EP2936089A1 - Verfahren zur bewertung eines betriebszustands einer strömungsmaschine, sowie strömungsmaschine - Google Patents

Verfahren zur bewertung eines betriebszustands einer strömungsmaschine, sowie strömungsmaschine

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Publication number
EP2936089A1
EP2936089A1 EP13798304.5A EP13798304A EP2936089A1 EP 2936089 A1 EP2936089 A1 EP 2936089A1 EP 13798304 A EP13798304 A EP 13798304A EP 2936089 A1 EP2936089 A1 EP 2936089A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
turbomachine
frequency
operating state
impeller
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13798304.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan BERTEN
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Sulzer Management AG
Original Assignee
Sulzer Management AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sulzer Management AG filed Critical Sulzer Management AG
Priority to EP13798304.5A priority Critical patent/EP2936089A1/de
Publication of EP2936089A1 publication Critical patent/EP2936089A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088—Testing machines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
    • G01H1/003—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of rotating machines

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating an operating state of a turbomachine, in particular a pump, as well as a
  • Turbomachine in particular pump according to the preamble of the independent claims.
  • the partial load operation of turbines or pumps, but especially not only in centrifugal pumps is usually associated with increased vibration levels, the performance of these machines negative
  • Pressure pulsations contribute to the deformations of the impeller, while at partial load both stationary and rotating instabilities can occur.
  • this zone of high pressure begins to rotate more or less slowly, that is to say it becomes detached, ie. forms a separation zone and thus no longer remains spatially stationary. It has been shown that this detachment zone exerts a considerable influence on the mechanical load, for example a pump stage. It has further been found that the moving or rotating
  • Separation zone may even be responsible for the largest deformation of the impeller, in particular the impeller cover disc may be several times greater than the deformations due to the rotor-stator interaction.
  • the local pressure increase due to the detachment thereby generates a radial force in the Case of rotating separation substantially with the
  • This phenomenon can be detected in principle by means of the method of radial and / or axial wave vibration measurement. It could be shown that the shaft center of the rotor shaft is directly determined by the position of the separation zone.
  • Wave vibration measurements are detected. These known from the prior art phenomena and related problems and their detection by means of methods of wave vibration measurement was the inventor in the special case of pumps already in his thesis "Hydrodynamics of High Specific Pumps for Off-Design Operating Conditions", thesis No 4642 (2010 ), autoimmune Polytechnique Federale de Lausanne, extensively studied and published.
  • the vibration behavior of the rotor shaft ie the time-dependent deflection behavior of the rotor shaft co-determine.
  • the stationary and / or transient ie time-varying, pressure fluctuation actually taking place in the machine Flow phenomena, in particular, can not be obtained on the harmful stationary and rotating separations.
  • Transfer function is no longer applicable and so drawn from the measured deflections of the rotor shaft the wrong conclusions. Also, the temperature of the fluid, the ambient temperature of the pump is exposed, or others, the skilled person known per se
  • Wave vibration measurement then possibly harmful operating conditions can not be detected, which can lead to damage or even destruction of the machine.
  • the object of the invention is therefore to propose a new method for the detection of harmful operating conditions of a turbomachine, in particular a pump, with which reliably actually occurring in the operating state stationary and / or transient, ie time-variable Druckschwankungs- and flow phenomena can be detected and from the Prior art known problems are avoided.
  • Embodiments of the invention thus relates to a method for evaluating a
  • Operating state of a turbomachine which flow machine comprises an impeller arranged on a rotor axis, and the rotor shaft with impeller in a machine housing of the turbomachine is rotatably mounted about an axial direction in a shaft bearing.
  • a first force component of a bearing force acting on the rotor axis is measured along a first direction, which first direction is perpendicular to the axial direction.
  • a second force sensor is a second
  • the invention relates to a turbomachine for carrying out the method according to the invention.
  • Essential to the invention is thus that with at least two
  • Force sensors in at least two different directions preferably, but not necessarily measured simultaneously two force components that act on the rotor axis in the operating state.
  • Measuring data according to the invention also have certain parameters
  • Machine-specific data that should once flow into a suitable calibration which then monitors the operating state of the turbomachine, and under very different, even under initially unknown or predictable boundary conditions extremely reliable from the inventively obtained measurement data of the forces acting on the rotor axis forces can be determined.
  • the detachment phenomena can be detected much more reliably, easily and thus also more quickly with the method according to the invention, so that also when using the method according to the invention It is possible to react much earlier to developing detachment phenomena and possibly even then, when their emergence only begins, appropriate countermeasures can be initiated.
  • Force components are preferably measured over a predetermined period either at certain intervals or continuously or quasi-continuously, so that changes in the operating state can be tracked particularly well and in particular the occurrence of harmful stationary or transient detachments can be detected as soon as possible and appropriate countermeasures can be taken to the
  • Turbomachine back to a non-critical operating condition, preferably without or at least largely without detaching back.
  • a measurement of the first force components at a predetermined time interval to a measurement of the second force components is performed, wherein in practice the measurement of the first force components is particularly preferably carried out simultaneously with the measurement of the second force components.
  • Reference state of the machine represents, preferably a state in which the machine runs under optimal conditions, that is as possible without detachment.
  • the reference spectrum of the resulting force is created by means of the frequency analysis in the reference operating state of the turbomachine.
  • a frequency spectrum of the resulting force is determined, as determined for the other operating state by measuring the first and second force components, wherein the
  • Frequency spectrum of the resulting force of the other operating state advantageous, but not necessary, performed with the same method as the frequency analysis to create the reference spectrum.
  • Comparison frequency is compared. Dodges the intensity at the
  • a fundamental frequency can be selected as a comparison frequency particularly advantageous, which corresponds to a rotational frequency of the impeller, in particular equal to or equal to a multiple of the rotational frequency of the impeller is to determine a temporally and / or spatially stationary detachment.
  • Embodiment the determined operating condition assessment of a
  • Control means are supplied, with which the turbomachine can be suitably controlled or regulated in dependence on the operating state assessment, so that the turbomachine can be brought back into an undisturbed operating state.
  • turbomachine in practice a turbine engine or a pump, in particular a single or multi-stage vertical or horizontal pump, in particular a pump for pumping
  • Multi-phase mixtures in particular a high-line pump for Providing high pumping power or any other known turbomachine be.
  • the invention also relates to a turbomachine for
  • Turbomachine comprises a arranged on a rotor axis impeller, wherein the rotor axis with impeller in a machine housing of the
  • Turbomachine is rotatably mounted about an axial direction in a shaft bearing.
  • a first force sensor is on the
  • Rotor shaft provided that a first force component of a on the
  • Rotor axis acting bearing force along a first direction is measurable, which first direction is preferably perpendicular to the axial direction, and a second force sensor is provided on the rotor shaft, that a second force component of the bearing force is measured in a second direction, which second direction also preferably perpendicular to Axial direction and at the same time can be perpendicular to the first direction, but also obliquely, so can not be perpendicular to the first direction.
  • a plurality of force sensors preferably a pair of two arranged on the rotor axis opposite force sensors may be provided so that the force component simultaneously or alternatively from two opposite directions along the direction is measurable
  • more force sensors preferably a pair of two Force sensors arranged opposite the rotor axis can be provided, so that the force component can be measured simultaneously or alternatively from two opposite directions along the direction.
  • a drive device in particular a computer-controlled activation device, may advantageously be provided, so that the flow machine can be controlled or regulated as a function of the operating state evaluation by means of the drive device, so that the Turbomachine using the results of the
  • Operating state can be controlled, or in such advantageous
  • Fig. 1 a an embodiment of an inventive
  • FIG. 1 b is a section along the section line 1-l according to FIG. 1 a;
  • Fig. 2a shows a reference spectrum;
  • FIG. 2b shows a frequency spectrum for a state with a detachment
  • Fig. 2c shows a frequency spectrum for a state with two separations.
  • a turbomachine which is referred to in its entirety by the reference numeral 1, is used very generally, and in particular in the specific embodiment of FIG. 1 a, to convey a pumping fluid possibly comprising an ingredient.
  • the pumping fluid is at an inlet pressure P1 at a low pressure side LP of the pump 1 ready and is in the operating state by means of a in a
  • the rotor axis A with impeller 2 is mounted rotatably about an axial direction Z in the shaft bearing 4 in a machine housing 3 of the turbomachine 1 configured as a pump.
  • a first force sensor Sx is provided on the rotor shaft 2 in such a way that a first force component Fx of the rotor axis A in the operating state acting bearing force along a first direction X is measurable, which first direction X in the preferred embodiment according to FIG. 1 a and FIG. 1 b is perpendicular to the axial direction Z.
  • a second force sensor Sx is provided on the rotor shaft 2 in such a way that a first force component Fx of the rotor axis A in the operating state acting bearing force along a first direction X is measurable, which first direction X in the preferred embodiment according to FIG. 1 a and FIG. 1 b is perpendicular to the axial direction Z.
  • a second force sensor Sx is provided on the rotor shaft 2 in such a way
  • Force sensor Sy provided on the rotor shaft 2 such that a second force component Fy of the bearing force in a second direction Y is measured, which second direction Y in the preferred embodiment of Fig. 1a and Fig. 1b perpendicular to the axial direction Z and at the same time preferably perpendicular to the first direction X lies.
  • FIG. 1 b which shows a section along the section line II according to FIG. 1 a, illustrates somewhat more clearly the arrangement of the force sensors Sx, Sy on the rotor shaft 2.
  • the force sensors Sx, Sy measure in operation the corresponding force components acting on the rotor shaft act.
  • Fr [Fx 2 + Fy 2 ] 1 2 formed and by means of fast Fourier analysis, also known under the abbreviation FFT, first a reference spectrum Qref according to Fig. 2a created that optimal
  • Reference mode can be e.g. an operating condition for which the pump was designed and in which it is normally operated, often in continuous operation.
  • FIG. 2c shows a frequency spectrum D.sub.S2 of another operating state in which the intensity at the double reference frequency 2.OMEGA..sub.0 is markedly increased at the same frequency as compared to the reference spectrum .OMEGA..sub. ⁇ .sup
  • suitable combinations of the described embodiments includes, as well as simple developments of the invention, which also give the expert without further inventive step also informal.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Betriebszustands einer Strömungsmaschine (1), welche Strömungsmaschine (1) ein an einer Rotorachse (A) angeordnetes Laufrad (2) umfasst, und die Rotorachse (A) mit Laufrad (2) in einem Maschinengehäuse (3) der Strömungsmaschine (1) rotierbar um eine Achsrichtung (Z) in einem Wellenlager (4) gelagert ist. Erfindungsgemäss wird im Betriebszustand der Strömungsmaschine mit einem ersten Kraftsensor (Sx) eine erste Kraftkomponente (Fx) einer auf die Rotorachse (A) einwirkenden Lagerkraft entlang einer ersten Richtung (X) gemessen, welche erste Richtung (X) senkrecht zur Achsrichtung (Z) liegt. Mit einem zweiten Kraftsensor (Sy) wird eine zweite Kraftkomponente (Fy) der Lagerkraft in einer zweiten Richtung (Y) gemessen, welche zweite Richtung (Y) senkrecht zur Achsrichtung (Z) und bevorzugt gleichzeitig senkrecht zur ersten Richtung (X) liegt. Sodann wird aus der ersten Kraftkomponente (Fx) und der zweiten Kraftkomponente (Fy) eine resultierende Kraft (Fr) gebildet, mittels einer Frequenzanalyse ein Frequenzspektrum (ΩS1, ΩS2) der resultierenden Kraft (Fr) erstellt, das Frequenzspektrum (ΩS1, ΩS2) mit einem Referenzspektrum (Ωref) verglichen, und daraus wird schliesslich eine Betriebszustandsbewertung bei einem vorgegebenen Betriebszustand der Strömungsmaschine vorgenommen. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Description

Verfahren zur Bewertung eines Betriebszustands einer Strömungsmaschine, sowie Strömungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Betriebszustands einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Pumpe, sowie eine
Strömungsmaschine, insbesondere Pumpe gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Der Teillastbetrieb von Turbinen oder Pumpen, insbesondere aber nicht nur bei Kreiselpumpen ist üblicherweise mit erhöhten Schwingungsniveaus verbunden, die das Betriebsverhalten dieser Maschinen negativ
beeinträchtigen. Die Ursachen dieses Anstiegs der Schwingungsniveaus finden sich dabei häufig in hydrodynamischen Vorgängen, die unter anderem speziell durch den Teillastbetrieb bestimmt sind.
Die Interaktion zwischen rotierenden und stationären Strömungsfeldern verursacht räumlich und zeitlich verteilte Druckfelder, die mechanische Eigenfrequenzen des Laufrades, aber auch solche der stationären
Maschinenbauteile anregen können. Diese Schwingungen, vorausgesetzt sie sind nicht hinreichend gedämpft, können im schlimmsten Fall bis zur
Zerstörung des Laufrades, der auch Impeller oder Rotor genannt wird, oder zur Beschädigung oder Zerstörung anderer Maschinenteile der
Strömungsmaschine führen.
Da annähernd alle modernen Hochleistungsmaschinen des vorgenannten Typs, insbesondere die Hochleistungspumpen bei variablen Drehzahlen betrieben werden, sind Betriebspunkte, bei denen die Druckpulsationen aufgrund von Rotor-Stator-Interaktion (RSI) eine Eigenfrequenz des Laufrades anregen, in der Praxis nahezu unvermeidlich.
Insbesondere bei Teillastbetrieb überlagern sich dabei weitere Phänomene mit den Phänomenen der RSI Druckpulsationen. Lokale Ablösungen
beeinflussen die Struktur der Strömung in den hydraulischen Kanälen der Pumpe und können weitere Deformationen und Schwingungen bei anderen Frequenzen verursachen.
Es hat sich dabei gezeigt, dass während im Auslegungsvolumenstrom, also in Betriebsbereichen für die die Pumpe im Regelbetrieb konzipiert ist, neben den unvermeidlichen mechanischen Unwuchten lediglich die RSI
Druckpulsationen zu den Verformungen des Laufrades beitragen, während bei Teillast sowohl stationäre als auch rotierende Instabilitäten auftreten können.
Stationäre Ablösungen im Leitrad, die sich als eine nicht rotierende Zone hohen Druckes, gefolgt von einer Druckabsenkung auf der Saugfläche der in Drehrichtung folgenden Leitschaufel manifestiert, verursacht zusätzliche Druckpulsationen, die sich im Laufrad als Druckpulsationen insbesondere bei der Drehfrequenz des Leitrads und deren harmonischen
Schwingungskomponenten manifestieren können.
Bei bestimmten Volumenströmen ist es möglich, dass diese Zone hohen Druckes mehr oder weniger langsam zu rotieren beginnt, sich also ablöst, d.h. eine Ablösezone bildet und somit nicht mehr räumlich stationär bleibt. Es hat sich gezeigt, dass diese Ablösezone einen erheblichen Einfluss auf die mechanische Belastung, beispielweise einer Pumpenstufe ausübt. Dabei hat sich weiter herausgestellt, dass die sich bewegende bzw. rotierende
Ablösezone sogar verantwortlich für die grösste Verformung des Laufrades, insbesondere der Laufraddeckscheibe sein kann, die mehrfach grösser sein kann, als die Verformungen aufgrund der Rotor-Stator Interaktion. Die lokale Druckerhöhung aufgrund der Ablösung erzeugt dabei eine Radialkraft, die im Falle der rotierenden Ablösung im Wesentlichen mit der
Winkelgeschwindigkeit der Ablösung umläuft.
Diese Erscheinung kann im Prinzip mit Hilfe der Methode der radialen und / oder axialen Wellenschwingungsmessung nachgewiesen werden. Es konnte dabei gezeigt werden, dass der Wellenmittelpunkt der Rotorwelle direkt durch die Position der Ablösezone bestimmt wird.
Dies kann die Rotordynamik der Pumpe negativ beeinflussen, kann aber andererseits dazu genutzt werden, rotierende Instabilitäten festzustellen, da es nicht immer möglich ist, rotierende Ablösungen mit Hilfe externer
Drucksensoren zu identifizieren.
Weiterhin ist es bekannt, dass die Radseitenraumströmung durch das Vorhandensein von Ablösungen im Leitrad negativ beeinflusst wird. Das Einströmen von Fluid mit geringer Umfangsgeschwindigkeit reduziert nämlich die Fluidrotation im Radseitenraum erheblich und beeinflusst so die
Druckverteilung im Radseitenraum und die daraus resultierenden stationären und transienten, also zeitlich veränderlichen, unter anderem auch eventuell vorhandene zeitlich periodisch ansteigende und abfallende Axial- oder Radialkräfte. Auch dies kann mit Hilfe der axialen und / oder radialen
Wellenschwingungsmessungen nachgewiesen werden. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Phänomene und damit zusammenhängenden Probleme sowie deren Detektion mittels Methoden der Wellenschwingungsmessung wurde vom Erfinder im speziellen Fall von Pumpen bereits in dessen Dissertation„Hydrodynamics of High Specific Pumps for Off-Design Operating Conditions", These No 4642 (2010), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, eingehend untersucht und publiziert.
Dabei ist es sehr wichtig beim Betrieb einer Strömungsmaschine rechtzeitig festzustellen, wenn sich diese in einem oben beschriebenen unerwünschten Betriebszustand befindet. Wie bereits erwähnt, kann es zu einer massiven Schädigung oder im schlimmsten Fall zur Zerstörung des Laufrades oder gar der gesamten Maschine kommen, wenn solche Betriebszustände nicht rechtzeitig erkannt werden und nicht rechtzeitig entsprechende
Gegenmassnahmen ergriffen werden, die die Maschine möglichst rasch wieder in unschädliche Betriebszustände zurückbringt.
Leider sind diese Betriebszustände und die damit zusammenhängenden, oben eingehend beschriebenen komplizierten gekoppelten
Schwingungsvorgänge nicht ohne weiteres zu erkennen. Wie bereits erwähnt, können im Prinzip sowohl die stationären als auch die transienten, also zeitlich veränderlichen Druckschwankungs- und Strömungsphänomene, insbesondere die stationären und rotierenden Ablösungen im Prinzip mit Hilfe der Methode der Wellenschwingungsmessung indirekt über die Detektion der Auslenkungen der Rotorachse des Leitrades bzw. Impellers der Maschine nachgewiesen werden. Allerdings hat sich gezeigt, dass die so gewonnenen Daten keine universellen Rückschlüsse auf die Druckschwankungs- und Strömungsphänomene in der Strömungsmaschine und damit keinen
Rückschluss auf deren aktuellen Betriebszustand zulassen, also eine
Betriebszustandsbewertung aufgrund solcher Daten nicht möglich ist.
Der Grund dafür ist, dass die Grösse und die Geometrie der Maschine und deren detaillierter Aufbau, deren leistungs- oder volumenstrommässige Auslegung, der Art und der Zustand des zu pumpenden oder zu
turbinierenden Fluids, und viele andere, dem Fachmann wohlbekannte Faktoren, das Schwingungsverhalten der Rotorwelle, d.h. das zeitabhängige Auslenkungsverhalten der Rotorwelle massiv mitbestimmen. Anders ausgedrückt, wird eine spezielle individuelle Maschine in bestimmten Anwendungen und unter vorgegebenen Betriebsbedingungen betrachtet, so kann aufgrund der zeitabhängigen Bewegung der Rotorwelle kein eindeutiger Rückschluss auf die in der Maschine tatsächlich stattfindenden stationären und / oder transienten, also zeitlich veränderlichen Druckschwankungs- und Strömungsphänomene, insbesondere nicht auf die schädlichen stationären und rotierenden Ablösungen erhalten werden.
Das ist nur möglich, wenn vorher sehr detaillierte Eichmessungen an der individuellen Maschine vorgenommen werden, und zwar unter Berücksichtung der ganz speziellen Anwendung, in der die Maschine später betrieben werden soll, also z.B. in Abhängigkeit von der Art, Konsistenz, oder Viskosität des zu pumpenden oder turbinierenden Fluids, der Halterung in der die Pumpe als ganzes befestigt ist, der Stärke und Art des Antriebs, einer Betriebstemperatur des zu pumpenden Fluids und vieler weiterer relevanten Parameter.
Mathematisch gesprochen: aus den zeitabhängigen Auslenkungen der Rotorwelle aus einer Ruhelage mittels der Methode der axialen und / oder radialen Wellenschwingungsmessung, also der zeitabhängigen Messung der Position der Rotorachse des Laufrades, können nur brauchbare Rückschlüsse auf die tatsächlich stattfindenden stationären und / oder transienten, also zeitlich veränderlichen Druckschwankungs- und Strömungsphänomene gezogen werden, wenn eine sehr komplexe„Übertragungsfunktion" der Maschine unter detaillierter Berücksichtigung der speziellen
Betriebsbedingungen bekannt ist, die einen Zusammenhang zwischen den Druckschwankungs- und Strömungsphänomenen einerseits und den zeitlich veränderlichen axialen Auslenkungen der Rotorachse herstellt.
Dies ist natürlich eine für die Praxis in vielen Fällen wenig taugliche Methode, da für jede individuelle Maschine und zusätzlich unter Berücksichtigung aller erdenklicher Betriebsparameter usw. die erwähnten sehr aufwändigen
Eichmessungen vorgenommen werden müssen, um anschliessend aus der Messung der radialen und / oder axialen Auslenkungsbewegungen der Rotorwelle die richtigen Schlüsse ziehen zu können.
Dieses Vorgehen ist aber nicht nur sehr aufwändig und damit teuer, sondern in der Praxis oft auch gar nicht zuverlässig durchführbar. Wie bereits erwähnt, kann beispielsweise die Art des durch die Maschine zu verarbeitenden Fluids eine Rolle spielen. Dessen Eigenschaften sind jedoch in vielen Fällen im Voraus nicht exakt bekannt oder können sich im Laufe des Betriebs der Strömungsmaschine auf nicht vorhersehbare Weise verändern. Soll z.B. ein Stoff wie Rohöl gepumpt werden, so kann sich die Konsistenz des Rohöls mit der Zeit in völlig unvorhersehbarer Weise ändern. So kann sich zum Beispiel die Beladung mit Gas, Sand oder Wasser, oder die chemische
Zusammensetzung des Rohöls usw. im Laufe der Zeit ändern, was massive Auswirkungen z.B. auf die Viskosität des zu pumpenden Rohöls haben kann, so dass die vorgenommenen Eichungen, also letztlich die verwendete
Übertragungsfunktion nicht mehr zutreffend ist und so aus den gemessenen Auslenkungen der Rotorwelle die falschen Schlüsse gezogen werden. Auch können sich die Temperatur des Fluids, die Umgebungstemperatur der die Pumpe ausgesetzt ist, oder andere, dem Fachmann an sich bekannte
Parameter in unvorhersehbarer Weise ändern. In solchen Fällen würden bei Verwendung der bekannten Methode der axialen und / oder radialen
Wellenschwingungsmessung dann eventuell schädliche Betriebszustände nicht erkannt werden können, was zur Beschädigung oder gar Zerstörung der Maschine führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine neue Methode zur Detektion von schädlichen Betriebszuständen einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Pumpe vorzuschlagen, mit welcher zuverlässig die im Betriebszustand tatsächlich stattfindenden stationären und / oder transienten, also zeitlich veränderlichen Druckschwankungs- und Strömungsphänomene detektiert werden können und die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermieden werden.
Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 12 gekennzeichnet.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Bewertung eines
Betriebszustands einer Strömungsmaschine, welche Strömungsmaschine ein an einer Rotorachse angeordnetes Laufrad umfasst, und die Rotorachse mit Laufrad in einem Maschinengehäuse der Strömungsmaschine rotierbar um eine Achsrichtung in einem Wellenlager gelagert ist. Erfindungsgemass wird im Betriebszustand der Strömungsmaschine mit einem ersten Kraftsensor eine erste Kraftkomponente einer auf die Rotorachse einwirkenden Lagerkraft entlang einer ersten Richtung gemessen, welche erste Richtung senkrecht zur Achsrichtung liegt. Mit einem zweiten Kraftsensor wird eine zweite
Kraftkomponente der Lagerkraft in einer zweiten Richtung gemessen, welche zweite Richtung ebenfalls senkrecht zur Achsrichtung und bevorzugt, aber nicht notwendig, senkrecht zur ersten Richtung liegt. Sodann wird aus der ersten Kraftkomponente und der zweiten Kraftkomponente eine resultierende Kraft gebildet, mittels einer Frequenzanalyse ein Frequenzspektrum der resultierenden Kraft erstellt, das Frequenzspektrum mit einem
Referenzspektrum verglichen, und daraus wird schliesslich eine
Betriebszustandsbewertung bei einem vorgegebenen Betriebszustand der Strömungsmaschine vorgenommen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Wesentlich für die Erfindung ist es somit, dass mit mindestens zwei
Kraftsensoren in mindestens zwei verschiedene Richtungen, bevorzugt, aber nicht notwendig gleichzeitig zwei Kraftkomponenten gemessen werden, die auf die Rotorachse im Betriebszustand wirken.
Der entscheidende Unterschied zum Stand der Technik ist somit, dass nicht die Auslenkungen der Welle gemessen werden, sondern direkt die Kräfte, die auf die Welle wirken.
Es ist eine zentrale Erkenntnis der Erfindung, dass dadurch, dass die auf die Welle wirkenden Kräfte und nicht die Auslenkungen der Welle gemessen und ausgewertet werden, die eingangs beschriebenen Probleme, die bei der aus dem Stand der Technik bekannten Wellenschwingungsmessung auftreten, sich praktisch vollständig vermeiden lassen.
Die mittels der erfindungsgemässen Kraftmessungen gewonnenen Daten lassen nämlich Rückschlüsse auf die Druckschwankungs- und
Strömungsphänomene in der Strömungsmaschine und damit auf deren aktuellen Betriebszustand zu, die einen viel universelleren Charakter haben als die Daten, die man aus den Wellenschwingungsmessungen erhält.
Selbstverständlich müssen für eine zuverlässige Auswertung der
erfindungsgemässen Messdaten ebenfalls bestimmte Parameter der
Strömungsmaschine, wie deren Geometrie, Leistung, usw. berücksichtigt werden. Aber es handelt sich dabei im Wesentlichen nur um
maschinenspezifische Daten, die einmal in eine geeignete Eichung einfliessen sollten, womit dann der Betriebszustand der Strömungsmaschine überwacht, und unter ganz unterschiedlichen, auch unter zunächst nicht bekannten oder vorhersehbaren Randbedingungen ausserordentlich zuverlässig aus den erfindungsgemäss gewonnenen Messdaten der auf die Rotorachse wirkenden Kräfte bestimmt werden kann.
Anders ausgedrückt, wird eine spezielle individuelle Maschine betrachtet, so kann aufgrund der Bestimmung der auf die Rotorwelle wirkenden
zeitabhängigen Kräfte durch Verwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens nunmehr ein eindeutiger Rückschluss auf die in der Maschine tatsächlich stattfindenden stationären und / oder transienten, also zeitlich veränderlichen Druckschwankungs- und Strömungsphänomene,
insbesondere auf die schädlichen stationären und rotierenden Ablösungen erhalten werden, ohne dass weitere Parameter der konkreten Verwendung wie Art oder Viskosität des strömenden bzw. zu pumpenden Fluids,
Umgebungs- oder Maschinentemperatur oder andere begleitende Parameter wesentlich berücksichtigt werden müssten. Eine weitere wesentliche Erkenntnis der Erfindung ist es, dass die ungeheuer komplexen Vorgänge, die mit stationären oder transienten Ablösungen einhergehen viel zuverlässiger und einfacher zu erfassen sind, wenn nicht die Kraftkomponenten in verschiedene Richtungen einzeln ausgewertet werden, sondern wenn zunächst eine geeignete Mittelung in Form einer
mathematischen Norm vorgenommen wird, und so im Speziellen zum Beispiel der vektorielle Betrag der Kräfte ausgewertet wird. Es hat sich
überraschenderweise gezeigt, dass sich damit die Ablösungsphänomene in einer Strömungsmaschine für praktische Anwendungen viel zuverlässiger detektieren lassen, als wenn man die einzelnen Kraftkomponenten separat betrachtet.
Somit lassen sich insbesondere dann, wenn mehrere Zellen von Ablösungen gleichzeitig an verschiedenen Orten in der Pumpe oder sogar gleichzeitig mit rotierenden Ablösungen auftreten, die Ablösungsphänomene mit dem erfindungsgemässen Verfahren viel zuverlässiger, einfacher und damit auch schneller detektieren, so dass bei Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auch viel früher auf sich entwickelnde Ablösungsphänomene reagiert werden kann und eventuell sogar bereits dann, wenn sich deren Entstehung erst abzeichnet, entsprechende Gegenmassnahmen eingeleitet werden können.
In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass in der Praxis die
Kraftkomponenten bevorzugt über einen vorgegebenen Zeitraum entweder in bestimmten Abständen oder kontinuierlich bzw. quasi kontinuierlich gemessen werden, so dass Veränderungen im Betriebszustand besonders gut verfolgt werden können und insbesondere das Auftreten von schädlichen stationären oder transienten Ablösungen möglichst zeitnah erkannt werden können und entsprechende Gegenmassnahmen getroffen werden können um die
Strömungsmaschine wieder in einen unkritischen Betriebszustand, möglichst ohne bzw. zumindest weitgehend ohne Ablösungen zurückzubringen. Im Prinzip kann bei einem erfindungsgemässen Verfahren eine Messung der ersten Kraftkomponenten in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand zu einer Messung der zweiten Kraftkomponenten durchgeführt wird, wobei in der Praxis die Messung der ersten Kraftkomponenten besonders bevorzugt zeitgleich mit der Messung der zweiten Kraftkomponenten durchgeführt wird.
Anschliessend an die Messung der Kraftkomponenten kann dann die resultierende Kraft in Form einer mathematischen Norm aus der ersten Kraftkomponenten und der zweiten Kraftkomponenten gebildet werden, wobei als resultierende Kraft insbesondere die Quadratwurzel des Betragsquadrat des Kraftvektors gemäss Fr = [Fx2 + Fy2]1 2 gebildet wird.
Um eine Messung bei einem gegebenen Betriebszustand der Maschine zuverlässig interpretieren zu können, muss zunächst ein Referenzspektrum der resultierenden Kraft erstellt werden, das einen bekannten
Referenzzustand der Maschine repräsentiert, bevorzugt einen Zustand, indem die Maschine unter optimalen Bedingungen, also möglichst ohne Ablösungen läuft. Das Referenzspektrum der resultierenden Kraft wird dabei mittels der Frequenzanalyse beim Referenzbetriebszustand der Strömungsmaschine erstellt.
Zur Bewertung des Betriebszustands der Strömungsmaschine in einem anderen Betriebszustand, wird dann ein Frequenzspektrum der resultierenden Kraft erstellt, wie sie für den anderen Betriebszustand durch Messung der ersten und zweiten Kraftkomponenten ermittelt wurde, wobei die
Frequenzanalyse zur Erstellung des Frequenzspektrum für den anderen Betriebszustand und / oder zur Erstellung des Referenzspektrums besonders bevorzugt unter Verwendung einer Fourier Analysemethode, insbesondere unter Verwendung einer Fast-Fourier Analysemethode durchgeführt wird.
Dabei wird in der Praxis die Frequenzanalyse zur Erstellung des
Frequenzspektrums der resultierenden Kraft des anderen Betriebszustands vorteilhaft, aber nicht notwendig, mit der gleichen Methode durchgeführt wie die Frequenzanalyse zur Erstellung des Referenzspektrums.
Zur konkreten Erstellung der Betriebszustandsbewertung der
Strömungsmaschine im anderen Betriebszustand kann eine Intensität im Frequenzspektrum bei einer vorgebbaren Vergleichsfrequenz mit einer Intensität des Referenzspektrums bei derselben vorgebbaren
Vergleichsfrequenz verglichen wird. Weicht die Intensität bei der
Vergleichfrequenz im Frequenzspektrum des anderen Betriebszustands merklich von der Intensität bei derselben Vergleichsfrequenz des
Referenzspektrums deutlich ab, so deutet dies auf einen nicht gewünschten Betriebszustand der Strömungsmaschine hin. Die Interpretation von
Abweichungen vom Referenzspektrum wird später anhand der Zeichnung noch genauer erläutert.
Dabei kann als Vergleichsfrequenz besonders vorteilhaft eine Grundfrequenz gewählt werden, die mit einer Rotationsfrequenz des Laufrads korrespondiert, insbesondere gleich oder gleich einem Vielfachen der Rotationsfrequenz des Laufrads ist um eine zeitlich und / oder räumlich stationäre Ablösung zu ermitteln.
Um zum Beispiel eine Korrektur des Betriebszustands der
Strömungsmaschine zu erreichen, kann in einem speziellen
Ausführungsbeispiel die ermittelte Betriebszustandsbewertung einer
Ansteuereinrichtung zugeführt werden, mit welcher die Strömungsmaschine in Abhängigkeit von der Betriebszustandsbewertung geeignet gesteuert oder geregelt werden kann, so dass die Strömungsmaschine wieder in einen ungestörten Betriebszustand gebracht werden kann.
Dabei kann die Strömungsmaschine in der Praxis eine Turbinenmaschine oder eine Pumpe, insbesondere eine ein- oder mehrstufige vertikale oder horizontale Pumpe, im Speziellen eine Pumpe zum Pumpen von
Mehrphasengemischen, insbesondere eine Hochleitungspumpe zum Erbringen hoher Pumpleistungen ist oder jede andere an sich bekannte Strömungsmaschine sein.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Strömungsmaschine zur
Durchführung eines erfindungsgemässen Verfahrens, welche
Strömungsmaschine ein an einer Rotorachse angeordnetes Laufrad umfasst, wobei die Rotorachse mit Laufrad in einem Maschinengehäuse der
Strömungsmaschine rotierbar um eine Achsrichtung in einem Wellenlager gelagert ist. Erfindungsgemäss ist ein erster Kraftsensor derart an der
Rotorwelle vorgesehen, dass eine erste Kraftkomponente einer auf die
Rotorachse einwirkenden Lagerkraft entlang einer ersten Richtung messbar ist, welche erste Richtung bevorzugt senkrecht zur Achsrichtung liegt, und ein zweiter Kraftsensor derart an der Rotorwelle vorgesehen ist, dass eine zweite Kraftkomponente der Lagerkraft in einer zweiten Richtung gemessen wird, welche zweite Richtung ebenfalls bevorzugt senkrecht zur Achsrichtung und gleichzeitig senkrecht zur ersten Richtung liegen kann, aber auch schräg, also nicht senkrecht zur ersten Richtung liegen kann.
Dabei können bei einer erfindungsgemässen Strömungsmaschine
selbstverständlich auch jeweils mehrere Kraftsensoren, bevorzugt ein Paar von zwei an der Rotorachse gegenüber angeordneten Kraftsensoren vorgesehen sein, so dass die Kraftkomponente gleichzeitig oder alternativ aus zwei entgegen gesetzten Richtungen entlang der Richtung messbar ist, wobei natürlich auch jeweils mehrere Kraftsensoren, bevorzugt ein Paar von zwei an der Rotorachse gegenüber angeordneten Kraftsensoren vorgesehen sein können, so dass die Kraftkomponente gleichzeitig oder alternativ aus zwei entgegen gesetzten Richtungen entlang der Richtung messbar ist.
In der Praxis kann dabei vorteilhaft eine Ansteuereinrichtung, insbesondere eine Computer gesteuerte Ansteuerungsvorrichtung vorgesehen sein, so dass mittels der Ansteuereinrichtung die Strömungsmaschine in Abhängigkeit von der Betriebszustandsbewertung steuerbar oder regelbar ist, so dass die Strömungsmaschine unter Benutzung der Messergebnisse aus dem
erfindungsgemässen Verfahren automatisch in einen vorteilhaften
Betriebszustand gesteuert werden kann, bzw. in solchen vorteilhaften
Betriebszuständen gehalten werden kann. Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 a ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen
Strömungsmaschine;
Fig. 1 b einen Schnitt entlang der Schnittlinie l-l gemäss Fig. 1 a; Fig. 2a eine Referenzspektrum;
Fig. 2b ein Frequenzspektrum für einen Zustand mit einer Ablösung;
Fig. 2c ein Frequenzspektrum für einen Zustand mit zwei Ablösungen.
Das spezielle Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen
Strömungsmaschine ist hier gemäss Fig. 1 a bzw. Fig. 1 b eine Pumpe, die im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, dient ganz allgemein und insbesondere im speziellen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 a zur Förderung eines eventuell einen Inhaltsstoff umfassendes Pumpfluid. Das Pumpfluid steht unter einem Eingangsdruck P1 an einer Niederdruckseite LP der Pumpe 1 bereit und wird im Betriebszustand mittels eines in einem
Wellenlager 4 um eine Rotorachse A drehbar gelagerten Laufrads 2 auf eine Hochdruckseite HP der Pumpe 1 befördert.
Die Rotorachse A mit Laufrad 2 ist in einem Maschinengehäuse 3 der als Pumpe ausgestalteten Strömungsmaschine 1 rotierbar um eine Achsrichtung Z im Wellenlager 4 gelagert. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist ein erster Kraftsensor Sx derart an der Rotorwelle 2 vorgesehen, dass eine erste Kraftkomponente Fx einer auf die Rotorachse A im Betriebszustand einwirkenden Lagerkraft entlang einer ersten Richtung X messbar ist, welche erste Richtung X im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 a bzw. Fig. 1 b senkrecht zur Achsrichtung Z liegt. Zusätzlich ist ein zweiter
Kraftsensor Sy derart an der Rotorwelle 2 vorgesehen, dass eine zweite Kraftkomponente Fy der Lagerkraft in einer zweiten Richtung Y gemessen wird, welche zweite Richtung Y im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 a bzw. Fig. 1 b senkrecht zur Achsrichtung Z und gleichzeitig bevorzugt senkrecht zur ersten Richtung X liegt.
Fig. 1 b, die einen Schnitt entlang der Schnittlinie l-l gemäss Fig. 1 a zeigt, verdeutlicht etwas genauer die Anordnung der Kraftsensoren Sx, Sy an der Rotorwelle 2. Die Kraftsensoren Sx, Sy Messen im Betriebszustand die entsprechenden Kraftkomponenten, die auf die Rotorwelle einwirken.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dann aus den gemessenen
Kraftkomponenten Fx, Fy die resultierende Kraft Fr in Form einer
mathematischen Norm, hier gemäss Fr = [Fx2 + Fy2]1 2 gebildet und mittels schneller Fourier Analyse, auch unter dem Kürzel FFT bekannt, zunächst ein Referenzspektrum Qref gemäss Fig. 2a erstellt, das einem optimalen
Betriebszustand, also einem Referenzbetriebszustand der Pumpe entspricht, in welchem im wesentlichen keine Ablösungen vorliegen. Der
Referenzbetriebszustand kann z.B. ein Betriebszustand sein, für den die Pumpe ausgelegt wurde und in dem sie unter gewöhnlichen Umständen, oft im Dauerbetrieb betrieben wird.
Wenn sich nun der Betriebszustand der Pumpe ändert, z.B. weil sie in einem ersten Teillastbereich betrieben werden muss, kann es vorkommen, dass sich eine Ablösung innerhalb des Pumpengehäuses bildet.
Dies kann dann beispielweise aus dem Frequenzspektrum Ω.S^ abgeleitet werden, weil hier ein Vergleich der Intensität im Frequenzspektrum Ω.S^ bei einer vorgegebenen Vergleichsfrequenz Ω mit der Intensität des Referenzspektrums bei derselben Frequenz ergibt, dass die Intensität bei der Vergleichsfrequenz Ω, deren Wert hier zu Ω0 gewählt wurde, was mit der Rotationsfrequenz des Laufrades 2 direkt korrespondiert, deutlich höher ist als im Referenzspektrum. Wird eine solche Abweichung festgestellt, die auf eine Ablösung hindeutet, kann z.B. automatisch ein Alarm ausgelöst werden, die einen Bediener darauf hinweist, dass er die Pumpe in einen anderen Betriebszustand regeln muss. Oder aber es kann auch über die oben erwähnte Ansteuereinrichtung eine automatische Korrektur des Betriebszustands der Pumpe vorgenommen werden.
Dabei erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren im Prinzip sogar die Zahl der Ablösungen festzustellen. Fig. 2c zeigt dazu ein Frequenzspektrum D.S2 eines anderen Betriebszustand, bei welchem die Intensität bei der doppelten Referenzfrequenz 2Ω0 im Vergleich zum Referenzspektrum ΩΓβί der Fig. 2a bei derselben Frequenz deutlich erhöht ist, während die Intensität im
Spektrum D.S2 bei der einfachen Referenzfrequenz Ω0 nur unwesentlich im Vergleich zum Referenzspektrum verändert ist.
Es versteht sich, dass alle im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung nur beispielhaft bzw. exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung insbesondere, aber nicht nur, alle
geeigneten Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst, sowie einfache Weiterbildungen der Erfindung, die sich dem Fachmann ohne weiteres erfinderisches Zutun ebenfalls zwanglos ergeben.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bewertung eines Betriebszustands einer
Strömungsmaschine, welche Strömungsmaschine ein an einer
Rotorachse (A) angeordnetes Laufrad (2) umfasst, und die Rotorachse (A) mit Laufrad (2) in einem Maschinengehäuse (3) der Strömungsmaschine rotierbar um eine Achsrichtung (Z) in einem Wellenlager (4) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Betriebszustand der
Strömungsmaschine mit einem ersten Kraftsensor (Sx) eine erste
Kraftkomponente (Fx) einer auf die Rotorachse (A) einwirkenden
Lagerkraft entlang einer ersten Richtung (X) gemessen wird, welche erste Richtung (X) senkrecht zur Achsrichtung (Z) liegt, und mit einem zweiten Kraftsensor (Sy) eine zweite Kraftkomponente (Fy) der Lagerkraft in einer zweiten Richtung (Y) gemessen wird, welche zweite Richtung (Y) senkrecht zur Achsrichtung (Z) und bevorzugt gleichzeitig senkrecht zur ersten Richtung (X) liegt, aus der ersten Kraftkomponente (Fx) und der zweiten Kraftkomponente (Fy) eine resultierende Kraft (Fr) gebildet wird, mittels einer Frequenzanalyse ein Frequenzspektrum (Ω.S^ , D.S2) der resultierenden Kraft (Fr) erstellt wird, das Frequenzspektrum (Ω.S^ , D.S2) mit einem Referenzspektrum (Qref) verglichen wird und daraus eine Betriebszustandsbewertung bei einem vorgegebenen Betriebszustand der Strömungsmaschine vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine Messung der ersten
Kraftkomponenten (Fx) in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand zu einer Messung der zweiten Kraftkomponenten (Fy) durchgeführt wird, wobei die Messung der Kraftkomponenten (Fx) bevorzugt zeitgleich mit der Messung der Kraftkomponenten (Fy) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die resultierende Kraft (Fr) in Form einer mathematischen Norm aus der ersten Kraftkomponenten (Fx) und der zweiten Kraftkomponenten (Fy) gebildet wird, insbesondere gemäss Fr = [Fx2 + Fy2]1 2 gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Referenzspektrum (Qref) aus der resultierenden Kraft (Fr) mittels der Frequenzanalyse bei einem Referenzbetriebszustand der
Strömungsmaschine erstellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Frequenzanalyse zur Erstellung des Frequenzspektrum (Ω.S^ , D.S2) und / oder zur Erstellung des Referenzspektrums (Qref) unter Verwendung einer Fourier Analysemethode, insbesondere unter Verwendung einer Fast-Fourier Analysemethode durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Frequenzanalyse zur Erstellung des Frequenzspektrums (QS1 , D.S2) mit der gleichen Methode durchgeführt wird wie die Frequenzanalyse zur Erstellung des Referenzspektrums (Qref).
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur
Erstellung der Betriebszustandsbewertung der Strömungsmaschine eine Intensität im Frequenzspektrum (Ω.S^ , D.S2) bei einer vorgebbaren
Vergleichsfrequenz (Ω) mit einer Intensität des Referenzspektrums bei der vorgebbaren Vergleichsfrequenz (Ω) verglichen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei als Vergleichsfrequenz (Ω) eine
Grundfrequenz (Ω0) gewählt wird, die mit einer Rotationsfrequenz des Laufrads (2) korrespondiert, insbesondere gleich oder gleich einem
Vielfachen der Rotationsfrequenz des Laufrads (2) gewählt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine zeitlich und / oder räumlich stationäre Ablösung ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ermittelte Betnebszustandsbewertung einer Ansteuereinrichtung zugeführt wird und die Strömungsmaschine in Abhängigkeit von der
Betriebszustandsbewertung gesteuert oder geregelt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Strömungsmaschine eine Turbinenmaschine oder eine Pumpe,
insbesondere eine ein- oder mehrstufige vertikale oder horizontale
Pumpe, im Speziellen eine Pumpe zum Pumpen von
Mehrphasengemischen, insbesondere eine Hochleitungspumpe zum Erbringen hoher Pumpleistungen ist.
12. Strömungsmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , welche Strömungsmaschine ein an einer Rotorachse (A) angeordnetes Laufrad (2) umfasst, und die Rotorachse (A) mit Laufrad (2) in einem Maschinengehäuse (3) der Strömungsmaschine rotierbar um eine Achsrichtung (Z) in einem Wellenlager (4) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kraftsensor (Sx) derart an der Rotorwelle (2) vorgesehen ist, dass eine erste Kraftkomponente (Fx) einer auf die Rotorachse (A) einwirkenden Lagerkraft entlang einer ersten Richtung (X) messbar ist, welche erste Richtung (X) bevorzugt senkrecht zur
Achsrichtung (Z) liegt, und ein zweiter Kraftsensor (Sy) derart an der
Rotorwelle (2) vorgesehen ist, dass eine zweite Kraftkomponente (Fy) der Lagerkraft in einer zweiten Richtung (Y) gemessen wird, welche zweite Richtung (Y) bevorzugt senkrecht zur Achsrichtung (Z) und gleichzeitig bevorzugt senkrecht zur ersten Richtung (X) liegt.
13. Strömungsmaschine nach Anspruch 12, wobei jeweils mehrere
Kraftsensoren (Sx), bevorzugt ein Paar von zwei an der Rotorachse (A) gegenüber angeordneten Kraftsensoren (Sx) vorgesehen ist, so dass die Kraftkomponente (Fx) gleichzeitig oder alternativ aus zwei entgegen gesetzten Richtungen entlang der Richtung (X) messbar ist und / oder wobei jeweils mehrere Kraftsensoren (Sy), bevorzugt ein Paar von zwei an der Rotorachse (A) gegenüber angeordneten Kraftsensoren (Sy) vorgesehen ist, so dass die Kraftkomponente (Fy) gleichzeitig oder alternativ aus zwei entgegen gesetzten Richtungen entlang der Richtung (X) messbar ist.
14. Strömungsmaschine nach Anspruch 12 oder 13, wobei eine
Ansteuereinrichtung, insbesondere eine Computer gesteuerte
Ansteuerungsvorrichtung vorgesehen ist, so dass mittels der
Ansteuereinrichtung die Strömungsmaschine in Abhängigkeit von der Betriebszustandsbewertung steuerbar oder regelbar ist.
15. Strömungsmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Strömungsmaschine eine Turbinenmaschine oder eine Pumpe, insbesondere eine ein- oder mehrstufige vertikale oder horizontale Pumpe, im Speziellen eine Pumpe zum Pumpen von
Mehrphasengemischen, insbesondere eine Hochleitungspumpe zum Erbringen hoher Pumpleistungen ist.
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