Deutsches Kompetenzzentrum optimiert Strömungsmaschinen „ganzheitlich“
Propeller, Pumpen, Ventilatoren, Windturbinen oder Verdichter sind Strömungsmaschinen, für deren Optimierung immer stärker auch ihr technisches Umfeld herangezogen wird. Wenn sich der Anwender nicht mehr nur für die Pumpe interessiert, sondern etwa eine optimierte Anlage zur Meerwasserentsalzung sucht, kann das deutsche Kompetenzzentrum für Strömungsmaschinen an der Universität Rostock helfen, das vor Kurzem an den Start ging.
„Beim Kompetenzzentrum handelt es sich um ein verzweigtes Netzwerk, mit eigener Verwaltung und Geschäftsführung“, so der Leiter Prof. Frank-Hendrik Wurm vom Lehrstuhl für Strömungsmaschinen, Fakultät Maschinenbau und Schiffstechnik, an der Universität Rostock. Über dieses Netzwerk wachse zusammen, was bei Systemlösungen zusammen gehöre. So könnten beispielsweise in einem Projekt verschiedene Spezialisten wie Werkstoffkundler, Elektroniker, Mechaniker und Strömungstechniker kooperieren.
„Wir bauen eine interdisziplinäre, auf die Strömungsmaschine und deren Antriebe ausgerichtete Kompetenz auf“, sagt Wurm. In den ersten Projekten gehe es um Windenergie, Wasserturbinen und um unterschiedliche Pumpen, die in der Industrie oder auch in der Medizintechnik zum Einsatz kommen. Laut Wurm kommen bereits die ersten Interessenten, meistens Leiter von Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, mit Aufträgen der ganzheitlichen Art. „Sie wünschen sich ein Zentrum mit vielen unterschiedlichen Forschungsdisziplinen, die möglichst alle Aspekte einer Systemlösung abdecken“, sagt der Wissenschaftler.
Kompetenzzentrum für Strömungsmaschinen: Ideenentwickler für die Industrie
Zum Vorteil der systemischen Arbeit stellt Wurm fest: „Wir können alle Komponenten wie Frequenzumrichter, Motor und das Strömungsteil optimal aufeinander abstimmen. Dank des gebündelten Know-hows unserer Universität verfügen wir über eine einzigartige Kompetenz und optimieren so ein System ganzheitlich für eine Anwendung..“ Als ein Beispiel nennt er Regelalgorithmen, die sich gezielt für eine Anwendung entwickeln lassen. Damit ließe sich auch typischen, systembedingten Fehlern begegnen, wegen denen beispielsweise eine sehr gute Pumpe mit einem Wirkungsgrad von 85 % im Zusammenspiel mit anderen Komponenten in einem System nur noch auf einen Wirkungsgrad von 30 % kommt. „Ich vergleiche in Vorlesungen die industrielle Pumpe gern mit dem menschlichen Herzen, das sich an unterschiedlichste Anforderungen optimal anpasst“, so der Strömungsexperte. Mit einer optimalen Regelung lasse sich auch der Wirkungsgrad einer industriellen Pumpe im Pumpensystem drastisch verbessern.
Weil sich mittlerweile eine Vielzahl von Wurms Kollegen in die Thematik Strömungsmaschinen und deren Anwendungen eingearbeitet haben, schlägt das Kompetenzzentrum der Industrie auch Themen vor. „Wir wollen beispielsweise für Turbinen in ganz speziellen Anwendungen eine optimale Regelung entwickeln“, so Wurm. Zur wissenschaftlichen Ausbildung werden thematisch passende Arbeiten vergeben, in deren Verlauf Diplomanden und Doktoranden interdisziplinär zusammenarbeiten.
Kompetenzzentrum Rostock: „Akustik-Detektive“ für Strömungsmaschinen
Als ein Highlight für die neue Form des akademischen, systemischen Arbeitens ging kürzlich in Rostock ein neuer Schallmessraum für rund 1 Mio. € in Betrieb, der in seiner Art in der europäischen Hochschullandschaft einmalig sein soll. Diese Inbetriebnahme lief im Rahmen der Eröffnung einer neuen Forschungshalle der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Universität Rostock. Mit dem Schallmessraum avancieren die Rostocker zu wissenschaftlichen „Akustik-Detektiven“, die bei Strömungsmaschinen, deren Antrieben und Regeleinrichtungen, Geräusche und ihre Ursachen ermitteln. Der Schallmessraum besitzt einen integrierten Wasserkreislauf, in dem sich Strömungsmaschinen einzeln oder integriert in eine vollständige Anlage – etwa das Modell eines kompletten Systems – abbilden lassen.
Das geschieht in einer schallisolierten und praktisch reflexionsfreien Umgebung mit einer Grenzfrequenz von weniger als 100 Hz. Der in das Wassersystem eingeleitete Flüssigkeitsschall wird genauso wirkungsvoll wie der Luftschall absorbiert, sodass kaum Reflexionen auftreten. Wurm dazu: „Unsere Wissenschaftler messen im Schallmessraum Körper-, Luft- und Flüssigkeitsschall bis zu sehr tiefen Frequenzen.“ Sie könnten genau orten, wo und wie der Schall erzeugt, weitergeleitet und abgestrahlt wird. Auch psychoakustische Analysen mit dem Ziel einer Klangoptimierung seien möglich.
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