Smart Shaft – Präzise Ausrichtung von Turbinenläufern

Smart Shaft ist ein innovatives Messsystem zur hochpräzisen Vermessung der inneren Ausrichtung von Turbinenläufern mittels Lehrwelle.

Ziel des Projekts ist es, ein veraltetes und aufwendiges Verfahren auf den Stand der Technik bringen. 

Durch den Einsatz neuer, kabelloser Taster und einer digitalen Datenauswertung wird das Messverfahren deutlich vereinfacht. Das integrierte Programm berechnet automatisch Korrekturwerte und stellt diese direkt bereit.

Technologischer Hintergrund

Die präzise Ausrichtung von Turbinenläufern ist entscheidend für den störungsfreien Betrieb und die Effizienz von Industriedampfturbinen. Schon kleinste Abweichungen können zu unerwünschten Berührungen zwischen Läufer und Leitschaufelträgern führen, was Vibrationen, Leistungsverlust und Schäden an Bauteilen zur Folge haben kann.
Mit Smart Shaft wird dieser Prozess deutlich verbessert: Das System kombiniert moderne, drahtlose Messtechnik mit einer intelligenten Datenauswertung und ermöglicht so eine schnelle, präzise und zuverlässige Ausrichtung – ganz ohne aufwendige Verkabelung.

IST-Zustand

  • 21-Kanal-Umschalter zum Anschluss sämtlicher Messsensoren mit zugehörigem Anzeigegerät

  • Für alle verbauten Sensoren wird jeweils eine separate Leitung benötigt, was zu einem sehr umfangreichen Kabelbaum führt und die Messarbeiten erschwert

  • Die einzelnen Messkanäle müssen nacheinander manuell umgeschaltet und abgelesen werden

  • Die erfassten Werte werden handschriftlich festgehalten, was den Prozess zusätzlich verlangsamt

Soll Zustand

 

  • Einsatz von kabellosen Messtastern, die Messwerte in Echtzeit drahtlos an ein digitales Endgerät übertragen

  • Verwendung einer Hardware, die bei Bedarf problemlos nachgebaut oder nachbestellt werden kann

  • Entwicklung einer Software, die die Messdaten automatisch einliest und speichert

  • Entwicklung eines Programms zur Datenverarbeitung, Datenausgabe und visuellen Darstellung der Korrekturwerte in einer technischen Ansicht

  • Einsatz einer KI, die Messdaten bewertet und vorausschauend Korrekturvorschläge berechnet


 

 

 

Hardware

Das System besteht aus hochauflösenden, induktiven Sensoren, die Messdaten in Echtzeit erfassen.
Sie sind gut geeignet für den Einsatz in Turbinen mit begrenztem Einbauraum.
Die Messgenauigkeit liegt im Mikrometerbereich, bei gleichzeitig stabiler und konstanter Funkübertragung.

 

Datenübertragung

Die Verbindung zwischen den einzelnen Messtastern und dem Computer funktioniert komplett kabellos.
Ein Funkmodul sendet die Messdaten drahtlos an einen kleinen USB-Empfänger, der einfach in ein Laptop oder Tablet gesteckt wird.
Wenn die Entfernung größer ist oder das Signal durch das Turbinengehäuse geschwächt wird, kann ein Funkverstärker dazwischengeschaltet werden.
So werden keine Kabel mehr benötigt, und die Daten werden sicher und zuverlässig übertragen.

Funkmodul ➞ Funkverstärker ➞ USB-Funkempfänger

 

Messprogramm

Mehrere kabellose Messtaster erfassen an festgelegten Punkten genaue Messdaten und übertragen diese in Echtzeit per Funk an das Messprogramm auf einem digitalen Endgerät.
Das Programm erfasst die Daten automatisch, verarbeitet sie weiter, analysiert Abweichungen und speichert alle Ergebnisse ab. Ein integrierter Algorithmus fasst die Einzelmessungen zu einem vollständigen Gesamtbild der Wellenposition zusammen. Auf dieser Grundlage berechnet das Programm präzise Korrekturwerte, die für die exakte Ausrichtung der Läuferwelle erforderlich sind.
Die Ergebnisse werden in einer klaren technischen Darstellung ausgegeben, die zeigt, wie die Einstellelemente angepasst werden müssen. 

Künstliche Intelligenz

Die Künstliche Intelligenz analysiert die erfassten Messdaten und erkennt darin wiederkehrende Muster und Zusammenhänge.
Sie wird durch das Einspeisen einer großen Menge an Messdaten angelernt, die in der Vergangenheit erfasst wurden. Aus diesen Daten lernt sie, wie sich bestimmte Veränderungen auf die Ausrichtung der Turbinenbauteile auswirken.
Nach dem Training kann die KI neue Messdaten selbstständig auswerten und daraus Korrekturwerte für die innere Ausrichtung der Leitschaufelträger vorhersagen.
So unterstützt sie den Prozess, indem sie schnelle und verlässliche Einschätzungen liefert, bevor eine vollständige Berechnung durchgeführt wird.