Entwicklung flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen, Teilvorhaben: Untersuchung rotordynamischer Koeffizienten von Axialschub-Entlastungseinrichtungen

Description: Ziel der Entwicklung stark flexibel operierender Pumpensysteme für hohe Druckverhältnisse, Temperatur- und Mengenschwankungen ist es, die Anforderungen an Pumpensysteme für stark schwankende Betriebsbedingungen hinsichtlich der Erhöhung ihrer Flexibilität bei gleichzeitiger Steigerung des Teillastwirkungsgrades und unter Beibehalt oder Erhöhung ihrer Lebensdauer abzuleiten. Diese Anforderungen sind durch die Entwicklung hochflexibel betreibbarer Pumpensysteme umzusetzen. Derartige flexible Pumpensysteme werden bspw. in Dampfkraftwerken (für Komponenten im Wasser-Dampf-Kreislauf und im Kühlkreislauf, aber auch in vor- und nachgeschalteten Prozesskreisläufen) sowie in chemischen und verfahrenstechnischen Prozessen mit hydraulischen Kreisläufen benötigt. In den Kreiselpumpen dieser Systeme entsteht durch die Druckerhöhung über die Laufräder ein Axialschub auf den Rotor, welcher i.d.R. durch Axialschub-Entlastungseinrichtungen reduziert werden muss, um Axiallager zu entlasten. Der Einfluss von Axialschub-Entlastungseinrichtungen auf die Rotordynamik der Pumpe, welcher insbesondere bei flexiblem Betrieb eine wesentliche Rolle spielen kann, ist jedoch weitgehend unerforscht. In flexibel operierenden Pumpensystemen erfahren drehzahlgeregelte Pumpen Anregungen der Struktur mit der Drehfrequenz und ihren Vielfachen über einen ausgedehnten Frequenzbereich. Resonanzen in diesem breiten Drehzahlbereich können leicht zum Ausfall der Maschine und des Systems führen, weswegen sie zwingend zu vermeiden sind. Dafür ist insbesondere auch die sichere Kenntnis der rotordynamischen Koeffizienten von Axialschub-Entlastungseinrichtungen notwendig, die in diesem Teilprojekt untersucht werden. Dafür wird ein spezieller Prüfstand erweitert und Axialschub-Entlastungseinrichtungen experimentell untersucht. Außerdem werden Simulationen der Spaltströmung durchgeführt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Kreiselpumpe ? Wärmekraftwerk ? Rotor ?

Region: Hessen

Bounding boxes: 9° .. 9° x 50.55° .. 50.55°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Technische Universität Darmstadt, Fachbereich Maschinenbau, Institut für Fluidsystemtechnik (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-10-01 - 2025-09-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Investigation of rotordynamic coefficients of axial thrust unloading devices
  Description: The aim of developing highly flexibly operating pump systems for high pressure ratios, temperature and volume fluctuations is to derive the requirements for pump systems for highly fluctuating operating conditions in terms of increasing their flexibility while simultaneously increasing their partial load efficiency and maintaining or increasing their service life. These requirements are to be implemented by developing pump systems that can be operated in a highly flexible manner. Such flexible pump systems are required, for example, in steam power plants (for components in the water-steam cycle and in the cooling cycle, but also in upstream and downstream process cycles) as well as in chemical and process engineering processes with hydraulic circuits. In the centrifugal pumps of these systems, the increase in pressure via the impellers causes an axial thrust on the rotor, which usually has to be reduced by axial thrust relief devices in order to relieve axial bearings. However, the influence of axial thrust relief devices on the rotor dynamics of the pump, which can play a significant role especially in flexible operation, is largely unexplored. In flexibly operating pump systems, speed-controlled pumps experience excitations of the structure with the rotational frequency and its multiples over an extended frequency range. Resonances in this wide speed range can easily lead to failure of the machine and the system, which is why it is imperative to avoid them. In particular, this requires reliable knowledge of the rotordynamic coefficients of axial thrust unloaders, which will be investigated in this subproject. For this purpose, a special test rig will be extended and axial thrust relief devices will be investigated experimentally. In addition, simulations of the gap flow will be carried out. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1122159

Status

Aktiv

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