Komplexe und integrierte Methoden zur Zuverlässigkeitsbewertung berührungsfreier Lager

Für den Einsatz aktiver Magnetlager in der Energietechnik muss die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems nachgewiesen werden. Der Einsatz von Magnetlagerungen in Turbomaschinen, wie sie bspw. Turbinen, Pumpen und Verdichter darstellen, ist durch extreme Prozess- und Umgebungsbedingungen charakterisiert. Fertigungstoleranzen in den Lagerkomponenten und die Beeinflussung durch spezifische Betriebs- und Störszenarien führen zu Parameterdriften, die um die Erwartungswerte einer Nennwertauslegung streuen. Die Folge ist eine arbeitspunkt- und lastabhängige Zuverlässigkeit der Lagerkomponenten. Ein unter Nominalbedingungen funktionsfähiges aktives Magnetlager versagt ggf. aufgrund mechanischer, elektrischer oder magnetischer Parameterdriften. Die Auslegung aktiver Magnetlager soll um die Zuverlässigkeitsanalyse unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten erweitert werden. Dabei werden mit Hilfe geeigneter Methoden im Gegensatz zur diskreten Herangehensweise die spezifischen Lagerparameter unscharf betrachtet. Mit Hilfe der Monte- Carlo-Simulation werden im Rahmen von Simulationen Teilversagenswahrscheinlichkeiten der Komponenten ermittelt und mit Hilfe der Fehlerbaumanalyse zu einer Versagenswahrscheinlichkeit des Gesamtsystems zusammengefasst. Es wird im Auslegungsprozess ermittelt, welche Komponenten des Regelkreises redundant/diversitär ausgeführt werden müssen.