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Messung und Theorie effektiv kombinieren

Minderungsmaßnahmen bei Schwingungsproblemen zielgerichtet auszulegen, ist einer der wichtigsten Bausteine zum erfolgreichen "Trouble-shooting" bei KÖTTER Consulting Engineers. Voraussetzung hierfür ist die meßtechnische Untersuchung des Istzustandes, aus dem der verantwortliche Wirkungsmechanismus erkannt und analysiert werden kann. Anschließend folgt die Abbildung des Problemfalles in einem effektiven mathematischen Modell. Effektiv heißt hier, daß ein vorzugsweise einfaches Modell möglichst gut das vorgefundene Schwingungsphänomen beschreibt. Dazu werden Modell und Messung aufeinander abgestimmt, so daß verschiedene Minderungsmaßnahmen im Berechnungsmodell getestet und zielgenau ausgelegt werden können.

Innerhalb einer Erdgasverdichteranlage wurden in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen stark erhöhte Rohrleitungsschwingungen festgestellt. Die Ursache hierfür war das Resonanzverhalten einer Biegeeigenform, wie sich in einer von KCE durchgeführten meßtechnischen Untersuchung herausstellte. Ein erster Schritt war es anschließend, ein „vereinfachtes“ Finite Element Modell auf die gemessene Eigenform von ca. 60 Hz abzustimmen (Abbildung 2). Anschließend wurde die gewählte Stützenkonstruktion als FE-Modell diskretisiert und konstruktiv abgestimmt. Zielsetzung war einerseits die Eigenfrequenz auf ca. 80 Hz zu shiften und andererseits durch ein Elastomerlager zusätzlich ausreichende Dämpfung einzubringen (Abbildung 3).

Abschließend wurde eine Kontrollmessung durchgeführt, die den Erfolg der Vorgehensweise bestätigte. Die gemessene Eigenfrequenz lag bei ca. 83 Hz und die auftretenden Betriebsschwingungen waren um mehr als Faktor 10 reduziert.


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