Forschungsschwerpunkte

Mechatronische Systeme

Vorstellung

Im Fachgebiet Mechatronische Systeme führen wir seit dem Jahr 1994 Forschungsarbeiten zur Erhöhung der Effizienz, der Sicherheit und der Zuverlässigkeit insbesondere von rotierenden Maschinen in energietechnischen Anlagen durch. Seitdem haben wir eine Vielzahl von Projekten erfolgreich bearbeitet und eine Reihe unikater Versuchsanlagen errichtet. Dabei liegt unser besonderes Augenmerk darauf, konventionelle Wälz- oder Gleitlager durch aktive Magnetlager zu ersetzen.

Magnetlager basieren auf der Idee, Rotoren von Maschinen in Magnetfeldern zu lagern. Der Rotor schwebt dabei berührungsfrei in den Magnetlagern. Dadurch lassen sich Lagerreibung und Verschleiß vermeiden. So werden Schmierstoffe überflüssig, was der Sicherheit dient, da sowohl die Brandmasse in der Anlage als auch der anlagentechnische Aufwand zur Schmiermittelaufbereitung und -kühlung reduziert werden. Das Magnetlager hat praktisch eine unbegrenzte Lebensdauer. Wartungsarbeiten wie bei konventionellen Wälz- oder Gleitlagern sind nicht notwendig. Außerdem bieten aktive Magnetlager die Möglichkeit der Maschinen- und Anlagendiagnose durch die Nutzung inhärenter Signale. Bei abgeschalteten Magnetlagern wird der Rotor durch sogenannte Fanglager aufgenommen. Diese verhindern einen mechanischen Kontakt zwischen den Rotor- und Statorbauteilen der Maschine.

Die Entwicklung aktiver Magnetlager umfasst neben den eigentlichen Lagern die dazu erforderliche Sensorik, Regelungstechnik, Leistungselektronik und Fanglagerung sowie die Messwerterfassung und -auswertung. Dazu werden moderne Methoden der Modellierung, Simulation und des Rapid Prototyping eingesetzt.

Finanziert werden diese Arbeiten sowohl durch öffentliche Auftraggeber, wie das SMWA, das SMWK, das BMBF, das BMWi sowie die Europäische Union, als auch durch die Industrie. Die Ergebnisse haben Grundlagencharakter, mündeten aber auch in Prototypen magnetgelagerter Maschinen für den Einsatz in den Kraftwerken Boxberg und Jänschwalde. Hier konnten im Langzeiteinsatz im Kraftwerksregime Betriebserfahrungen gesammelt werden.

Die wissenschaftlich-technische Basis wurde durch die Entwicklung und den Bau einer Reihe von Versuchsständen stetig erweitert. Dies ermöglicht uns, experimentelle Grundlagenuntersuchungen und Einzeleffektanalysen durchzuführen. Die Versuchsanlagen werden auch in der Lehre eingesetzt, um die Studierenden anschaulich und praxisnah auszubilden.

 

Schwerpunkte

Design und Projektierung automatisierungstechnischer und mechatronischer Systeme

  • Rapid Prototyping
  • CAE
  • Modellierung und Simulation mechatronischer Systeme
  • FEM

Magnetlager

  • Auslegung und Konstruktion
  • Regelungstechnik
  • Leistungselektronik
  • Diagnose

Sensortechnik

Überwachung und technische Diagnose

Fachgebietsleiter


Prof. Dr.-Ing.
Frank Worlitz
Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik
Standort Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Gebäude Z IVc, Raum C1.17
03583 612-4548
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