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Verfahrenstechnik 7-8/2015

Verfahrenstechnik 7-8/2015

TOP-THEMA I TITEL 03

TOP-THEMA I TITEL 03 Typische Minderungsmaßnahmen für Akustik und Strukturmechanik: patentierte Pulsationssdämpferplatte, links und Schwingungstilger, rechts stellt (Bild 05). Eine direkte Erregung durch die Gebläse, z. B. in Form der Schaufelpassierfrequenz, war ausgeschlossen. Es konnte festgestellt werden, dass die Frequenz der Druckpulsationen in einem nahezu linearen Verhältnis zum Volumenstrom stand. Auf der Grundlage der Messdaten konnte damit eine Wirbelablösung innerhalb des Rohrleitungssystems als Erregerquelle identifiziert werden. Eine Verstärkung und eine Wechselwirkung mit einem Resonator in Form des „Einrastens“ der Pulsationsfrequenz waren nicht offensichtlich. Mittels einer einfachen Abschätzung wurden die aus den Druckpulsationen resultierenden dynamischen Kräfte auf den Zyklon berechnet. Im Falle einer Rohrweite von 2 m rufen die Druckschwankungen an einem 90°-Bogen Wechselkräfte in einer Größenordnung von ca. 2,2 kN hervor. Die weitere Analyse zeigte, dass diese allein nicht für die überhöhten Schwingungen verantwortlich sein konnten. Anschließend wurde daher die Strukturdynamik des Abscheiders im kurzen Anlagenstillstand detailliert untersucht. Zu diesem Zweck wurde ein abgestimmter Unwuchterreger montiert und das Resonanzverhalten analysiert (Bild 04). Eine Koinzidenz von Struktureigenfrequenzen und der Pulsationsfrequenz zeigten sich eindeutig. Damit war die Wirkungskette bestehend aus Erregung, Übertragung und Verstärkung offengelegt und effiziente Minderungsmaßnahmen konnte eingeleitet werden. Eine Optimierung der Strömungsführung und Vermeidung der Wirbelablösung sind meistens mit beträchtlichem Aufwand verbunden. Es sind umfangreiche numerische Simulationen oder maßstabsgerechte Modellversuche erforderlich, um die Wirksamkeit geplanter Modifikationen zu bewerten.Da aus den Versuchen mit dem Unwuchtmotor das Übertragungsverhalten der Anlage bekannt war, konnte nachgewiesen werden, dass eine Unterbindung der Wirbelablösungen für einen dauerhaften Betrieb nicht zwingend erforderlich war. Die Minderung der Resonanzüberhöhungen durch eine gezielte Verschiebung der Eigenfrequenzen des Zyklons wurde daher favorisiert. Zu diesem Zweck wurde ein Finite Elemente Modell (FEM) des Zyklons erstellt. Der Vergleich des Modells mit den Messergebnissen wies dabei ungewöhnlich deutliche Abweichungen auf. Eine mögliche Ursache dafür können unter anderem schwingungsbedingte Vorschädigungen sein. Bei der Vor-Ort-Kontrolle wurden Risse im Fußbereich des Doms gefunden. Diese wurden saniert und darüber hinaus wurden der Dom und das Dach des Zyklons durch zusätzliche Stahlprofilbleche verstärkt. Im Großanlagenbau führen technische Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme schnell zu einem hohen Zeit- und Kostendruck. Aus diesem Grund war die Kontrolle der Wirksamkeit der Maßnahmen auch für die späteren Betreiber von hoher Bedeutung. Mithilfe einer abschließenden Betriebsschwingungsmessung wurde der entsprechende Nachweis geführt und die Anlage konnte schwingungstechnisch problemfrei dem Betreiber übergeben werden. Fotos: Fotolia, Kötter Consulting Engineers www.koetter-consulting.com 04 Zyklon mit Lage des Unwuchterregers, Übertragungsverhalten und Resonanzschwingungsform 05 Spektrogramm der Druckpulsationen während einer Betriebsfahrt auf den maximalen Volumenstrom

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