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TU Berlin

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Nichtlineare Flammen-Transferfunktion

Flammmentransferfunktion
Nichtlineare Antwort der Flamme
 

Um im stark umkämpften Kraftwerksmarkt international wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen heute hocheffiziente, schadstoffarme und zuverlässige Gasturbinen entwickelt werden.Die Brennkammer ist hier von zentraler Bedeutung, weil die schadstoffarme Vormischverbren­nung häufig von thermoakustisch induzierten Verbrennungsschwingungen begleitet wird. Solche Schwingungen treten insbesondere im Teillastbereich, in Abhängigkeit von der Pilotierungsart bzw. Brennergruppierung sowie durch Änderungen in der Brennstoffspezifikation auf.

Durch Verbrennungsschwingungen wird nicht nur die Güte des Verbrennungsprozesses negativ beeinflusst, sondern die Verbrennungsinstabilitäten gehen im Allgemeinen mit Druck- und Tempe­raturfluktuationen einher, die die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit oder schlimmstenfalls gar die Sicherheit von Gasturbinen gefährden können. Daher wird das Auftreten von thermo­akustisch induzierten Verbrennungsschwingungen heute frühzeitig im Entwicklungsprozess mit Hilfe von Modellen untersucht, denen eine lineare Flammentransferfunktion zu Grunde liegt. Derzeit können so Stabilitätskarten vorab modelliert werden, aus denen sich ersehen lässt, unter welchen Bedingungen der Brenner instabil werden kann.

Durch die linearen Modelle können allerdings keine Aussagen über die Amplituden der Druckschwankungen gemacht werden, die für den Betrieb der Gasturbine überaus wichtig sind. Durch Kenntnis der Frequenz und Amplitude der Druckschwankungen kann nämlich eine Aussage darübergetroffen werden in welchen Betriebsbereichen der Instabilitäten eine Beschädigung der Gasturbine bzw. wesentliche Beeinflussung des Verbrennungsprozessesdurch die Instabilitäten stattfinden kann. Für die Voraussage von Amplitudenspektren muss jedoch die Nichtlinearität der Flammenantwort bekannt sein, deren Messung und Modellierung das Ziel dieses Projektes ist.

Im Rahmen dieses Vorhabens wird derzeit ein Versuchsstand zur Messung der nichtlinearen Flammenantwort aufgebaut.

Das Projekt findet in Zusammenarbeit mit Siemens, Alstom und Rolls Royce, sowie der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen (FVV) statt.

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Sebastian Schimek

Projektdauer: Apr 2007 - Okt 2010

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