2019-12-01  –  2023-02-28

248.437,00 EUR

Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau - Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik - Lehrstuhl für Strömungsmaschinen und Strömungsmechanik, Kaiserslautern, Rheinland-Pfalz

03EE5036E

Fortgeschrittene Kraftwerkssysteme - Kraftwerke mit Null Emissionen [EA1325]

01198098/1  –  FlexPowerPlantPumps II - Entwicklung von Grundlagen für instationär betriebene Pumpensysteme in flexiblen Kraftwerken II

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE5)

Energie

Das Vorhaben besteht aus zwei Teilprojekten. Ziel des ersten Teilprojektes ist die Untersuchung der Belastungen auf die Welle einer Kraftwerkspumpe, um instationäre Zustände sowie transiente Betriebsbedingungen, wie diese durch die bereits vorhandenen und zukünftigen Anforderungen der Energiewende vorliegen, zu erforschen. Die interessierenden Belastungen sind die Beanspruchung von Lagersitz, Laufradsitz, Biegung und Torsion, da diese sich direkt auf die Welle ausüben und sich die Welle als drehmomentübertragendes Konstruktionselement in der Praxis als am höchsten belastetes Bauteil herausgestellt hat. Hierzu wird ein Versuchsträger konstruiert, an dem die noch zu entwickelnde Messtechnik appliziert und getestet wird. Nachdem die Messtechnik zur Verfügung steht, wird diese in eine Kraftwerkspumpe integriert und zur Vermessung der Kraftwerkspumpe unter vorgegebenen Lastzyklen eingesetzt. Die Belastungen orientieren sich an den Erfordernissen durch die Energiewende, wie z.B. häufig wechselnde Lastzyklen. Das zweite Teilprojekt dient der Erforschung der Auswirkungen des Instationärbetriebs der Pumpen auf die Laufradfestigkeit. Dabei sind insbesondere die durch die sich ändernden Strömungsbedingungen auftretenden Druckpulsationen und die damit verbundenen Spannungsvariationen im Laufrad von Interesse. Um einerseits eine sichere Auslegung des Laufrades und andererseits eine nicht zu großzügige Auslegung zu gewährleisten sind die auftretenden Spannungszustände zu untersuchen. Dies soll anhand einer experimentellen Referenzuntersuchung an einem Prüfstand bestehend aus einer Stufe einer mehrstufigen Gliederpumpe durchgeführt werden. Darauf aufbauend sollen numerische Berechnungen für verschiedene Laufräder durchgeführt werden um die sich einstellende Laufradbelastung bei variierenden Betriebspunkten zu untersuchen. Abschließend soll der Einfluss einiger geometrischer Parameter des Laufrades, bei gleichbleibenden Strömungszuständen, auf die Laufradbelastung erforscht werden.