Holdings: Stationäre Gasturbinen

Stationäre Gasturbinen:

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Bibliographic Details
Other Authors:	Lechner, Christof 1962- (Editor)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Heidelberg [u.a.] Springer 2010
Edition:	2., neu bearb. Aufl.
Series:	VDI-Buch
Subjects:	Gaskraftwerk Gasturbine Lehrbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XLIII, 1120 S. Ill., graph. Darst. 25 cm
ISBN:	9783540927877

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS AUTOREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXV NOMENKLATUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXXI 1 GASTURBINENTYPENEINEUEBERSICHT : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1 ALEXANDER WIEDERMANN 1.1 BETRIEBSARTEN UND GASTURBINENTYPEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 ZUR ENTWICKLUNG DER GASTURBINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2 THERMODYNAMISCHEGRUNDLAGEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 11 JOST BRAUN 2.1 DEFINITIONEN DER VERWENDETEN GROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1.1 IDEALES GASVERHALTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.1.2 UNVERAENDERTE STOFFEIGENSCHAFTEN IM KREISPROZESS. . . . . . 12 2.1.3 MITTLERE WAERMEKAPAZITAET UEBER ZUSTANDSAENDERUNGEN . . . . 13 2.1.4 THERMISCHER WIRKUNGSGRAD UND PROZESSWIRKUNGSGRADE . 14 2.1.5 VERDICHTER- UND TURBINENWIRKUNGSGRADE. . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 IDEALE VERGLEICHSPROZESSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2.1 CARNOT-PROZESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2.2 UMSETZUNG DES CARNOT-PROZESSES MIT GASEN . . . . . . . . . . 20 2.2.3 OFFENER JOULE- (ODER BRAYTON-) PROZESS. . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.4 ERICSSON-PROZESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 REALE GASTURBINENPROZESSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.1 EINFLUSS DER HAUPTVERLUSTE AUF DEN JOULE-PROZESS . . . . . . 24 2.3.2 EINFLUSS VON DRUCKVERHAELTNIS UND PROZESSTEMPERATUREN . 27 2.3.3 SPEZIFISCHE ARBEIT, WIRKUNGSGRAD UND ABGASTEMPERATUR 29 2.3.4 PROZESSBESTIMMENDE KOMPONENTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.4 VARIANTEN DES OFFENEN JOULE-PROZESSES ZUR PROZESSVERBESSERUNG. . 35 2.4.1 EINFLUSS EINER ZWISCHENERHITZUNG (REHEAT) . . . . . . . . . . . 35 2.4.2 EINFLUSS EINER ZWISCHENKUEHLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 VII VIII INHALTSVERZEICHNIS 2.4.3 EINFLUSS EINES REKUPERATORS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.4.4 LEISTUNGSORIENTIERTE PROZESSVERBESSERUNGEN . . . . . . . . . . 41 2.4.5 BEISPIELE STATIONAERER GASTURBINEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3 GT-KRAFTWERKE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 47 LOTHAR BALLING 3.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3.2 FRUEHE ANWENDUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.3 WANDEL DER KUNDENSTRUKTUR UND MARKTANFORDERUNGEN . . . . . . . . . . 51 3.4 BETRIEBS- UND WARTUNGSKOSTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.5 GT-KRAFTWERKE FUER DIE STROMERZEUGUNG HEUTE. . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.5.1 GASTURBINEN-KRAFTWERKE (SIMPLE CYCLE) . . . . . . . . . . . . . . 54 3.5.2 PHASENSCHIEBERBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.5.3 ANLAGEN ZUR WAERME-KRAFT-KOPPLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.5.4 GASTURBINEN FUER VERBUND-/KOMBIKRAFTWERKE UND REPOWERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.5.5 GUD-ANLAGEN MIT INTEGRIERTER VERGASUNG . . . . . . . . . . . . . 57 3.5.6 LUFTSPEICHER-KRAFTWERKE (COMPRESSED AIR STORAGE SYSTEM* = CAS) . . . . . . . . . . 58 3.6 AUFBAU DES GT-KRAFTWERKES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.6.1 GASTURBINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.6.2 GASTURBINEN-HILFSSYSTEME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.6.3 GENERATOR, HOCHSPANNUNGSSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3.6.4 ANSAUGSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.6.5 KUPPLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.6.6 ABGASSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.6.7 ELEKTROTECHNIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.6.8 LEITTECHNIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.6.9 BAUTECHNIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.6.10 AUSSEN- UND NEBENANLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.7 GUD-KRAFTWERKE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.8 KRAFTWERKSTYPEN, KONZEPTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 3.8.1 MEHRWELLENANLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 3.8.2 EINWELLENANLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.8.3 STANDARDISIERUNG UND MODULARISIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.8.4 BASISKRAFTWERK MIT OPTIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.8.5 REDUZIERTE ABWICKLUNGSZEITEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 3.8.6 KONZEPT EINER MODERNEN TESTANLAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3.9 HAUPTKOMPONENTEN DER GUD-ANLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.9.1 WASSER-DAMPF-KREISLAUF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 3.9.2 ABHITZEDAMPFERZEUGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 3.10 BETRIEB DER GUD-ANLAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 INHALTSVERZEICHNIS IX 4 AERODERIVATE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 99 ALEXANDER WIEDERMANN 4.1 PRINZIPIELLER AUFBAU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 4.2 BEVORZUGTE EINSATZGEBIETE VON AERODERIVATEN UND INDUSTRIEGASTURBINEN IN SCHWERBAUWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5 KRAFTWERKSKOMPONENTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.1 WELLENKUPPLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 FRANK ROSSIG-KRUSKA 5.1.1 ALLGEMEINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.1.2 NICHTSCHALTBARE WELLENKUPPLUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 5.1.3 SCHALTBARE WELLENKUPPLUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 5.2 GETRIEBE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 THOMAS DEEG 5.2.1 EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 5.2.2 VERZAHNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 5.2.3 LAGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5.2.4 GETRIEBEKONZEPTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.2.5 WERKSTOFFE UND WAERMEBEHANDLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.2.6 HERSTELLUNG VON ROTOREN UND VERZAHNUNGEN . . . . . . . . . . 127 5.2.7 SCHMIERUNG UND GETRIEBEVERLUSTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 5.2.8 BETRIEBSBEDINGUNGEN UND UEBERWACHUNG . . . . . . . . . . . . . 130 5.3 ABGASSTRECKE UND ABHITZEDAMPFERZEUGER IN GUD-ANLAGEN. . . . . . 133 HANS-GERD BRUMMEL 5.3.1 ZUSAMMENSTELLUNG DER ABGASFUEHRENDEN KOMPONENTEN, FUNKTIONSBESCHREIBUNG, BAUFORMEN UND VARIANTEN, STAND DER TECHNIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 5.3.2 ABHITZEDAMPFERZEUGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.3.3 ABHITZEDAMPFERZEUGER MIT SONDEREINBAUTEN . . . . . . . . . . 186 5.3.4 VERHALTEN DER ABGASSTRECKEN/ABHITZEDAMPFERZEUGER BEIM ANFAHREN EINES GUD-BLOCKS MIT ABGAS- BYPASSKAMINEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 5.3.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5.3.6 NEUE ENTWICKLUNGSTENDENZEN BEI DER ABGASSTRECKE UND BEI ABHITZEDAMPFERZEUGERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 5.4 WELLENKUPPLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 ANDREAS FELDMUELLER 5.4.1 EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 5.4.2 DAMPFTURBINEN FUER DAMPFKRAFTWERKE . . . . . . . . . . . . . . . . 206 5.4.3 ANFORDERUNGEN AN DAMPFTURBINEN FUER KOMBIPROZESSE MIT GASTURBINEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 5.4.4 BAUFORMEN DER DAMPFTURBINEN FUER GUD-KRAFTWERKE . . . 209 5.4.5 BESCHAUFELUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 X INHALTSVERZEICHNIS 5.4.6 KONSTRUKTIVE ASPEKTE VON DAMPFTURBINEN FUER GUD-PROZESSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 5.5 WAERMEABFUHRSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 GEORG HABERBERGER UND DIETER BLANCK 5.5.1 KOMPONENTEN DES KALTEN ENDES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 5.5.2 EINFLUSS DES KALTEN ENDES AUF DEN WIRKUNGSGRAD . . . . . . 222 5.5.3 KUEHLVERFAHREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 5.5.4 AUSWAHL DES KUEHLVERFAHRENS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 5.5.5 NIEDERDRUCKTEILTURBINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 5.5.6 OBERFLAECHENKONDENSATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 5.5.7 ABWAERMENUTZUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 5.6 TURBOGENERATOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 JOACHIM BOEER UND KLAUS SEDLAZECK 5.6.1 ALLGEMEINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 5.6.2 GENERATORBAUARTEN IM MITTLEREN LEISTUNGSBEREICH . . . . . . 257 5.6.3 GENERATORERREGUNG, ANFAHRMOTOR- UND PHASENSCHIEBERBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 5.6.4 ANFORDERUNGEN AN GENERATOREN UND PRUEFUNGEN . . . . . . . . 269 5.6.5 AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 6 GRUNDLAGENDERSTROEMUNGSMASCHINEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 283 GUENTHER DIBELIUS 6.1 ENERGIEUMWANDLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 6.1.1 UMWANDLUNGSPRINZIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 6.1.2 AUSWIRKUNG DER ENERGIEUMWANDLUNG AUF DIE STROEMUNGSGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 6.1.3 AUSWIRKUNG DER ENERGIEUMWANDLUNG AUF DIE THERMODYNAMISCHEN GROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 6.1.4 WIRKUNGSGRADE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 6.2 SCHAUFELGITTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 6.2.1 LAUF- UND LEITGITTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 6.2.2 VERZOEGERUNGS- UND BESCHLEUNIGUNGSGITTER . . . . . . . . . . . . 293 6.2.3 VERLUSTE IN SCHAUFELGITTERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 6.2.4 GITTERAUSLEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 6.2.5 GITTERKENNGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 6.3 STUFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 6.3.1 KOMBINATION VON SCHAUFELGITTERN ZU STUFEN . . . . . . . . . . . 300 6.3.2 STUFENKENNGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 6.3.3 STUFENCHARAKTERISTIKEN, BETRIEBSVERHALTEN VON STUFEN . . . 304 6.4 MASCHINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 6.4.1 BESCHAUFELUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 6.4.2 SCHAUFELLOSE STROEMUNGSFUEHRUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 6.4.3 MASCHINENKENNGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 6.4.4 MASCHINENCHARAKTERISTIKEN, BETRIEBSVERHALTEN . . . . . . . . . 308 INHALTSVERZEICHNIS XI 6.4.5 LEISTUNGSREGELUNG VON GASTURBINEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 7 VERDICHTER : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 311 REINHARD MOENIG UND ULRICH WALTKE 7.1 ANFORDERUNGEN AN GASTURBINENVERDICHTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 7.2 GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 7.3 VERDICHTERBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 7.4 LEISTUNGSBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 7.5 TRANSSONISCHE VERDICHTERSTUFEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 7.6 SUBSONISCHE VERDICHTERSTUFEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 7.7 KONZEPTION VON GASTURBINENVERDICHTERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 7.8 AUSLEGUNG UND BETRIEBSVERHALTEN VON GASTURBINENVERDICHTERN . . . 350 7.8.1 BETRIEBSVERHALTEN UND BETRIEBSGRENZEN . . . . . . . . . . . . . . . 355 7.8.2 EXPERIMENTELLE ERPROBUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 7.8.3 PRAXISPROBLEME UND MASSNAHMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367 8 AXIALTURBINEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 369 HERBERT F. J. BALS UND KONRAD VOGELER 8.1 GRUNDSAETZLICHES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 8.2 AUSLEGUNGSVERFAHREN UEBERBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 8.3 WAHL DES REAKTIONSGRADES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 8.4 FESTLEGUNG DES MERIDIANKANALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 8.5 FESTLEGUNG DER PROFILSEHNENLAENGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 8.6 PROFILIERUNG DER SCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 8.7 EINFLUSS DER RADIALSPALTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 8.8 DREIDIMENSIONALE NACHRECHNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 8.9 LEBENSDAUERBETRACHTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388 8.10 BETRIEBSGRENZEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 8.11 BETRIEBSVERHALTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 9 GRUNDLAGENDERVERBRENNUNGINSTATIONAERENGASTURBINEN ::::::: 395 THOMAS SATTELMAYER 9.1 AUFGABEN DER BRENNKAMMER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395 9.2 ENERGIE- UND STOFFUMWANDLUNG IN DER BRENNKAMMER . . . . . . . . . . 397 9.3 FLAMMENTYPEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 9.3.1 EINFLUSS DES BRENNSTOFFS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402 9.3.2 HAUPTCHARAKTERISTIKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404 9.4 FLAMMENSTABILISIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 9.5 ABLAUF DER REAKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 9.6 NO-BILDUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 9.6.1 KINETIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 9.6.2 DIFFUSIONSFLAMME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 9.6.3 VORMISCHVERFAHREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 XII INHALTSVERZEICHNIS 9.6.4 FETT-MAGER-VERBRENNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 9.7 RUSSEMISSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424 9.8 TEILLASTVERHALTEN, STUFUNGSKONZEPTE UND PILOTIERUNG . . . . . . . . . . . 426 9.9 FLAMMENDYNAMIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430 9.9.1 PULSATIONEN UND STABILISIERUNGSMASSNAHMEN . . . . . . . . . . 430 9.9.2 FLAMMENRUECKSCHLAG IN VORMISCHBRENNER . . . . . . . . . . . . . 436 9.9.3 SELBSTZUENDUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439 9.10 AUFBEREITUNG FLUESSIGER BRENNSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 9.11 ZERSTAEUBUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444 9.11.1 TROPFENVERDAMPFUNG UND -DISPERSION . . . . . . . . . . . . . . . . 446 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 10 TECHNISCHEVERBRENNUNGSSYSTEME : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 451 WERNER KREBS, JAAN HELLAT UND ADNAN EROGLU 10.1 ANFORDERUNGEN AN TECHNISCHE VERBRENNUNGSSYSTEME . . . . . . . . . . . 451 10.2 BRENNER UND BRENNSTOFFZUGABE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454 10.2.1 HYBRIDBRENNER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 10.2.2 EV-BRENNER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459 10.2.3 SEV-BRENNER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 10.2.4 ZUGABE VON FLUESSIGEM BRENNSTOFF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464 10.3 BRENNKAMMERBAUARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 10.3.1 ENTWICKLUNGSHISTORIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469 10.3.2 SILOBRENNKAMMERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470 10.3.3 RINGBRENNKAMMERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 10.3.4 ROHRBRENNKAMMERN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477 10.3.5 BRENNKAMMERWAND-KONSTRUKTIONSPRINZIPIEN UND WANDKUEHLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481 10.4 THERMOAKUSTISCH INDUZIERTE BRENNKAMMERSCHWINGUNGEN . . . . . . . 482 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487 11 BRENNSTO,BRENNSTOSYSTEMUNDFAHRKONZEPT : : : : : : : : : : : : : : : : 489 EBERHARD DEUKER, JAAN HELLAT UND WOLFGANG KROLL 11.1 AUFGABE DES BRENNSTOFFSYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 11.2 BRENNSTOFFANFORDERUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 11.2.1 ANFORDERUNGEN AN DEN BRENNSTOFF ERDGAS. . . . . . . . . . . . . 490 11.2.2 ANFORDERUNGEN AN DEN FLUESSIGBRENNSTOFF DIESELOEL . . . . . 493 11.3 KOMPONENTEN DES BRENNSTOFFSYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 11.3.1 VENTILE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 11.3.2 ROHRLEITUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 11.3.3 FILTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 497 11.3.4 DRUCKREDUZIERSTATION BZW. GASVERDICHTER (ERDGAS) . . . . . 498 11.3.5 PUMPEN (HEIZOEL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499 11.4 BRENNSTOFFSYSTEM FUER ERDGAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 11.5 BRENNSTOFFSYSTEM FUER HEIZOEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 11.5.1 SYSTEMBESCHREIBUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502 INHALTSVERZEICHNIS XIII 11.5.2 ZUSATZEINRICHTUNGEN FUER DIE HEIZOELBRENNER . . . . . . . . . . . 506 11.6 FAHRWEISEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 11.6.1 ERDGAS- UND HEIZOELBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 11.6.2 BRENNSTOFFWECHSEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513 11.6.3 LASTABWURF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 12 VERGASUNGFESTERUNDUESSIGERBRENNSTOE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 519 ANDREAS HEILOS, MICHAEL HUTH, JUERGEN KARG UND JAAN HELLAT 12.1 KONZEPTE FUER VERGASUNGSKRAFTWERKE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519 12.2 UEBERSICHT UEBER BESTEHENDE ANLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 12.3 BRENNSTOFF UND BRENNSTOFFSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 12.3.1 BRENNSTOFFCHARAKTERISIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524 12.3.2 BRENNSTOFFSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 12.4 BRENNER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 12.4.1 KONZEPTE FUER SYNGAS-VERBRENNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529 12.4.2 UEBERBLICK UEBER BRENNERKONZEPTE VERSCHIEDENER HERSTELLER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 13 BESONDERHEITENDESBETRIEBSMITSCHWEROEL,NAPHTHA UNDKONDENSATEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 537 ROGER WALDINGER UND JAAN HELLAT 13.1 ANWENDUNGSBEREICHE VON FLUESSIGEN SONDERBRENNSTOFFEN . . . . . . . . 537 13.1.1 CHARAKTERISTISCHE BRENNSTOFFEIGENSCHAFTEN UND BESTANDTEILE VON FLUESSIGEN SONDERBRENNSTOFFEN . . . . . . . . 538 13.1.2 STOFFDATEN AUSGEWAEHLTER FLUESSIGER SONDERBRENNSTOFFE . . . 539 13.2 SCHWEROEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539 13.2.1 HERKUNFT UND EINSATZBEREICH VON SCHWEROEL . . . . . . . . . . . 539 13.2.2 GASTURBINEN FUER DEN SCHWEROELEINSATZ . . . . . . . . . . . . . . . . 541 13.2.3 SCHWEROELAUFBEREITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541 13.2.4 VERMEIDUNG VON HOCHTEMPERATURKORROSION . . . . . . . . . . . 542 13.2.5 EMISSIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542 13.3 NAPHTHA UND KONDENSATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 13.3.1 EIGENSCHAFTEN VON NAPHTHA UND KONDENSATEN . . . . . . . . . 543 13.3.2 STOFFEIGENSCHAFTEN VON NAPHTHA, KONDENSATEN UND HEIZOEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 13.3.3 SICHERHEITSKONZEPT FUER NAPHTHA UND KONDENSAT-BETRIEB . 544 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545 14 KONSTRUKTION,BERECHNUNGUNDFERTIGUNG VONVERDICHTERSCHAUFELN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 547 ULF D. KOELLER UND BERND VAN DEN TOORN 14.1 KONSTRUKTIVE AUSFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547 14.1.1 LAUFSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548 14.1.2 LEITSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552 XIV INHALTSVERZEICHNIS 14.1.3 VERSTELLBARE LEITSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 14.1.4 WERKSTOFFAUSWAHL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554 14.2 BERECHNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555 14.2.1 STATISCHE FESTIGKEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555 14.2.2 DYNAMISCHE FESTIGKEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558 14.3 FERTIGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 14.3.1 FERTIGUNGSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561 14.4 EXPERIMENTELLE ABSICHERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563 15 TURBINENBESCHAUFELUNG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 565 HERBERT F. J. BALS UND HANS-THOMAS BOLMS 15.1 ALLGEMEINE BETRACHTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 15.2 LEITSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 15.2.1 KONSTRUKTIVE MERKMALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 15.2.2 LEITSCHAUFELBLATT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567 15.2.3 FUSSTEIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569 15.2.4 KOPFTEIL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 15.2.5 SCHNITTSTELLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570 15.3 LAUFSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 15.3.1 KONSTRUKTIVE MERKMALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572 15.3.2 LAUFSCHAUFELBLATT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 573 15.3.3 FUSSBEREICH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574 15.3.4 ANSTREIFKANTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577 15.3.5 DECKBAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577 15.3.6 ANDERE DAEMPFUNGSELEMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578 15.4 GEHAEUSESEGMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578 15.4.1 KONSTRUKTIVE MERKMALE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578 15.5 SCHAEDIGUNGSARTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579 15.5.1 KRIECHSCHAEDIGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580 15.5.2 THERMISCHE ERMUEDUNG UND ZYKLISCHE BEANSPRUCHUNG . . 580 15.5.3 SCHAEDIGUNG DURCH DYNAMISCHE BEANSPRUCHUNG . . . . . . . . 581 15.5.4 SCHAEDIGUNG DURCH OXIDATION, HEISSGASKORROSION . . . . . . . 581 15.5.5 SCHAEDIGUNG DURCH FREMDTEILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582 15.6 LEBENSDAUERVORHERSAGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582 15.6.1 STATISCHE BEANSPRUCHUNG AUS DEN GASKRAEFTEN . . . . . . . . . 583 15.6.2 STATISCHE BEANSPRUCHUNG AUS DEN FLIEHKRAEFTEN . . . . . . . . 584 15.6.3 BEANSPRUCHUNG DURCH THERMISCHE BELASTUNG . . . . . . . . . . 584 15.6.4 DAUERFESTIGKEIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585 15.6.5 DYNAMISCHE BEANSPRUCHUNG AUS GASKRAEFTEN . . . . . . . . . . 586 15.7 WERKSTOFFAUSWAHL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587 15.8 FERTIGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 15.8.1 GUSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 15.8.2 KONVENTIONELLE BEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589 15.8.3 UNKONVENTIONELLE BEARBEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590 INHALTSVERZEICHNIS XV 15.8.4 BESCHICHTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590 15.8.5 WEITERE FERTIGUNGSSCHRITTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 15.9 REPARATUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591 16 SEKUNDAERLUFTSYSTEM : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 593 ARND W. REICHERT 16.1 GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593 16.1.1 ABGRENZUNGEN UND DEFINITIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594 16.1.2 EINFLUSS DES SEKUNDAERLUFTSYSTEMS AUF DIE ECKDATEN DES KREISPROZESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595 16.1.3 FUER DAS SEKUNDAERLUFTSYSTEM RELEVANTE ZUSTANDSAENDERUNG IN VERDICHTER UND TURBINE . . . . . . . . . . 596 16.1.4 STROEMUNGSPHAENOMENE IN RADSEITENRAEUMEN; HEISSGASEINZUG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597 16.1.5 STROEMUNGSPHAENOMENE IN ROTIERENDEN KAVITAETEN . . . . . . . 600 16.2 AUSLEGUNG DES SEKUNDAERLUFTSYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601 16.2.1 ANFORDERUNGEN AN DIE KUEHLLUFTVERSORGUNG VON TURBINENSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601 16.2.2 ANFORDERUNGEN AN DAS SPERRLUFTSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . 601 16.2.3 RELEVANTE BETRIEBSZUSTAENDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602 16.2.4 FUEHRUNG DER SEKUNDAERLUFT ZUR TURBINE . . . . . . . . . . . . . . . 602 16.2.5 LAGE DER ENTNAHMESTELLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603 16.2.6 DICHTUNGSTECHNOLOGIEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605 17 TURBINENSCHAUFELKUEHLUNG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 607 BERNHARD WEIGAND 17.1 EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607 17.2 BAUFORMEN GEKUEHLTER GASTURBINENSCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609 17.3 DER EXTERNE WAERMEUEBERGANG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610 17.4 INTERNE WAERMEUEBERTRAGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615 17.4.1 PRALLKUEHLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615 17.4.2 PINS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616 17.4.3 RIPPEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618 17.4.4 KRUEMMER (180 -UMLENKUNGEN). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622 17.4.5 EINFLUSS DER ROTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624 17.4.6 DAMPFKUEHLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624 17.5 KUEHLUNGSAUSLEGUNG VON SCHAUFELN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625 17.5.1 KONZEPTIONELLE AUSLEGUNG (1D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626 17.5.2 AUSLEGUNG DER KUEHLUNG (2D/Q3D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629 17.5.3 TESTS/3D-RECHNUNGEN/-ANPASSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . 630 17.6 AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632 XVI INHALTSVERZEICHNIS 18 LAEUFERBAUFORMEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 635 JOACHIM SCHULTE, MICHAEL MUELLER UND MANFRED JANSSEN 18.1 EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635 18.2 ANFORDERUNGEN AN DEN LAEUFER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636 18.3 LAEUFERBAUFORMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637 18.4 AUSGEFUEHRTE MASCHINEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638 18.4.1 ROTOR IN SCHEIBENBAUWEISE MIT ZENTRALEM ZUGANKER . . . 638 18.4.2 ROTOR IN SCHEIBENBAUWEISE MIT DEZENTRALEN ZUGANKERN . 641 18.4.3 ROTOR IN GESCHWEISSTER AUSFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642 18.4.4 VARIATIONEN DER KLASSISCHEN LAEUFERBAUARTEN . . . . . . . . . . . 644 18.5 ZUSAMMENFASSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646 19 STATISCHEUNDDYNAMISCHEAUSLEGUNGDESTURBINENLAEUFERS :::::: 647 EKKEHARD MALDFELD UND MICHAEL MUELLER 19.1 AUSLEGUNGSZIELE UND LASTFAELLE FUER DEN TURBINENLAEUFER . . . . . . . . . . 647 19.2 FESTIGKEITSNACHWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649 19.2.1 STATISCHE AUSLEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 650 19.2.2 DYNAMISCHE AUSLEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670 19.3 ZUSAMMENWIRKEN DER AUSLEGUNGSVERFAHREN AM BEISPIEL DER MITTLEREN HOHLWELLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674 19.4 WERKSTOFFASPEKTE FUER DIE ROTORAUSLEGUNG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676 19.5 ZUSAMMENFASSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678 20 GEHAEUSEUNDLEITZEUG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 681 EKKEHARD MALDFELD UND MICHAEL MUELLER 20.1 EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681 20.2 KONSTRUKTIVER AUFBAU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682 20.3 AUSLEGUNGSZIEL, ANFORDERUNGEN UND LASTFAELLE FUER GEHAEUSEKOMPONENTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689 20.4 FESTIGKEITSNACHWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690 20.4.1 ALLGEMEINE VORGEHENSWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690 20.4.2 FLAECHENPRESSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695 20.4.3 SCHRAUBEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 695 20.4.4 AUSLEGUNG VON TEILFUGENFLANSCHEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 697 20.4.5 SCHWEISSVERBINDUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699 20.4.6 DYNAMISCHE AUSLEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700 20.5 ZUSAMMENFASSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 701 21 SPALTE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 703 ARND W. REICHERT 21.1 GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 703 21.1.1 EINFLUSS DER SPALTE AUF DIE ECKDATEN DES KREISPROZESSES 703 21.1.2 ANTEILE VON SPALTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 704 INHALTSVERZEICHNIS XVII 21.2 SPALTAUSLEGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 705 21.3 GESTALTUNG VON SPALTBESTIMMENDEN BAUTEILEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 707 21.3.1 EINFLUSS VON ROTORBAUFORMEN UND KUEHLKONZEPTEN . . . . . 707 21.3.2 GESTALTUNG DER STATORBAUTEILE, JUSTIERVORRICHTUNGEN . . . . 708 21.3.3 BERUECKSICHTIGUNG VON VERSCHIEBUNGSTRAJEKTOREN, EINLAUFSCHICHTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708 21.3.4 ANSTREIFKANTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709 21.3.5 AKTIVE METHODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 709 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 710 22 LAGERUNGGRUNDLAGENUNDKONSTRUKTIVEGESTALTUNG ::::::::::: 711 STEFAN VERSTEGE UND FRANK BOECKEL 22.1 EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 711 22.2 GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 711 22.2.1 STROEMUNGSMECHANISCHE GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 713 22.2.2 LAGERTYPEN, LAGERBAUFORMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 717 22.2.3 AUSLEGUNGSKRITERIEN, BETRIEBSPARAMETER . . . . . . . . . . . . . . 722 22.2.4 BERECHNUNGSVERFAHREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723 22.2.5 LAGERWERKSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728 22.3 GT-LAGERUNG, KONSTRUKTIVER AUFBAU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730 22.3.1 LAGERUNGSKONZEPT DER GT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730 22.3.2 RADIALLAGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 730 22.3.3 AXIALLAGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 731 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733 23 KERAMISCHEKOMPONENTEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 735 CHRISTINE TAUT, WOLFGANG KOLLENBERG UND UWE RETTIG 23.1 HINTERGRUND UND EINSATZBEREICH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735 23.2 VORTEILE UND RISIKEN FEUERFESTKERAMISCHER BRENNKAMMERAUSKLEIDUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 737 23.3 KERAMISCHE KOMPONENTEN IM EINSATZ: KERAMISCHE HITZESCHILDE . 737 23.3.1 ANFORDERUNGEN AN KERAMISCHE HITZESCHILDE . . . . . . . . . . . 737 23.3.2 MODELLIERUNG DES BETRIEBSVERHALTENS VON FEUERFESTKERAMIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739 23.3.3 KONSTRUKTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739 23.3.4 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741 23.3.5 BETRIEBSERFAHRUNGEN VERSAGENSMECHANISMEN . . . . . . . . 747 23.4 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND ZUSAMMENFASSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 751 24 KORROSIONUNDBESCHICHTUNGEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 753 NORBERT CZECH 24.1 KORROSION IM VERDICHTERBEREICH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754 24.1.1 KORROSIVE ABLAGERUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 754 24.1.2 BESCHICHTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756 24.1.3 EINSATZ ALTERNATIVER SCHAUFELWERKSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . 756 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 24.2 KORROSION IM HEISSGASBEREICH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756 24.2.1 RANDBEDINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 756 24.2.2 BRENNSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757 24.2.3 KORROSIONSMECHANISMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 760 24.2.4 KORROSIONSMINDERNDE MASSNAHMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 764 24.2.5 KORROSIONSBESTAENDIGE WERKSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765 24.2.6 SCHUTZSCHICHTEN FUER DEN HEISSGASBEREICH . . . . . . . . . . . . . 766 24.3 WAERMEDAEMMSCHICHTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770 24.3.1 BESCHICHTUNGSVERFAHREN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 771 24.3.2 ANWENDUNGSBEISPIELE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 773 24.3.3 VERSAGENSMECHANISMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 777 24.3.4 AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 781 25 HOCHTEMPERATUR-SCHAUFELWERKSTO*E : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 783 CHRISTINA BERGER UND HERMANN W. GRUENLING 25.1 EINFUEHRUNG UND GESCHICHTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 783 25.2 BAUTEILANFORDERUNGEN (BEANSPRUCHUNGEN, WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789 25.3 FE-BASISWERKSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 791 25.4 CO-BASISWERKSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 793 25.5 NI-BASISWERKSTOFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 795 25.6 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821 26 NORMUNG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 827 BERNARD BECKER 26.1 ALLGEMEINE HINWEISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 827 26.2 BAUWEISE UND ENTWICKLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829 26.2.1 SCHWACHSTELLEN VERMEIDEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829 26.2.2 BAUTEILSPEZIFISCHE AUSLEGUNGSKRITERIEN . . . . . . . . . . . . . . 830 26.3 ERPROBUNG, BETRIEB UND ANWENDUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 831 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832 27 MONTAGE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 835 WILLI PASCHMANN 27.1 MONTAGEPLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836 27.1.1 TECHNISCHE PLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 837 27.1.2 TERMINPLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 837 27.1.3 PERSONALPLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 837 27.1.4 PLANUNG DER BAUSTELLENORGANISATION . . . . . . . . . . . . . . . . . 838 27.1.5 PLANUNG DER BAUSTELLENLOGISTIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 838 27.2 MONTAGEDURCHFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 838 27.2.1 MONTAGEHANDBUCH (ERECTION MANUAL) . . . . . . . . . . . . . . . . 838 27.2.2 MONTAGESCHRITTE (VEREINFACHT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839 27.2.3 MONTAGEABSCHLUSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839 INHALTSVERZEICHNIS XIX 28 AUSRICHTENDESWELLENSTRANGS : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 841 WILLI PASCHMANN 28.1 BEGRIFFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841 28.2 AUSRICHTMETHODEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 842 28.2.1 AXIAL-RADIAL-VERFAHREN ODER AR-METHODE. . . . . . . . . . . . 842 28.2.2 DOPPEL-RADIAL-VERFAHREN ODER DR-METHODE . . . . . . . . . . 842 28.2.3 DOPPEL-AXIAL-VERFAHREN ODER DA-METHODE . . . . . . . . . . . 844 28.3 WERKZEUGE UND VORRICHTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845 28.4 VORAUSRICHTUNG DES WELLENSTRANGS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845 28.5 ENDAUSRICHTUNG DES WELLENSTRANGS AM BEISPIEL EINES TURBOSATZES SGT5-4000F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845 28.6 KUPPELN DES WELLENSTRANGS, DOKUMENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . 849 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 850 29 INBETRIEBSETZUNG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 851 MICHAEL WEGEN 29.1 EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851 29.2 INBETRIEBSETZUNGSPLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851 29.2.1 TECHNISCHE IBS-PLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 851 29.2.2 DOKUMENTATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852 29.2.3 PERSONALPLANUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 853 29.3 INBETRIEBSETZUNGSABLAUF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855 29.3.1 VORAUSSETZUNGEN FUER DIE IBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856 29.3.2 IBS-PHASEN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 856 29.3.3 PROBEBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 860 29.4 INBETRIEBSETZUNG NACH EINER SERVICEMASSNAHME . . . . . . . . . . . . . . . . 861 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 863 30 MASCHINENDYNAMIK : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 865 PETER WUTSDORFF 30.1 SCHWINGUNGSMESSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 865 30.1.1 LAGERGEHAEUSESCHWINGUNGSMESSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . 866 30.1.2 WELLENSCHWINGUNGSMESSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 868 30.1.3 PHASENMESSUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 869 30.1.4 HINWEISE ZUR PRAKTISCHEN DURCHFUEHRUNG VON BETRIEBSSCHWINGUNGSMESSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . 870 30.2 KRITISCHE DREHZAHLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 870 30.3 KINETISCHES VERHALTEN DER GLEITLAGER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873 30.4 UNTERSUCHUNGEN AN DER AEUSSEREN LAGERABSTUETZUNG . . . . . . . . . . . . . . 874 30.5 EINFLUSS DES KUPPLUNGSZUSTANDS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 877 30.6 LEISTUNGSABHAENGIGE SCHWINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 879 30.6.1 GETRIEBEMASCHINEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 880 30.6.2 LASTABHAENGIGE SCHWINGUNGEN AN GENERATOREN. . . . . . . . . 881 30.6.3 MEDIUMBEDINGTE SCHWINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 882 30.7 ANSTREIFPROBLEME UND THERMISCHE UNWUCHTEN . . . . . . . . . . . . . . . . 883 XX INHALTSVERZEICHNIS 30.8 AXIALSCHWINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 887 30.9 INSTABILITAETSSCHWINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 888 30.10 AUSWUCHTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 890 30.11 AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 894 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 896 31 ABNAHMEMESSUNGEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 897 KLAUS WERNER 31.1 ZIELSETZUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897 31.2 GRUNDLAGEN, NORMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 897 31.3 VORBEREITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 898 31.3.1 GESPRAECHE, PROZEDUREN, FESTLEGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . 899 31.3.2 MESSINSTALLATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 899 31.3.3 MESSGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901 31.4 DURCHFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901 31.4.1 KOORDINATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 901 31.4.2 BETRIEBSZUSTAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 903 31.4.3 DAUER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904 31.4.4 SCHWANKUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904 31.5 WESENTLICHE MESSGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904 31.5.1 LEISTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 904 31.5.2 BRENNSTOFF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 905 31.5.3 ABGASTEMPERATUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 906 31.6 AUSWERTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 906 31.6.1 ANSAUGMASSENSTROM UND TURBINENEINTRITTSTEMPERATUR . . 906 31.6.2 UMRECHNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 907 31.6.3 EIN-/MEHRWELLENANORDNUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 909 31.6.4 SOLO-/KOMBIBETRIEB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 909 31.6.5 FEHLERBETRACHTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 909 31.6.6 BERICHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 911 32 SYSTEMATIKDERERPROBUNG : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 921 OLAF KOENIG UND CHRISTOF LECHNER 32.1 EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 921 32.1.1 KOMPONENTENVERSUCHSSTAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 922 32.1.2 ERPROBUNG IM KRAFTWERK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 925 32.1.3 ERPROBUNG IM PRUEFFELD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 927 32.2 STRATEGIE DER ERPROBUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 931 33 VERSUCHSMESSTECHNIK : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 933 STEFAN L.F. FRANK UND FRANK WODITSCHKA 33.1 RADIALSPALTMESSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 933 33.2 TEMPERATURMESSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 936 33.2.1 THERMOELEMENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 936 INHALTSVERZEICHNIS XXI 33.2.2 THERMOFARBEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938 33.2.3 OPTISCHE PYROMETRIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 938 33.3 VERBRENNUNGSMESSUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942 33.3.1 RAUCHGASANALYSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 942 33.3.2 FLAMMENBEOBACHTUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 943 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 944 34 STATIONAERESBETRIEBSVERHALTEN : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 947 ANDREAS BAUER UND STEFAN ROFKA 34.1 GRUNDLAGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 948 34.2 ABWEICHUNG VOM REFERENZZUSTAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 949 34.3 TEILLASTVERHALTEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 953 34.3.1 VERSTELLUNG VON VERDICHTERLEITREIHEN . . . . . . . . . . . . . . . . . 954 34.3.2 ABSENKUNG DER TURBINENEINTRITTSTEMPERATUR . . . . . . . . . . . 956 34.3.3 METHODEN ZUR LEISTUNGSSTEIGERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . 957 34.4 EINFLUSS DES BRENNSTOFFES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 960 34.5 SPEZIELLE BETRIEBSFAELLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 962 34.5.1 FREQUENZABWEICHUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 963 34.5.2 VERSCHMUTZUNG UND VEREISUNG DER VERDICHTERBESCHAUFELUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964 34.5.3 ALTERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 964 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 965 35 AUTOMATISIERUNGSTECHNIK : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 967 OLAF DROBNER UND ANDREAS PAHL 35.1 TURBINEN- UND GENERATORREGELUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 968 35.1.1 EINFLUSS DER REGELUNGEN IM GASTURBINENBETRIEB . . . . . . . 968 35.1.2 STRUKTUR DER REGELUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 972 35.1.3 STELLANTRIEBE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 976 35.2 STEUERUNG DES GASTURBOSATZES UND DESSEN HILFSSYSTEME . . . . . . . . 977 35.2.1 GLIEDERUNG DER STEUERUNGSFUNKTIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . 977 35.2.2 ZUSAMMENWIRKEN DER STEUERUNGSFUNKTIONEN IM GASTURBINENBETRIEB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 979 35.3 TURBINENSCHUTZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 983 35.3.1 GRUNDSAETZLICHE ANFORDERUNGEN AN SCHUTZEINRICHTUNGEN . 984 35.3.2 WICHTIGE SCHUTZEINRICHTUNGEN FUER GASTURBINEN . . . . . . . . 987 35.3.3 PROJEKTIERUNG VON SCHUTZEINRICHTUNGEN . . . . . . . . . . . . . . 990 35.4 EINSATZ UND PROJEKTIERUNG MODERNER LEITTECHNIKSYSTEME FUER DIE GASTURBINENAUTOMATISIERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 990 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992 36 FERNDIAGNOSEVONKRAFTWERKS-GASTURBINENANLAGEN : : : : : : : : : : : : : 995 HANS-GERD BRUMMEL 36.1 EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 995 36.2 STRATEGIE DER FERNDIAGNOSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 996 36.2.1 MESS- UND ANALYSETECHNIK VOR ORT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1000 XXII INHALTSVERZEICHNIS 36.2.2 DATENAKQUISITION FUER DIE FERNDIAGNOSE . . . . . . . . . . . . . . . 1001 36.2.3 DATENFERNUEBERTRAGUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1002 36.2.4 EMPFANG DER DATEN BEIM HERSTELLER . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003 36.2.5 DATENANALYSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003 36.2.6 ZENTRALE SPEICHERUNG DER DATEN UND DIAGNOSEERGEBNISSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1014 36.2.7 ERSTELLUNG UND VERTEILUNG VON DIAGNOSEBERICHTEN . . . . . . 1015 36.2.8 AUTOMATISIERTER DIAGNOSEPROZESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1015 36.2.9 KOMMUNIKATION MIT DEM KUNDEN BEI FESTSTELLUNG EINER ANLAGENSTOERUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1016 36.3 MASCHINENDIAGNOSE DURCH INNOVATIVE MESSTECHNIK . . . . . . . . . . . . . 1017 36.3.1 ANFORDERUNGEN AN EIN ONLINE-LAUFSCHAUFEL- UEBERWACHUNGSSYSTEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1018 36.3.2 TECHNISCHE LOESUNG UND ENTWICKLUNGSSPEZIFIKATION . . . . 1020 36.3.3 INFRAROTBILDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1021 36.3.4 STAND DER ENTWICKLUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1023 36.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1024 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1026 37 BETRIEBSDATENANALYSE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1027 AYHAN INCEOGLU UND CHRISTOPHER STEINWACHS 37.1 EINFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1027 37.2 DATENBASIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1028 37.2.1 EREIGNISSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1028 37.2.2 BEFUNDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1029 37.2.3 GASTURBINENLEBENSLAUF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033 37.3 VERFUEGBARKEITSKENNZAHLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034 37.3.1 ALLGEMEINES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034 37.3.2 DEFINITIONEN DER FORMELGROESSEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1034 37.3.3 ZUVERLAESSIGKEIT V3/RF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1035 37.3.4 VERFUEGBARKEIT V7/AF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1036 37.3.5 ZWANGSAUSFALLKENNZAHL V11/FOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1037 37.3.6 ZEITAUSNUTZUNG V17/SF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1037 37.3.7 STARTZUVERLAESSIGKEIT V18/SR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1037 37.4 RISIKOABSCHAETZUNG VON ZUVERLAESSIGKEITSGARANTIEWERTEN . . . . . . . . . 1038 37.4.1 AUSGANGSBEDINGUNGEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1038 37.4.2 GENERIERUNG EINER LERNKURVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1038 37.4.3 BERECHNUNG DER EINTRITTSWAHRSCHEINLICHKEITEN VON ZUVERLAESSIGKEITSWERTEN (V3) AUF BASIS DER LERNKURVEN . 1039 37.5 ABHAENGIGKEITEN DER KENNZAHLEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1040 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1042 INHALTSVERZEICHNIS XXIII 38 WARTUNG,INSPEKTIONENUNDERSATZTEILKONZEPTE : : : : : : : : : : : : : : : : 1043 GERHARD BOHRENKAEMPER 38.1 EINLEITUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043 38.2 WARTUNGSMASSNAHME VERDICHTERWAESCHE, VERDICHTERVERSCHMUTZUNG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1044 38.3 HEISSTEILVERSCHLEISS UND KRITERIEN FUER DIE BEMESSUNG DER INSPEKTIONSINTERVALLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1048 38.4 INSTANDHALTUNGSPROGRAMM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1052 38.4.1 INSTANDHALTUNGSGERECHTE GASTURBINENKONSTRUKTION ..... 1052 38.4.2 INSPEKTIONSUMFANG UND INSPEKTIONSINTERVALL . . . . . . . . . . 1053 38.4.3 HEISSTEILINSPEKTION UND REVISION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1054 38.4.4 ERSATZTEILE UND REPARIERTE TEILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1057 38.5 INSTANDHALTUNGSMANAGEMENT UND LANGFRISTIGE SERVICEVERTRAEGE . . . 1058 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1060 39 MODERNISIERUNGENIMGASTURBINENSERVICE : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 1063 GERHARD BOHRENKAEMPER 39.1 AELTERE GASTURBINENANLAGEN IM WETTBEWERB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1063 39.2 MODERNISIERUNGSTHEMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1064 39.2.1 UPRATE-OPTIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1064 39.2.2 REDUKTION VON SCHADSTOFFEMISSIONEN . . . . . . . . . . . . . . . . 1070 39.2.3 ERWEITERUNG DES VERBRENNUNGS- UND BRENNSTOFFSYSTEMS . 1072 39.2.4 VERBESSERTE BETRIEBSFUEHRUNG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073 39.2.5 OPTIMIERTE UND REDUZIERTE INSTANDHALTUNG. . . . . . . . . . . . . 1074 39.2.6 KRAFTWERKSREHABILITATION MIT MODERNISIERUNGEN . . ..... 1075 39.3 LEBENSDAUERBEURTEILUNG VON BAUTEILEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1076 39.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077 LITERATURVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077 SACHVERZEICHNIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1081
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