Das Projekt "4.1.6a Optimierung der teilbeaufschlagten Regelstufe einer Industriedampfturbine - Teil A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN Diesel & Turbo SE durchgeführt. Ziel dieses Projektes im Rahmen der COOREFLEX-Turbo ist die Optimierung einer teilbeaufschlagten Regelstufe einer Industriedampfturbine zur Erhöhung der Flexibilität des Betriebsbereiches unter erhöhtem Wirkungsgrad. Dazu soll der Einfluss der Meridiankonturierung der Düsen sowohl experimentell als auch theoretisch untersucht werden. Die numerischen Analysen werden von uns als Industriepartner durchgeführt. Diese Analysen werden durch Messungen des Betriebsverhaltens der Stufe vom Hochschulpartner begleitet. Nach der Untersuchung bei Vollbeaufschlagung wird eine Vorrichtung ausgelegt um eine Teilbeaufschlagung der Düsenringe realisieren zu können. Basierend auf den Erfahrungen des Vorgängerprojektes soll ein weiterer Düsenring konturiert werden, der als Referenz zusätzlich auch ohne Teilbeaufschlagung analysiert werden soll. Wirkungsgrade und Leistung der konturierten Düsenringe mit Anpassungen des Staffelungswinkels zum aussagekräftigen Vergleich, sowie der gesamten Stufe sollen unter verschiedenen Druckverhältnissen in Abhängigkeit von Laufzahl und Teilbeaufschlagung untersucht werden. Für die Auslegung dieser Modifikationen sollen numerische Analysen durchgeführt werden, die als Ergebnisse die Vorgaben liefern, die zur Herstellung des Referenzringes notwendig sind. Die notwendigen Abdeckungen zur Simulation des segmentierten Düsenringes sowie der zu untersuchenden Segmente werden unter Berücksichtigung der Maschinenrelevanz ausgelegt und konstruiert. Die Fertigung der notwendigen Abdeckungen für den Prüfstand erfolgt durch den Antragssteller.
Das Projekt "4.1.6b Optimierung der teilbeaufschlagten Regelstufe einer Industriedampfturbine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmut-Schmidt-Universität der Bundeswehr Hamburg, Professur für Energietechnik, Laboratorium für Strömungsmaschinen durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist es, zur optimalen Auslegung einer Gleichdruckstufe den Einfluss der Meridiankonturierung insbesondere unter dem Aspekt der Teilbeaufschlagung und der unvermeidlichen Überdeckung experimentell zu untersuchen. Basierend auf den bereits durchgeführten Arbeiten des Antragstellers wird die derzeit im Vollkranz ausgeführte Regelstufe auf teilbeaufschlagte Sektoren aufgeteilt, um den Einfluss der unvermeidlichen Abdeckung der Sektorengrenzen auch bei Vollbeaufschlagung, aber auch den Einfluss einer Teilbeaufschlagung auf das Strömungsfeld und den Wirkungsgrad der Stufe zu vermessen. Die Messungen helfen, die numerischen Berechnungen zu validieren, die ihrerseits verwendet werden, um weitere Geometrie- und Betriebspunktvariationen durchzuführen. Um letztendlich die wirklich zu erzielende Wirkungsgradverbesserung nachzuweisen, werden Versuche an einer Kaltluftturbine durchgeführt. Denn erst im Zusammenspiel zwischen Stator und Rotor ist die Wirkungsgradverbesserung zu realisieren. Das Vorhaben wird in zwei Teilen beantrag, Vorhabensteil A wird durch den Industriepartner und Vorhabensteil B durch den Hochschulpartner bearbeitet. Die jeweiligen Aufgabenverteilungen detailliert gegeneinander abgegrenzt. Die experimentellen Untersuchungen sind in zwei Arbeitsschritte gegliedert. In Arbeitsschritt 1 wird an der im vorangehenden Vorhaben errichteten Versuchseinrichtung mittels der PIV die Abströmung des Düsenrings ermittelt, analysiert und bewertet. Die Interpretation der Verluste erfolgt einerseits durch die Analyse der Messungen, andererseits durch numerische Berechnungen der Nachläufe. Das numerische Verfahren wird anhand der Messungen validiert. Im zweiten Arbeitsschritt werden Versuche zur Bestimmung des Wirkungsgrades an einer Stator-Rotor Konfiguration in einer Kaltluftturbine durchgeführt werden.