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Verbundvorhaben: Entwicklung von Grundlagen für instationär betriebene hydraulische Pumpensysteme in flexiblen Kraftwerken

Titel: Verbundvorhaben: Entwicklung von Grundlagen für instationär betriebene hydraulische Pumpensysteme in flexiblen Kraftwerken; Teilprojekt TU Dortmund: Analyse, Simulation und Reduktion von Pulsationen an Kreiselpumpen
Thema: Kreiselpumpen, Pulsationen, numerische Strömungssimulation
Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. A. Brümmer
Kooperation: Institut für Fluidsystemtechnik TU Darmstadt, Institut für Energietechnik TU Dresden, Institut für Konstruktions- und Antriebstechnik TU Chemnitz, Lehrstuhl Mechatronik und Elektrische Antriebssysteme TU Kaiserslautern, KSB AG

 

Aktuelle und zukünftige Anforderungen an die Entwicklung dampfbefeuerter Kraftwerke zur Stromerzeugung bestehen weltweit aufgrund des gegenwärtigen und weiter steigenden Anteils regenerativer Energien an der Stromerzeugung nicht mehr nur in der Erzielung  höherer Wirkungsgrade und der Verringerung der Emission von Kohlendioxid. Vielmehr besteht das primäre Ziel des Betriebs kohle- und gasgefeuerter Dampfkraftwerke schon heute und zukünftig noch stärker v.a. in einem stark flexibilisierten Betrieb, um die Differenz  zwischen der wetter- und tageszeitbedingten stark variablen Einspeisung regenerativer Energien und der Stromnachfrage auszugleichen und so eine weitere Erhöhung des Anteils regenerativer Energien an der Stromerzeugung zu ermöglichen. Dabei ist weiterhin eine umweltverträgliche, wirtschaftliche und sichere Energiebereitstellung erforderlich. Diese Zielsetzung ist umso dringlicher, da gemäß heutigem Stand der Ausbau großer (hydraulischer, pneumatischer und thermischer) Energiespeicher in dieser und der nächsten Dekade wegen der vorliegenden technischen, kommerziellen und gesellschaftlichen Randbedingungen nicht bzw. nur in sehr geringem Umfang realisierbar sein wird.

Das Ziel des Teilprojektes „Druckpulsationen in instationär betriebenen Pumpensystemen“ umfasst die Erarbeitung der theoretischen Grundlage zur eindimensionalen Simulation von Rohrleitungsnetzen mit Kreiselpumpen als Quelle für Pulsationen. Darüber hinaus  soll für die Praxis eine praktisch anwendbare - möglichst allgemeingültige - Prozedur zur experimentellen Erfassung der Druckpulsationen einer Kreiselpumpe entwickelt werden. Diese Prozedur ist erforderlich, um die allein von einer Pumpe generierten Druckpulsationen eindeutig und systemunabhängig identifizieren zu können. Anhand einer Auswahl mehrerer experimenteller Untersuchungen an Pumpen unterschiedlicher spezifischer Drehzahl, d.h. unterschiedlicher Bauart, soll das Pulsationsverhalten im Versuch bei instationärem Betrieb, d.h. über einen erweiterten Betriebsbereich der Pumpe, identifiziert, d.h. gemessen-, analysiert- und hinsichtlich ihrer Druckpulsationen klassifiziert werden. Der Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen werden zudem zur Validierung der theoretischen Simulationen herangezogen, um so die Verbindung von Theorie zu
Praxis zu schaffen. Zuletzt sollen grundlegende Maßnahmen zur Minderung von Druckpulsationen abgeleitet und durch exemplarische Umsetzung im Versuch validiert werden.