ECOFLEX-Turbo - "Schaufelaeroelastik im transienten Betrieb von Expansionsturbinen; Teilvorhaben Deckbandkopplung (AP2.1A)"

Abstract

In den Arbeitspaketen des Verbundes “Schaufelaeroelastik im transienten Betrieb von Expansions turbinen“ (SchauTex) wurden Projekte zur Optimierung der aeroelastischen Eigenschaften der Beschaufelungen sowohl von Gas-, Dampfturbinen als auch Industriegasturbinen durchgeführt. Das durchgeführte Projekt trägt durch die Entwicklung und Validierung von experimentellen und theoretischen Methoden dazu bei, dass sich die Anzahl der zulässigen Zyklen ohne Einbußen der Lebensdauer innerhalb des nächsten Jahrzehnts mehr als verdoppeln und der Teillastbetrieb bis in das Niveau des Parkbetriebs ausgedehnt werden kann, um schnelle Startzeiten zur Bereitstellung von Residuallasten zu realisieren. Durch die Weiterentwicklung und Validierung der Auslegungsprogramme wurde ein besseres Verständnis komplexer physikalischer Interaktionen (Fluid-Struktur Wechselwirkungen in Turbinenkomponenten) erarbeitet. Ziele waren dabei die Validierung der Flattergrenze sowie der Tools zur Vorhersage von Grenzzyklen. Außerdem wurden die nichtlinearen Bewegungen der Deckbänder korrekt abgebildet und messtechnisch erfasst. Hierfür wurde die optische Vermessung der genauen Deckbandbewegung unter Fremderregung durchgeführt und auf dieser Basis die Flattervorhersage für das Full-Scale Rig optimiert. Abschließend wurde die Laufstufe in das Full-Scale Rig integriert und hinsichtlich robuster dauerfester Grenzzyklen getestet und ausgewertet. Datei-Upload durch TIB In this work package of the cluster “Blade aeroelastics in transient operation of expansion turbines” (SchauTex) projects for the optimization of the blades of gas, steam, and industry gas turbines have been conducted. The contribution of the conducted project is the development and validation of experimental and theoretical models, which allow the amount of allowable cycles to more than redoubled within the next decade without a loss of lifespan. Additionally, the operation with partial load is enabled down to the level of parking load in order to achieve faster start times until provision of residual loads. Increased insights of complex physical interactions (fluid-structure interactions of turbine components) were gained by improvement and validation of design tools. Objectives thereby were the validation of both the flutter limit and the prediction capability of limit cycles. Additionally the non-linear movement of blade shrouds was visualized and measured. In order to do that the visual measurement of the true blade shroud movement was conducted under external excitation and optimized for the full scale rig. Finally the rotor was integrated into the full scale rig, tested and evaluated regarding robust fatigue endurable limit cycles.