Veröffentlichungen

@phdthesis{Pohl.2020,

title = {Modellbasierte Analyse der Systemzuverlässigkeit unter beschleunigten Lebensdauertests für die Brennstoffversorgung eines Ölbrenners},

author = {Elmar Pohl},

url = {https://publications.rwth-aachen.de/record/808416?ln=de},

year  = {2020},

date = {2020-01-01},

publisher = {OWI Science for Fuels gGmbH},

address = {Aachen},

school = {RWTH Aachen University},

abstract = {Die Diversität und Komplexität flüssiger Brennstoffe für Fahrzeuge und Raumheizungsgeräte hat aufgrund des Einsatzes biogener Anteile in den vergangenen Jahren zugenommen. Das Themengebiet der Brennstoffstabilität und -alterung ist Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten. An der OWI Science for Fuels gGmbH wurden hierzu Prüfverfahren für anwendungstechnische Untersuchungen entwickelt. Die Versuchszeit konnte durch die Aufprägung von physikalischem Stress deutlich reduziert werden. Eine bis dahin nur sekundär untersuchte Fragestellung ist der Zusammenhang zwischen Qualitätseigenschaften der brennstoffführenden Komponenten, der Alterung von Brennstoffen und Komponenten, sowie dem Ausfallverhalten. Zur Beurteilung der Zuverlässigkeit technischer Produkte werden in der Industrie und Forschung aufwändige Dauerlaufversuche mit und ohne beschleunigte Lebensdauertests eingesetzt. Bei den beschleunigten Lebensdauertests wird dazu im Versuch ein Stressfaktor aufgeprägt, mit dem Ziel die Ausfallzeit des Systems zu reduzieren. Als Stressfaktor kann z. B. eine erhöhte Benutzungsrate oder eine erhöhte Betriebstemperatur eingesetzt werden. 

 

Die Zielsetzung dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines modellgestützten Verfahrens zur Analyse der Systemzuverlässigkeit des hydraulisch-mechanischen Teils eines Ölbrennersystems unter beschleunigten Lebensdauertests. Untersucht wird insbesondere die Wechselwirkung von Brennstoffalterung, Komponentenalterung und Qualitätseigenschaften der brennstoffführenden Komponenten. Mittels eines modellbasierten Ansatzes wird der Einfluss von physikalischem Stress auf die Versuchsbeschleunigung analysiert und die Zulässigkeit der Versuchsbeschleunigung verifiziert. 

 

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein numerisches Simulationsmodell der Ölbrenneranwendung modelliert und mittels stochastischer Simulation das Ausfallverhalten eines beschleunigten Lebensdauertests analysiert. Berücksichtigt werden die Qualitätseigenschaften der Komponenten, die Alterung der Komponenten und die Brennstoffalterung mittels eines kinetischen Ansatzes der Oxidationsstabilität. 

 

In der Ergebnisdarstellung wird der Einfluss des Komponenten- und Systemausfallverhaltens beschrieben. Insbesondere wird der Einfluss der Bauteilstreuung auf das Ausfallverhalten analysiert. Es erfolgt eine Beschreibung des funktionalen Zusammenhangs zwischen der Reduktion des Tankvolumens als physikalischen Stressfaktor und Beschleunigungsfaktor. Die Untersuchungen mit den validierten Systemmodellen haben gezeigt, dass die Reduktion des Tankvolumens von 60 auf 20 Liter einen geeigneten Stressfaktor darstellt. Da es bei der Versuchsbeschleunigung zu keiner Eigenschaftsänderung der Verteilungsfunktion kam, zeigt sich die Tankreduktion als geeignete Versuchsbeschleunigung. Die Reduktion des Tankvolumens von 60 auf 20 Liter führte zu einer 82 prozentigen Versuchsbeschleunigung. Durch die funktionale Beschreibung des Stress- und Beschleunigungsfaktors kann das Ergebnis des vereinfachten Prüfstandversuchs auch auf reale Anwendungen übertragen werden. Somit wird bei einem Tankvolumen von rund 1000 Liter unter sonst gleichen Bedingungen eine mittlere Ausfallzeit von rund 3700 Stunden berechnet.},

keywords = {Degradation, Reliability},

pubstate = {published},

tppubtype = {phdthesis}

}