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Wirkungsgradsteigerung von Turbosaetzen im Teil- und Ueberlastbereich durch Anpassung der Umfangsgeschwindigkeit zum Erreichen der optimalen Auslegungsanstroemung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000019764D
Original Publication Date: 2003-Oct-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Oct-25

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Turbinen und Verdichter werden bei der Auslegung bei optimalen Zustroemungsbedingungen ausgelegt, indem die Leit- und insbesondere die Laufbeschaufelung eine ideale Zustroemung erfaehrt. Dieser Auslegungspunkt wird bei Teil- und Ueberlast verlassen, da die Profile aufgrund der zu- bzw. abnehmenden axialen Geschwindigkeitskomponente nicht mehr optimal angestroemt werden, wodurch ein deutlicher Wirkungsgradverlust entsteht. Die derzeit festen Betriebsfrequenzen von Turbosaetzen zur Gewinnung von elektrischer Energie koennen zukuenftig durch die Leistungselektronik variabel gestaltet werden. Die Leistungselektronik wandelt die hoehere Frequenz in die benoetigte Frequenz um. Damit wird die Umfangskomponente der Stroemung im Turbosatz derart beeinflusst, dass bei Teil- bzw. Ueberlast trotz der sich stark aendernden axialen Geschwindigkeitskomponente eine optimale Zustroemung des Laufrades bzw. des nachfolgenden Leitrades beibehalten wird. Dies fuehrt zu einer Wirkungsgradsteigerung des Turbosatzes im Betriebsbereich der Teil- und Ueberlast. Bei Gasturbinen kann weiterhin somit die aufwaendige Leitradverstellung im Verdichter entfallen. Zudem muss im Servicefall die Beschaufelung nicht ausgetauscht werden.