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Festigkeitsnachweis eines Dampfturbinengehäuses nach DIN EN 13445-3
CADFEM erbringt im Auftrag von M+M Turbinen-Technik notwendige Festigkeitsnachweise in Bezug auf Tragfähigkeit, Ermüdung, Temperatur und Kriechdehnung.

Simulation im Auftrag von M+M Turbinen-Technik

Branche: Maschinen- und AnlagenbauFachgebiet: Strukturmechanik, Temperaturfelder

M+M Turbinen-Technik ist Spezialist für maßgeschneiderte Dampfturbinen, von der Planung über die Inbetriebnahme bis zur Wartung. Im Rahmen der Entwicklung einer kundenspezifischen Dampfturbine wurde ein Festigkeitsnachweis des Turbinengehäuses erforderlich.

Zusammenfassung

Aufgabe

Aufgrund eines erhöhten Druck- und Temperatureinsatzbereiches waren die bisherigen Erfahrungswerte sowie die vorliegenden analytischen Ansätze zur Gehäuseauslegung zu überprüfen.

Lösung

Die Analysen erfolgten mittels Ansys Mechanical. Basierend auf der Untersuchung der transienten Temperaturfeldverteilungen konnten die zyklischen thermomechanischen Beanspruchungen ermittelt werden.

Kundennutzen

Anhand der Simulationsergebnisse konnten frühzeitig Designverbesserungen durchgeführt werden. Zusätzlich zur Nachweisdokumentation wurde die bisherige Gehäuseauslegung bestätigt und das Wissen bezüglich der Festigkeitsnachweise ausgebaut.

Projektdetails

Aufgabe

M+M Turbinen-Technik ist Spezialist für maßgeschneiderte Dampfturbinen, von der Planung über die Inbetriebnahme bis zur Wartung. Im Rahmen der Entwicklung einer kundenspezifischen Dampfturbine wurde ein Festigkeitsnachweis des Turbinengehäuses erforderlich. Aufgrund eines erhöhten Druck- und Temperatureinsatzbereiches waren die bisherigen Erfahrungswerte sowie die vorliegenden analytischen Ansätze zur Gehäuseauslegung zu überprüfen. Laut Spezifikation soll das Gehäuse den sich im Betrieb einstellenden Drücken und Temperaturen bei einer Lebensdauer von 200.000 Stunden standhalten. Dabei sind sowohl der Lebensdauerverbrauch durch Zeitstandschädigung als auch durch thermo-mechanische Ermüdung während der zyklischen An- und Abfahrvorgänge zu berücksichtigen.


Nutzen für den Kunden

Anhand der Simulationsergebnisse konnten frühzeitig Designverbesserungen durchgeführt werden. Zusätzlich zur Nachweisdokumentation wurde die bisherige Gehäuseauslegung bestätigt und das Wissen bezüglich der Festigkeitsnachweise ausgebaut:

  • Identifikation von relevanten Nachweispositionen und Erarbeitung von Verbesserungsoptionen bereits vor Fertigung und Prüfphase.
  • Prüffähiger Festigkeitsnachweis der Anlage basierend auf aktuellen Normen und Richtlinien.
  • Übergabe des gesamten Projekts inklusive begleitender Schulungen zur eigenständigen Durchführung von Festigkeitsnachweisen nach DIN EN 13445-3 durch M+M Turbinen-Technik.

Lösung

Der Festigkeitsnachweis des Dampfturbinengehäuses erfolgte nach DIN EN13445-3. Neben dem obligatorischen Tragfähigkeitsnachweis und dem Ermüdungsfestigkeitsnachweis war aufgrund der erhöhten Temperaturen auch ein Kriechfestigkeits- beziehungsweise Kriechdehnungsnachweis erforderlich. Die Analysen erfolgten mittels Ansys Mechanical. Basierend auf der Untersuchung der transienten Temperaturfeldverteilungen konnten die zyklischen thermomechanischen Beanspruchungen ermittelt werden. Diese waren wiederum Ausgangspunkt der letztendlichen Festigkeitsbewertung nach Norm.


Leiter Unternehmenskommunikation

Produkt-Anwendungen im Projekt