Optimierung eines 30 [MW] Planetengetriebes

E-PACK^®-Planetengetriebe werden zur Drehzahl- und Momentenanpassung zwischen Antriebs- und Abtriebsmaschinen eingesetzt. Das Getriebegehäuse wird zur Bauraumminimierung direkt an den Generator oder E-Motor angeflanscht, wie im oberen Bild gezeigt. Links befindet sich der Generator mit E-PACK^®-Getriebe, rechts die wärmeisolierte Dampfturbine.

Das bislang leistungsstärkste E-PACK^®-Getriebe mit einer Leistung von 30 [MW] sollte in der Konstruktionsphase hinsichtlich Körperschall und Schallemission optimiert werden. Das mittlere Bild zeigt das FE-Modell dieses Getriebes mit Generator und Turbinenwelle. Rechts ist darin der Radsatz im Detail dargestellt.

Basierend auf den Ergebnissen einer rechnerischen Modalanalyse und erzwungenen Schwingungsrechnungen wurden die Körperschallamplituden sowie die abgestrahlten Schallleistungspegel aufgrund von Unwuchterregung sowie aufgrund unterschiedlicher Erregungen in den Verzahnungen berechnet und das Getriebe hinsichtlich minimalen Körper- und Luftschalls optimiert.

Nach Fertigstellung der Anlage wurden umfangreiche Validierungsmessungen durchgeführt. Neben einer experimentellen Modalanalyse und Betriebsschwingungsmessungen bei verschiedenen Lasten wurden über Schallintensitätsmessungen auch die Schallleistungspegel ermittelt.

Diese Messungen haben alle wesentlichen Ergebnisse der Vorausberechnung bestätigt. Insbesondere zeigte sich dabei, dass die rechnerische Optimierung des Getriebes erfolgreich war. Als Beispiel sind im unteren Bild die gemessenen und berechneten Schallleistungspegel gegenübergestellt. Für die Oktavbandpegel liegen die Abweichungen ab 63 [Hz] bei maximal 6 [dB(A)], für den Gesamtpegel sogar nur bei 1 [dB(A)]. Die größere Abweichung für das Oktavband um 31,5 [Hz] erklärt sich aus dem vereinfacht angenommenen Abstrahlgrad.

E-PACK^® ist ein eingetragenes Warenzeichen der Voith Turbo BHS Getriebe GmbH.