (u. a. Uniper Anlagenservice) ihre Revisions- und Serviceaktivitäten noch besser. Langfristiges Ziel ist es, die mit TorGrid erfassten Signale zur Kompensation der Netzrückwirkungen zu verwenden.

TorGrid lässt sich auch für Überwachung von Antriebssträngen mit elektrischen Motoren und damit für eine Vielzahl industrieller Anwendungen einsetzen.

TorFat – Messdatenbasierten Detektion und Bewertung kritischer Torsionsschwingungen

TorFat ist ein Tool für das Online-Monitoring von Torsionsschwingungen und die Schädigungsanalyse von rotierenden Maschinen an der Messstelle. Dazu benötigt TorFat wenige Informationen über die Geometrie und Materialdaten an der Messstelle.

TorFat analysiert die gemessenen Drehmomentverläufe und überprüft, ob ein relevanter Störfall vorliegt. Ist dies der Fall, so wird eine Ermüdungsanalyse für die überwachte Komponente durchgeführt und zu den bereits berechneten Schädigungen addiert.

Die Ausgabe der wesentlichen Ergebnisse der Schädigungsanalyse erfolgt in tabellarischer Form. Der Störfall kann mit dem integrierten Visualisierungstool im Zeit- und Frequenzbereich dargestellt werden.

TorAn – Online Monitoring gefährdeter Stellen eines Wellenstrangs

TorAn ist ein Tool für das Online-Monitoring von Torsionsschwingungen und für die Ermüdungsanalyse von rotierenden Maschinen. Basierend auf einem robusten Beobachter schätzt TorAn online auf der Grundlage der anregenden Momente sowie einer Torsionsmessung die Momentenverläufe an den vom Anwender gewünschten Stellen im System. Hierdurch wird die Anzahl der benötigten teuren Sensoren auf ein Minimum reduziert.

TorAn erkennt relevante Störfälle und berechnet die Ermüdung der gewünschten Systemkomponenten nach jedem solchen Störfall. Die Ermüdung, die maximal aufgetretenen Momente und Spannungen sowie das Verhältnis zwischen maximalen und erlaubten Momenten werden nach ihrer Berechnung in tabellarischer Form ausgegeben. Die Visualisierung der Störfallzeitreihen ist mit TorAn ebenfalls möglich.

TorVis – Analyse der Wechselwirkungen von Netz und Turbosatz

Die integrierte Visualisierungssoftware TorVis für TorGrid ermöglicht die nachträgliche Analyse der gespeicherten Momente-, Leistungs-, Strom- und Spannungsverläufe im Zeit- und Frequenzbereich. Die Software bietet dem Benutzenden damit die Möglichkeit, die Ursache der Torsionsbelastung des Wellenstranges zum Zeitpunkt des detektierten Events zu analysieren: externe Rückwirkungen aus dem elektrischen Netz, durch interne Mechanismen beim Erzeuger selbst ausgelöste Schwingungen oder Wechselwirkungen zwischen Turbosatz und elektrischem Netz – dazu zählen z. B. subsynchrone Resonanzen.

Berührungslose Drehmomenterfassung

Wir liefern unsere Systeme mit einem induktiven Sensor zur berührungslosen Erfassung von Drehmomenten. Das Messprinzip des Sensors basiert auf dem Villary-Effekt in ferromagnetischen Materialien. Dabei nutzen wir aus, dass bei diesen Materialien die Permeabilität in Zug- und Druckrichtung z.B. bei einer Torsionsbeanspruchung unterschiedlich ist. Ohne Drehmomente ist die Permeabilität der Welle theoretisch sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung identisch. Damit ist auch das magnetische Feld in diesen Richtungen gleich. Bei vorhandenen Drehmomenten ist die Permeabilität des Wellenmaterials in Zug- und Druckrichtung unterschiedlich. Der Sensor misst induktiv diese Differenz, die in einem großen Messbereich proportional zur Oberflächenspannung bzw. Drehmoment ist.