Institut für Kraftwerkstechnik Dampf- und Gasturbinen
2-stufige Luft-Axialturbine „Olivia“
2-stufige Luft-Axialturbine „Olivia“
Als Versuchsträger wird eine zweistufige Luft-Axialturbine verwendet.
Dank des modularen Aufbaus der Versuchsturbine kann mit vergleichsweise geringem zeitlichem und materiellem Aufwand die systematische Variation der zu untersuchenden Konfigurationen durchgeführt werden. Sowohl im Gehäuse als auch im Rotor werden Schaufel- und Dichtstreifenringe eingesetzt, um eine einfache Variation des axialen Abstands zwischen den Schaufelreihen, sowie eine Variation des Fußüberstandes der Schaufeln und der Deckbandkavitäten durch einen Austausch der Dichtstreifenringe realisieren zu können. Im Gehäuse werden Schaufel- und Dichtstreifenringe mit Hilfe einer Verspannungsvorrichtung in ihrer axialen Position fixiert. Die Sonden können nur in radialer Richtung verfahren werden. Um eine Leitschaufelteilung vermessen zu können, werden die Leitschaufelringe in Umfangsrichtung mittels eines Verstellmechanismus verdreht. Die Nabenkontur an Ein- und Ausströmseite ist zweiteilig und kann durch unterschiedliche Einsätze der aktuellen Konfiguration angepasst werden. Am Turbineneintritt wird ein Lochblech eingesetzt, um reproduzierbare und umfangssymmetrische Eintrittsrandbedingungen zu gewährleisten. Die Wasserbremse ist an der Austrittsseite der Turbine angebracht und dient sowohl der Drehzahlregelung als auch der Leistungsbestimmung, welche mittels einer Kraftmessung über einen Hebelarm berechnet werden kann. Das pendelnd gelagerte Design ermöglicht es außerdem die Lagerverlustleistung zu erfassen. Über die Drehzahl ist es möglich, Teil- und Überlastzustände variabel durch Veränderung der Enthalpiekenngröße zu realisieren.
 
Die Versuchsturbine wird mit Luft von der Verdichteranlage des Institutes versorgt. Die Verdichteranlage besteht aus zwei Radialverdichtern. Zur Erfüllung der Forderungen nach Reynolds- und Machzahlähnlichkeit in der Versuchsturbine, wird diese im Vergleich zur realen Maschine im aufgeladenen und geschlossenen Kreislauf gefahren. Dadurch wird eine weitest gehende Unabhängigkeit des Betriebes von Umgebungseinflüssen gewährleistet.


Einsatzgebiete:
  • Untersuchung von aerodynamischen Fragestellungen unter Berücksichtigung von Rotor - Statorinteraktion
  • Untersuchung unterschiedlicher Beschaufelungstypen durch hohe Flexibilität möglich
  • Untersuchung von Mehrstufeneffekten
  • Untersuchung instationärer Aerodynamik in Turbinen
  • Axialspaltuntersuchungen
  • Untersuchung unterschiedlicher Dichtungskonfigurationen zwischen rotierendem und stehendem System


Eingesetzte Messtechnik
  • Stationäre und instationäre Druckmesstechnik
  • Hochpräzise Temperaturmesstechnik (Thermoelement Typ K und PT100)
  • Einsatz stationär und instationär messender miniaturisierter Strömungssonden
  • Aufnahme von Hochpräzisions-Sondenverstellvorichtungen zur 2D-Vermessung des Strömungsfeldes in drei Messebenen mit 3-Loch-Sonden, 5-Loch-Sonden und Temperatursonden
  • Feststehende Druckmesskämme in der Austrittsebene
  • Erfassung der Profildruckverteilung auf unterschiedlichen Höhenschnitten
  • Wirbelstrommessung zur Bestimmung des Radialspaltes über dem Deckband
  • Messung des Druckabbaus in den Kavitäten

Technische Daten der Luftturbine im Auslegungspunkt (derzeitiger Aufbau)
Eintrittsdruck [bar] 3.2
Druckverhältnis [-] 1.4
Eintrittstemperatur [90°C] 90
Mach Zahl [-] 0.15
Drehzahl [1/min] 4775
Massenstrom [kg/s] 12.82
Durchfluss-Koeffizient φ [-] 0.5
Enthalpiekenngröße Ψh [-] 2.62


Betreuender Assistent: Tobias Zimmermann, M.Sc.