Please use this persistent identifier to cite or link to this item: doi:10.24405/505
Title: Untersuchung von instationären Strömungsablösungen in den Diffusoren von Regelungsventilen von Dampfturbinen
Authors: Clari, Manuel Birger 
Language: de
Subject (DDC): Ingenieurwissenschaften
Issue Date: 2014
Publisher: Universitätsbibliothek der HSU/UniBwH
Document Type: Thesis
Publisher Place: Hamburg
Abstract: 
In konventionellen und regenerativen Dampfkraftwerken sind Dampfturbinen die zentrale Komponente zur Umwandlung der im Fluid enthaltenen Energie in elektrische Energie. Ein großer Regelbereich der elektrischen Leistung ist eine typische Anforderung an die Dampfturbine. Vor allem kleinere Kraftwerke für Biomasse, mit GuD-Prozess oder für Abwärmenutzung benötigen Dampfturbinen mit einem großen Teillastbereich. Hier kommen Dampfturbinen mit einer Düsengruppenregelung zum Einsatz. Eine zentrale Komponente dieses Turbinentyps ist das Regelventilgehäuse, in dem mehrere Regelventile angeordnet sind. Jedes Ventil besteht aus einem im Gehäuse montierten Diffusor und einem bewegbarem Stempel. Das Regelventilgehäuse ist eines der wenigen Bauteile im Dampfkreislauf, das dem höchsten Druck und der höchsten Temperatur ausgesetzt ist. Durch die Drosselung kommt es abhängig vom Betriebspunkt zu Strömungsablösungen im Diffusor. Diese Ablösungen sind meist instationär und können nach Aufbau des Ventils zu einer Fluid-Struktur-Interaktion zwischen Strömung und Stempel führen. Je nach Bau- und Betriebsweise des Regelventils kann die Kombination aus hohem Druck, hoher Temperatur und Fluid-Struktur-Interaktion zu einer Schädigung der einzelnen Ventilkomponenten kommen. Die Kenntnis der Ablösungen und deren Ursachen ist also ein wichtiger Punkt zur Optimierung des Regelventils. Bisherige Forschungsarbeiten zum Thema zeigen verschiedene Ursachen und Lösungsansätze zur Behebung bzw. Verhinderung einer starken Fluid-Struktur-Interaktion im Regelventil.Darüber hinaus ist die herkömmliche Bauweise des Regelventils mit einem Steuerbalken als Ursache für die Fluid-Struktur-Interaktion identifiziert worden. Diese Arbeit untersucht ein Regelventil, das durch separates Verfahren der Ventile im Gehäuse eine flexiblere Regelung des Dampfes als ein Regelventil mit Steuerbalken ermöglicht. Das Regelventil wird durch Messungen an einem Versuchsaufbau auf Strömungsablösungen hin untersucht. Zur weiteren Beurteilung des Ablöseverhaltens des Ventils, werden numerische Strömungssimulationen verwendet. Diese Simulationen werden mit den Messdaten validiert. Aus den Simulationsdaten werden Trajektorien der zweidimensionalen Strömung in einer wandnahen Ebene zum Diffuser berechnet. Durch die Trajektorien werden die instationären Strömungsstrukturen in den Ablösungen sichtbar. Diesen Strukturen weisen kritische Punkte auf, die eine Klassifizierung der entsprechenden Struktur ermöglichen. Werden alle Strukturen für einen Betriebspunkt zusammengenommen, kann damit eine Aussage über die Größe und die Instationarität der Ablösungen getroffen werden. Schließlich wird mit dieser Methode das Ablösungsverhalten an unterschiedlichen Betriebspunkten beurteilt.
Organization Units (connected with the publication): Strömungsmaschinen in der Energietechnik 
DOI: https://doi.org/10.24405/505
URL: http://edoc.sub.uni-hamburg.de/hsu/volltexte/2014/3079/
Advisor: Joos, Franz 
Grantor: HSU Hamburg
Type of thesis: Doctoral Thesis
Exam date: 2014-04-07
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