DigITecT: Digitalisierung und interdisziplinäre Auslegungstechnologien von Turbomaschinen für die Energiewende

Projektbeschreibung

Eine dieser Fragestellungen resultiert aus steigenden Anforderungen an künftige sowie bestehende Gasturbinen (GT-) Kraftwerke infolge des wachsenden Anteils der erneuerbaren Energie. Hierbei wird eine zunehmende Flexibilität der GT-Anlagen im Betrieb gefordert, wodurch mit deutlich mehr Betriebszyklen mit transienten An- und Abfahrvorgängen und einer Begünstigung von Materialermüdung und Rissfortschritt zu rechnen ist. Ein zentraler Aspekt ist dabei die Bewertung der Kritikalität von herstellungsbedingten Fehlern und deren Auswirkung auf die Lebensdauer von Komponenten.

Teilvorhaben Fraunhofer IWM: Transienter Betrieb und Lebensdauer (AP 4)

Im Arbeitspaket (AP) 4.1 von DigITecT soll ein verallgemeinertes transferierbares Modell zur Beschreibung der Rissnukleation und zur probabilistischen Quantifizierung der Lebensdauer von Komponenten mit herstellungsbedingten Fehlstellen entwickelt werden. Das Modell soll auf herkömmliche Werkstoffversuche und dabei ermittelte Kennwerte wie Dehnungs-Wöhlerlinien, zyklische Rissfortschrittskurven und Schwellenwerte zurückgreifen und zur Vermeidung komplexer und aufwändiger Versuche an großen fehlerbehafteten Proben beitragen. Dabei sollen auch Erkenntnisse aus Vorgängerprojekten berücksichtigt werden, die in Kooperation zwischen Siemens Energy und dem Fraunhofer IWM durchgeführt wurden. Das Ziel ist eine genauere Quantifizierung von Rissnukleations- und Risswachstumsanteilen und somit eine genauere Gesamtlebensdauerbeschreibung von bruchmechanisch kritischen Komponenten mit herstellungsbedingten Fehlstellen.