Analyse von Druckpulsationen in der Hydraulikzuleitung der Lagereinheit eines Pumpturbinenmodells

Abstract

Druckpulsationen können in Hydrauliksystemen ihren Ursprung in unterschiedlichsten Ursachen haben. Die Druckpulsationen breiten sich als Druckwellen im gesamten Hydrauliksystem aus, interagieren mit den Komponenten und führen so zur Schwingungsanregung in jenen Komponenten. Aufgrund dieser Anregung können einerseits die Geräuschemissionen des Hydrauliksystems erhöht werden und andererseits Schäden an den Komponenten entstehen. In Extremfällen können diese Pulsationen auch Eigenfrequenzen von Komponenten im Hydrauliksystem anregen und so zu Resonanzphänomenen führen, die erhebliche Auswirkungen auf die Lebensdauer sowie die Funktionalität der Hydraulikanlage haben. Daher ist es notwendig, Druckpulsationen in Hydrauliksystemen zu überwachen und bestmöglich zu vermeiden.In einer vorangegangenen Diplomarbeit am Versuchstand des Pumpturbinenmodells des Instituts für Energietechnik und Thermodynamik der TU Wien wurden in der Hydraulikzuleitung zur Lagereinheit Druckpulsationen festgestellt.Der Rahmen dieser Arbeit umfasst die Einarbeitung in die vorhandenen Daten und die Erhebung des Ist-Zustandes. Anschließend wurden die vorhandenen Ergebnisse durch erneute Durchführung der Messungen bestätigt. Im nächsten Schritt dieser Arbeit wurden mögliche Ursachen erörtert, die die Druckpulsationen auslösen könnten. Daraufhin wurde eine Parameterstudie durchgeführt, um die Ursache der Druckpulsationen festzustellen. In einem weiteren Schritt wurden in dieser Arbeit mögliche Konzepte zur Minderung der auftretenden Druckpulsationen erläutert und ein Ausblick für zukünftige Arbeiten empfohlen.

Pressure pulsation in hydraulic systems can originate from a wide variety of causes. These pressure pulsations propagate as pressure waves throughout the entire hydraulic system, interact with the components and lead to vibration excitation in those components. This excitation can increase the noise emissions of the hydraulic system and cause damage to the components. In extreme cases, these pulsations can also excite the natural frequencies of components in the hydraulic system, leading to resonance phenomena that have a significant impact on the lifespan and functionality of the hydraulic system. It is therefore necessary to monitor pressure pulsations in hydraulic systems and avoid them as far as possible.In a preceding diploma thesis conducted on the test stand of a pump turbine model at the Institute of Energy Technology and Thermodynamics at TU Wien, pressure pulsations were detected in the hydraulic supply line to the bearing unit.The scope of this work includes familiarisation with the existing data and a survey of the current status. The existing results were then verified by carrying out the measurements again. In the next step of this work, possible causes that could trigger the pressure pulsations were discussed. A parameter study was then carried out to identify the cause of the pressure pulsations. Furthermore, possible concepts for reducing the occurring pressure pulsations were explained and an outlook for future work was recommended.