Energie

Mit MSC Software Anlagen zuverlässiger, effizienter & sicherer entwickeln
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Die Energieindustrie muss die ständig steigende Nachfrage befriedigen und gleichzeitig strenge Sicherheitsanforderungen und Umweltauflagen erfüllen. Zunehmend werden Forschung und Entwicklung auf alternative Energien ausgerichtet. Viele Unternehmen stoßen dabei auf unbekanntes Gelände vor.

MSC Software bietet Lösungen, mit denen Ingenieure in der Energiebranche komplexe mechanische Systeme in rauen Betriebsumgebungen präzise simulieren können. Die Software hat sich in den Bereichen Öl, Gas, Wind und Kernenergie bewährt. Mit MSC werden Produkte entwickelt, die optimal funktionieren und keine teuren Ausfälle verursachen.

MSC Software konzentriert sich auf die Bereiche:

System loads calculation
Hub fatigue modeling
Aero-dynamic simulation
 

Windkraftanlagen und Technologien für erneuerbare Energien müssen deutliche Kostenvorteile gegenüber traditionellen Energieerzeugern und anderen nicht erneuerbaren Rohstoffen bieten. Die Leistungsfähigkeit der Windkraftsysteme und besonders die Zuverlässigkeit über einen Zeitraum von mindestens 20 Jahren oder 120.000 Betriebsstunden wirken sich erheblich auf die Kapitalrendite der Betreiber aus. Andere Anforderungen, wie die Beschränkung der Geräuschemissionen oder auch der Bau von Offshore-Anlagen auf hoher See, erhöhen die konstruktiven Herausforderungen und fordern leistungsfähige und innovative Berechnungsmethoden. Zudem werden durch die immer größeren Abmessungen moderner Windkraftanlagen physische Tests immer schwieriger.

Durch die intensive Nutzung von Simulationstechnologien sind die Hersteller von Windkraftanlagen und ihre Zulieferer in der Lage, die Entwicklung neuer Systeme durch die schnelle Verifizierung mit virtuellen Modellen zu beschleunigen. Die Abhängigkeit von zeitaufwendigen, kostenintensiven physischen Tests verringert sich.

Mit AdWiMo, kurz für Advanced Wind Turbine Modeling, bietet MSC ein numerisches Berechnungstool speziell für die Modellierung von Windkraftanlagen. Mit dieser Lösung können Anwender sowohl ein Komplettmodell der gesamten Windkraftanlage als auch einzelne Komponenten erstellen und analysieren. AdWiMo ist ein plug-In basierend auf dem bewährten Mehrkörperprogramm Adams. Die Verwendung von elastischen Körpern(FEA Modelle) steigert nicht nur die Genauigkeit der Berechnungen von AdWiMo; die beinahe ohne zusätzlichen Aufwand berechnete dynamischen Spannungen kann man zum Beispiel direkt an die Lebensdaueranalyse mit MSC Fatigue weiterleiten; Kosten- und Zeitersparnisse stellen sich gegenüber einfachen Berechnungsverfahren ein.

Anwendungen in der Windenergiebranche:
  • Windturbinensimulation mit Berücksichtigung von Elastokinematik, Aerodynamik & Mechatronik
  • Schneller Einbau bzw. Austausch von elastischen Bauteilen (finite Elementmodelle)
  • Verschiedene Optionen für die Modellierung von Rotorblättern
  • Preprozessoren für elastische Körper von Turm & Rotorblatt
  • Einfache & komplexe Modelle für Getriebe- & Lagermodellierung
  • Schnittstellen zur Spannungsrückrechnung & Lebensdauerberechnung
  • Reglerverhalten
  • On- & offshore Windenergieanlagen
Trunnion stress analysis
Thermal analysis of a cask
Piping systems – Burst analysis
 

Das Thema Atomkraft spaltet die Meinungen mehr als jede andere Energieform. Ob der beschlossene Ausstieg wieder rückgängig gemacht wird oder nicht, Computer Aided Engineering (CAE) und virtuelle Tests sind auch im Bereich Kernenergie von großer Bedeutung. Dabei geht es nicht nur um die Konstruktion neuer Kernkraftwerke, sondern immer mehr auch um deren Rückbau und die Endlagerung des Atommülls.

Sicherheit hat im Bereich Atomkraft oberste Priorität. Regierungsbehörden auf der ganzen Welt haben für den Umgang mit Kernenergie strenge Richtlinien ausgearbeitet. Ingenieure müssen diese strengen Leistungskriterien erfüllen. Gleichzeitig möchten sie aber ihre Entwürfe optimieren, ohne dass übermäßig hohe Entwicklungskosten entstehen. Zudem sind physikalische Tests kostspielig und oft ganz unmöglich.

Die Lösungen von MSC Software helfen Ingenieuren im Bereich Kernkraft, gesetzliche Richtlinien mit Innovationen zu verbinden. Die Entwickler können beispielsweise nichtlineare Materialien modellieren, die zeit- und temperaturabhängiges Verhalten und komplexe Belastungsbedingungen aufweisen – das alles sicher im Büro und ohne Gefährdung der Umwelt. Mit MSC Software können alle wichtigen Bestandteile eines Kernreaktors untersucht werden, wie Turbinen und Generatoren, Vorrichtungen zum Abbremsen und Einfangen schneller Neutronen oder Kühl- und Sicherheitseinrichtungen.

Anwendungen in der Kernkraftbranche:
  • Konstruktion von Behältern für abgebrannte Brennelemente
  • Kriech- & Bruchanalyse von Leitungen
  • Simulation von Unfällen
  • Pumpen & Ventile
  • Speicherbehälter
  • Kühl- & Sicherheitseinrichtungen
  • Systemanalyse des Flüssigkeit- & Gastransports
  • Restwärme- & Spannungsanalyse aufgrund von Schweißungen
Pipe collapse
Well perforation
Centralizers
 

Preissteigerungen von Öl und Gas führen dazu, dass Rohstoffe zunehmend auch aus vormals unwirtschaftlichen Lagerstätten gefördert werden. Vor allem Unterwasserbergbau und Tiefseeförderung stellen extreme Anforderungen an die verwendete Technik. Aber auch an Land unterliegen sowohl Bohr- und Produktionsanlagen als auch die Transportinfrastruktur dauerhaft kritischen Belastungsbedingungen. Jede Betriebsunterbrechung führt zu kostspieligen Ausfällen.

Umfassende Prüfungen in einer frühen Phase des Konstruktionszyklus sind von ausschlaggebender Bedeutung. Jedoch sind umfassende physikalische Tests nicht nur teuer, sondern oft unter lebensfeindlichen Einsatzbedingungen kaum realisierbar. Daher müssen sich Ingenieure auf Computer Aided Engineering (CAE) und virtuelle Tests verlassen.

MSC Software bietet Lösungen, um Öl- und Gasförderanlagen zu untersuchen. Ingenieure können Steuersysteme, mechanische Mehrkörpersysteme oder strukturelle Eigenschaften von einzelnen Baugruppen oder ganzen Systemen analysieren. Bei einer Öl-Förderanlage gehören dazu beispielsweise die Bohranlage mit Bohrturm, Motoren, Antriebsmaschine und Fundament sowie der Drehtisch für die Übertragung der Rotationsbewegung auf das Bohrgestänge mit Schwerstange und Bohrmeißel.

Anwendungen in der Öl- & Gasbranche:
  • Entwicklung von Lagerbehältern für abgebrannte Brennelemente
  • Einsturz, Explosion & Ausfall von Gehäusen
  • Belastungsanalyse & Ermüdungsuntersuchung von Rohrsträngen & Leitungen
  • Leistungsfähigkeit von ringförmigen Dichtungen z.B. bei Abschlusseinrichtungen
  • Leckende Öldichtungen
  • Wechselwirkung zwischen Flüssigkeit & Struktur bei Ölsteigleitungen
  • Unterschiedliche Untersuchungen von Ventilen & Rohrleitungen
  • Thermisch-strukturelle Untersuchungen & Ermüdungsanalyse von Kokstrommeln
  • Kontaktspannungsanalyse & Haltbarkeitsuntersuchungen von Bohrsystemen
  • Restspannungsermittlung aufgrund von Schweißungen

Adams Software helped us to understand the motion and forces involved by capturing the full gamut of real world complexities including rigid bodies, flexible bodies, springs, dampers, joints and all others mechanical components. The software never placed any limits on what I wanted simulated, yet it made it possible to assemble the complex model very quickly.
Mirco Zoia, Navel Architect, Knud E Hansen

MSC Software wird für viele Arten der Berechnung eingesetzt:

  • Strukturanalyse
  • Nichtlineare Analyse, Kontakt
  • Einfluss von Windstößen
  • Wellenlasten & strukturelle Intigrität
  • Design Optimierung
  • Geräusche & Vibrationen
  • Lebensdauer & Ermüdung
  • Prozessautomatisierung
 
  • Thermische Leistung
  • Mehrkörpersimulation
  • Mechatronik
  • Lebensdaueranalyse
  • Bewegungs- & Systemanalyse
  • Spannungs- & Dehnungsanalyse
  • Thermo- & Wärmeübertragungsanalyse
  • Akustische Analyse

Anwendungsbeispiele:

  • Getriebe & Lager
  • Dichtungen von Verdichtungsanlagen
  • Turbinenanlagen
  • Druckluftmanschetten & Abschichtgarnituren
  • Rohrsysteme
  • Vogelschlag
  • Rohrdichtungen
 
  • Thermische Eigenschaften & Wärmeübertragung
  • Belastung durch Wellen & strukturelle Integrität
  • Sicherheit der Reaktorenbehälter
  • Rotorblätter aus Faserverbundwerkstoffen
  • Steuerungssysteme
  • Inspektionsgeräte in Rohrleitungen
  • Speicherbehälter

 

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