Aktive und adaptive Reduzierung pumpeninduzierter Druckpulsationen in geschlossenen hydraulischen Kreisläufen mit Kreiselpumpen

Der Anteil an bedarfsgerecht geregelten Pumpen wird in Zukunft durch den Bedarf einer effizienter Ressourcennutzung stark ansteigen. Weiter besteht die Idee, die im Feld befindlichen Pumpen zur Stabilisierung des elektrischen Verbundnetzes zu nutzen. In allen Fällen muss dabei die Drehzahl variiert werden. Eine Drehzahlvariation führt zu einer Änderung des Betriebspunkts. Diese Änderung geschieht mit unterschiedlicher Dynamik. Druckpulsationen, ausgelöst durch instationäre Vorgänge innerhalb der Pumpen, breiten sich im gesamten Rohrleitungssystem und allen Einbauten aus. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist eine Funktion der Steifigkeit des Rohres und der Einbauten sowie der Kompressibilität des Fluids. Für Wasser kann die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Druckpulsationen zwischen einigen 100 m/s bei Schläuchen bis zu ca. 1500 m/s bei sehr steifen Rohren betragen. Druckpulsationen führen, je nach Amplitude und Frequenz, zu Schwingungen der Struktur und Schallemissionen. Im schlimmsten Fall kann es zu destruktiven Schäden an der Pumpe und am Rohrleitungssystem kommen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein aktives und adaptives System zur Dämpfung dieser Druckpulsationen zu erforschen und dessen Wirksamkeit in einem geschlossenen Pumpensystem mit einer Kreiselpumpe nachzuweisen. Dafür wird ein System entwickelt, welches auf dem Prinzip der aktiven Geräuschunterdrückung (engl. Active Noise Cancellation, kurz ANC) beruht. Es wird ein Aktuator entwickelt, der in der Lage ist, Wechseldruckamplituden in das Rohrleitungssystem abzustrahlen. Die Amplitude des Wechseldruckes ist mindestens so groß, wie die von der Kreiselpumpe ausgehende Druckpulsationsamplitude.