Axialschubmessung an einer Modellpumpturbine

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird das Kalibrieren und Messen des Axialschubes an einer Modellpumpturbine im Vierquadrantenkennfeld behandelt. Die Arbeit fasst in ihrem einführenden Teil auch die Erkenntnisse der bisherigen Forschungsarbeiten, die sich mit dem Thema des Axialschubes und seiner empirischen Bestimmung beschäftigt haben, zusammen. Die Kalibrierung erfolgt mit Hilfe einer Vorrichtung mit pendelnd gelagerten Messgewichten, die in den vertikalen Wellenstrang der Pumpturbine sowohl Zug-, als auch Druckkräfte einleiten kann. Dies soll das Messen der Axialkraft auch nach etwaigem Eintreten der Wellenstangentlastung bei großen Axialkraftschwankungen in Betriebspunkten außerhalb des Optimums ermöglichen. Der Axialschub wird in allen vier Quadranten aufgenommen und mit dem Verlauf des spezifischen Durchflusses bzw. des spezifischen Momentes abgebildet. Die Bestimmung des Axialschubes basiert auf Messung der Druckdifferenz in Öltaschen des kegeligen Lagersitzes, in dem der Wellenstrang axial abgestützt ist.

Purpose of this master thesis is a calibration of the model pump turbine test rig for measurements of axial thrust and conducting of it's measurement in all operational modes of the pump turbine (four quadrant diagram). The calibration is conducted with a self-designed assembly that consists out of calibrated weights and axle supported by roller bearings, so that it is possible to induce both pressure and tensile force into the vertical test rig shaft. This should allow for measurement of axial thrust even if the shaft load should be significantly decreased due to possible large axial force oscillations while operating far from best efficiency point.The axial force will be measured in all four quadrants and plotted along with specific flow rate and specific torque respectively. Determination of axial force is based on measurement of pressure difference in oil pockets of static conical bearing, where the test rig's shaft is supported vertically.