Die fortlaufende Restrukturierung der Energiemischung in Deutschland zu regenerativen Energieträgern bringt in Bezug auf konventionelle Energiewandlungsanlagen neue Herausforderungen mit sich. Eine dieser Herausforderungen ist die erforderliche Flexibilisierung des Prozesses, was im Hinblick auf die Turbomaschine eine Änderung im Lastprofil und dadurch eine starke Zunahme der Bauteilbeanspruchung durch eine vermehrte Fahrweise im Teillastbereich bedeutet.
Im Teillastbetrieb liegt eine hohe Druckdifferenz über dem Ventil an, welche im Falle eines Druckabfalls durch Öffnen des Ventils zu verschiedenen Dissipationsprozessen führt. Die vorhandene kinetische Energie wird zum Großteil in Wärme umgewandelt, führt jedoch auch zu strömungsmechanischen und akustischen Vorgängen auf dem Ventilkegel, welche diesen zu Schwingungen anregen.
In dem Forschungsprojekt „Dampfventil Akustik in tiefer Teillast” werden die Wechselwirkungen zwischen strömungs- und (aero-)akustischen Phänomenen und der Bauteile eines Dampfturbineneinlassventils in einer Messkampagne experimentell untersucht.
"Steam valve acoustics at low partial load" Project partner Siemens Energy AG
The ongoing restructuring of the energy mix in Germany towards renewable energy sources holds new challenges for conventional energy conversion plants. One of these challenges is the required flexibilization of the process, which means a change in the load profile of the turbomachine and thus a strong increase in component stress.
In part-load operation, there is a high pressure difference across the valve, which leads to various dissipation processes in the event of a pressure drop due to the opening of the valve . The existing kinetic energy is largely converted into heat, but also leads to fluid mechanical and acoustic effects at the valve cone, which cause it to vibrate.
In the research project "Steam valve acoustics at low partial load", the interactions between flow and (aero-)acoustic phenomena and the components of a steam turbine inlet valve are being experimentally investigated.
Zur Erreichung der im Verbundvorhaben DigITecT festgelegten Ziele der Steigerung der Flexibilität, Wirtschaftlichkeit und Verfügbarkeit von Turbomaschinen gilt es im AP1.4 Methoden zur Digitalisierung interdisziplinärere Auslegungsprozesse zu untersuchen und umzusetzen. Das hier festgelegte Vorhaben ist die Untersuchung des Übergangs von der präventiven zur prädiktiven Wartung, bei welcher durch eine vorausschauende, zielgerichtete Wartung zum richtigen Zeitpunkt eine Ressourceneinsparung und eine langfristige Erhöhung der Verfügbarkeit von Turbomaschinen erzielt werden soll.
In dem Projekt „Akustik zur Vorhersage von Service Intervallen in Verdichtern“ wird dieser Übergang mittels Schwingungs- und Akustikmessungen realisiert. Dazu werden die Frequenzspektren der eingehenden Messsignale einer kontinuierlichen Signalüberwachung unterzogen. Ziel ist es dadurch die Detektion plötzlich und langfristig auftretender Anomalien im Betrieb der Maschine zu ermöglichen und somit Schäden frühzeitig erkennen zu können. Zur Umsetzung dieses Vorhabens werden vielfältige Messkampagnen an dem einstufigen Radialverdichter des Lehrstuhls für Strömungsmaschinen durchgeführt.
“DigITecT WP1.4 - "Acoustics for predicting service intervals in compressors" Project partner Siemens Energy AG
In order to achieve the goals defined in the DigITecT joint project, namely to increase the flexibility, economic efficiency and availability of turbomachinery, the aim of WP1.4 is to investigate and implement methods for digitizing interdisciplinary design processes.. The project defined here is the investigation of the transition from preventive to predictive maintenance, whereby resource savings and a long-term increase in the availability of turbomachinery are to be achieved through predictive, targeted maintenance at the right time.
In the project "Acoustics for predicting service intervals in compressors", this transition is realised with the help of vibration and acoustic measurements. For this purpose, the frequency spectra of the incoming measurement signals are subjected to continuous signal monitoring. The aim is to detect sudden and long-term anomalies in the operation of the machine and thus to be able to detect damage at an early stage. To conduct this project, various measurement campaigns will be performed on the single-stage centrifugal compressor of the Chair of Turbomachinery.
