Turbomaschinen für Hydrogen Technologien, Teilvorhaben: 3.3 und 4.4b Wasserverdunstung im Laufrad eines Radialverdichters und Untersuchung eines digitalen Zwillingmodells von Gasdichtungen

Description: Das Forschungsvorhaben untersucht auf der einen Seite die Auswirkungen der Wassereinspritzung auf das Betriebsverhalten eines Radialverdichters. Die Wassereinspritzung in Axialverdichtern von Gasturbinen ist eine gängige Praxis, um die Leistungsfähigkeit der Turbine zu verbessern. Um dieses Potenzial auch in Radialverdichtern zu nutzen, sind weitere Forschungsarbeiten im Bereich der Flüssigkeitseinspritzung notwendig. Die Radialverdichter werden hauptsächlich in der Prozessindustrie eingesetzt. Ziel dieses Projektes ist es die Berechnung und Einflüsse der Wassereinspritzung auf das Betriebskennfeld eines Radialverdichters zu untersuchen. Im Projekt (FKZ: 03EE5035B) wurde ein Radialverdichter mit Wassereinspritzung aufgebaut und Kennfelder mit und ohne Wassereinspritzung vermessen. Unklar ist das Potenzial der Wassereinspritzung, welches durch den Ort der Verdunstung bestimmt wird, welches hier adressiert werden soll. Im zweiten Thema wird die Abdichtung der Wellenenden, die verhindert, dass das Prozessfluid aus der Maschine in die Atmosphäre entweicht. Die Forschung an berührungslosen Gleitringdichtungen mit Trockengasschmierung DGS (Dry Gas Seals), wird aufgrund des geringen und kontrollierbaren Leckagestroms, des berührungslosen Betriebs und der Eignung für die Hochdruckumgebung, als Dichtungslösung eingesetzt. Im Projekt (FKZ: 03EE5041H) wurden die Prognosemodelle zur Berechnung des Dichtspaltes entwickelt und in ein digitales Zwillingsmodell implementiert. Die gesamte Architektur des digitalen Zwillings basierend auf einer Open Source IoT-Plattform. Im neuen Projekt wird das Gesamtkonzept auf eine reale Maschine übertragen. Die messbaren und nicht messbaren Prozessgrößen der realen Anlage und ihre logischen Zusammenhänge werden mit Hilfe von maschinellem Lernen und physikbasierten Modellen analysiert. Die Ergebnisse werden zur Leistungsoptimierung von Radialverdichtern in der Prozessindustrie genutzt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Robbe ? Wasserstoff ? Gasturbine ? Verdunstung ? Gasförmiger Stoff ? Architektur ? Künstliche Intelligenz ? Prognosemodell ? Forschungsprojekt ? Digitaler Zwilling ? Atmosphäre ? Abdichtung ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (Mitwirkende)
• Technische Universität Dresden (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Duisburg-Essen, Institut für Energie und Umweltverfahrenstechnik, Lehrstuhl für Strömungsmaschinen (Betreiber*in)
• Universität Stuttgart (Mitwirkende)

Time ranges: 2023-09-01 - 2026-08-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subprojects: 3.3 and 4.4b Water evaporation in the impeller of a centrifugal compressor and investigation of a digital twin model of gas seals
  Description: On the one hand, the research project investigates the effects of water injection on the operating behavior of a centrifugal compressor. Water injection in axial compressors of gas turbines is a common practice to improve the performance of the turbine. To exploit this potential in centrifugal compressors as well, further research is needed in the field of liquid injection. Centrifugal compressors are mainly used in the process industry. The aim of this project is to investigate the calculation and influences of water injection on the operating characteristics of a centrifugal compressor. In the project (FKZ: 03EE5035B) a centrifugal compressor with water injection was built up and characteristic diagrams with and without water injection were measured. The potential of water injection, which is determined by the location of evaporation, is unclear and will be addressed here. In the second topic, the sealing of the shaft ends, which prevents the process fluid from escaping from the machine to the atmosphere. Research on non-contact mechanical seals with dry gas lubrication DGS (Dry Gas Seals), is used as a sealing solution due to the low and controllable leakage flow, non-contact operation and suitability for the high pressure environment. In the project (FKZ: 03EE5041H), the prediction models for calculating the sealing gap were developed and implemented in a digital twin model. The entire architecture of the digital twin based on an open source IoT platform. In the new project, the overall concept will be applied to a real machine. The measurable and non-measurable process variables of the real plant and their logical relationships are analyzed using machine learning and physics-based models. The results will be used to optimize the performance of centrifugal compressors in the process industry. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1128203

Status

Aktiv

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