Schaufelaeroelastik im transienten Betrieb von Expansionsturbinen
In den Arbeitspaketen des Verbundprojekts “Schaufelaeroelastik im transienten Betrieb von Expansionsturbinen - Schau_Tex“ werden Projekte zur Optimierung der aeroelastischen Eigenschaften der Beschaufelungen sowohl von Gas-, Dampfturbinen als auch Industriegasturbinen vorgeschlagen.
Neben der Erlangung weiterer Wirkungsgradsteigerungen bei gleichzeitiger Kostenoptimierung müssen die Anlagen für höhere Lastwechselzahlen und Lastwechselgeschwindigkeiten ausgelegt werden, um somit die Schwankungen bedingt durch die fluktuierende Einspeisung von Wind- und Solarstrom ausgleichen zu können. Ein besonderes Gewicht kommt der Problemstellung zu, durch Neuentwicklungen eine optimale Integration der Turbomaschinen in die immer stärker durch regenerative Energiewandler geprägte Stromerzeugungsumgebung zu erreichen. Diese bedingt eine Erhöhung der zyklischen Fahrweise der Turbinen und den Betrieb bei sehr geringen Teillasten. Aufgrund der ungünstigen Anströmbedingungen und Vergrößerung von abgelösten Bereichen tritt eine höhere Schwingungsanregung der Schaufeln auf, der durch geeignete Auslegungsmaßnahmen entgegengewirkt werden muss. Neben der Entwicklung von Neuanlagen stellen aber auch Bemühungen, bestehende Altanlagen durch einen Retrofit nachzubessern, wichtige Herausforderungen für Hersteller und Betreiber dar. Im letzteren geht es nicht nur um eine radikale Erhöhung der Startzahlen, sondern auch um den effizienteren Betrieb der Turbinen im unteren Lastbereich und mit größeren Lastgradienten, wozu die Energieanlagen hinsichtlich der Robustheit und längeren Wartungsintervallen aufgefrischt werden müssen.
Arbeitspakete
AP 1: Schaufelschwingungen in Dampfturbinen
Im Arbeitspaket 1 sind Arbeiten zusammengefasst, die sich mit Fragen der Aeroelastik von Turbinenendstufenschaufeln beschäftigen, die aufgrund Ihrer großen Abmessungen besonders schwingungsanfällig sind. In Teillast betriebene Turbinen neigen zu einer besonderen Lastverlagerung hin zu den Schaufelspitzen der Rotoren mit lokal hohen Machzahlen und damit verbunden starker Strömungsablösung. Dementsprechend sind die Anregungsmechanismen sehr ausgeprägt, und bei der Auslegung dieser Schaufeln müssen die Strömungsphänomene verstanden und beherrscht werden.
AP 2: Deckbandkoppelung
Dieses Arbeitspaket baut auf Vorgängerprojekte im AG Turbo Programm COOREFLEX auf und hat die Zielsetzung, mittels experimenteller und numerischer Methoden von deckbandgekoppelten Schaufeln die Neigung zu selbst- und fremderregten Schwingungen zu untersuchen. Damit wird die Auslegungssicherheit von Schaufelverbänden mit verspannten Deckbändern erhöht.
AP 3: Schwingungsdämpfung für zyklische Beanspruchung
In diesem Arbeitspaket sind Arbeiten verschiedener Projektpartner zusammengefasst, die sich mit der Beanspruchung von Turbinenbeschaufelungen bei stark variablen Belastungszyklen beschäftigen. Dabei sind sowohl Koppelungseffekte sowie Möglichkeiten der Reibungsdämpfung berücksichtigt.
