Massenflussmessungen am Turbinenprüfstand NG-Turb

Kurzfassung

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Massenstrombestimmung wurden die drei Venturidüsen im Hauptströmungskreislauf des Turbinenprüfstandes NG-Turb mit Hilfe eines speziellen Ringkanals in der Turbinenmessstrecke kalibriert. Der Referenzmassenstrom (Kalibriernormal) wurde dabei aus einer genauen Vermessung des Strömungsfeldes in dem Ringkanal ermittelt. Eine Analyse der einzelnen Messfehler und die Berechnung des jeweiligen Gesamtfehlers verdeutlicht, dass für Machzahlen größer 0.4 im Ringkanal der Referenzmassenstrom mit einem relativen Fehler von weniger als 0.25% bestimmt werden konnte. Dagegen zeigt die Analyse bei sehr kleinen Machzahlen einen Anstieg des relativen Fehlers auf bis zu 2.3%. Die simultan aufgenommenen Messdaten der Venturidüsen, insbesondere die statischen Halsdrücke, und die daraus ermittelten Massenströme verdeutlichen relativ grosse zeitliche Schwankungen, wahrscheinlich infolge von instationären Ablösungen im konischen Diffusorteil der Düsen. Aus diesem Grund wurde die Kalibrierung nur auf der Basis von gemittelten Messgrössen, d. h. aus einer gleitenden Mittelung während der Datenerfassung und einer zusätzlichen Mittelung über alle Sondenmesspunkte, durchgeführt. Unter diesen Vorrausetzungen lassen sich bei der Anwendung der aus der Kalibrierung erhaltenen Korrekturfunktionen auf die Massenflüsse der Venturidüsen relative Fehler von ca. 0.20% für die Venturidüse im Strang stromab der Messstrecke, von ca. 0.28% für die Venturidüse im kalten Strang stromauf der Messstrecke und von ca. 0.46% für die Venturidüse im heissen Strang stromauf der Messstrecke vorhersagen. Damit wird die Massenstrombestimmung am NG-Turb wesentlich genauer verglichen mit einer normgerechten Ermittlung nach DIN EN ISO 5167.