TY - THES

T1 - Entwicklung eines Prüfstandes für Feststoffturbinen zur generatorischen Energierückgewinnung und Inbetriebnahme eines Förderkreislaufes zur Implementierung des Prüfstandes

AU - Seidl, Manuel

N1 - gesperrt bis null

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Weltweit werden sehr große Mengen an unterschiedlichsten Schüttgut durch stetige Fördersysteme bewegt. Dabei wird das Schüttgut an der Aufgabestelle auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigt und oft auch das Höhenniveau bis zur Abgabestelle des Fördergutes erhöht. Dies führt zu einem Anstieg der potentiellen und kinetischen Energie des geförderten Schüttgutes. Bei der Abgabe bzw. dem Abwurf des Materials bleiben diese Energien ungenutzt und gehen für eine weitere Verwendung verloren. Um einen Teil dieser Energie zu nutzen, wurde von Herrn Dr. Prenner eine sogenannte Feststoffturbine entwickelt, welche durch das abzugebende Fördergut angetrieben wird. Inhalt der vorliegenden Arbeit ist die Inbetriebnahme eines Förderkreislaufes, bestehend aus Gurtförderanlagen, um in diesen eine Feststoffturbine zu implementieren, damit das Verhalten dieser Turbine in Kombination mit einer elektrischen Energierückgewinnung untersucht werden kann. Dazu soll die an der Turbinenwelle mechanisch abgreifbare Leistung durch ein geeignetes System in elektrische Energie umgewandelt werden. Um die Turbine in den Förderkreislauf zu integrieren, wird ein Turbinenprüfstand entwickelt, konstruiert und gebaut. Des Weiteren werden für die Steuerung und den Betrieb der Förderanlage die Grundlagen von elektrischen Anlagen und deren Steuerungsmöglichkeiten erörtert. Für die Umwandlung der mechanischen Energie der Turbine in elektrische Energie wird auf diverse Generatoren sowie deren Steuerung eingegangen. Anschließend werden die Möglichkeiten der elektrischen Leistungsmessung beschrieben. In weiterer Folge wird für den Betrieb der Anlage ein Steuerungskonzept entworfen. Um die nötigen Daten für die Auslegung und Konstruktion des Turbinenprüfstandes zu erhalten, werden Diskrete-Elemente-Simulationen durchgeführt. Anhand der daraus gewonnen Daten wird ein Turbinenprüfstand entwickelt. Der Förderkreislauf sowie der Turbinenprüfstand werden im Anschluss daran in Betrieb genommen und erste Versuche durchgeführt. Zum Abschluss werden die durchgeführten Versuche der Simulation gegenübergestellt und die Ergebnisse verglichen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, anhand der Versuchsergebnisse eine Abschätzung über den möglichen Wirkungsgrad der Turbine bei generatorischer Energieumwandlung zu treffen.

AB - Weltweit werden sehr große Mengen an unterschiedlichsten Schüttgut durch stetige Fördersysteme bewegt. Dabei wird das Schüttgut an der Aufgabestelle auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigt und oft auch das Höhenniveau bis zur Abgabestelle des Fördergutes erhöht. Dies führt zu einem Anstieg der potentiellen und kinetischen Energie des geförderten Schüttgutes. Bei der Abgabe bzw. dem Abwurf des Materials bleiben diese Energien ungenutzt und gehen für eine weitere Verwendung verloren. Um einen Teil dieser Energie zu nutzen, wurde von Herrn Dr. Prenner eine sogenannte Feststoffturbine entwickelt, welche durch das abzugebende Fördergut angetrieben wird. Inhalt der vorliegenden Arbeit ist die Inbetriebnahme eines Förderkreislaufes, bestehend aus Gurtförderanlagen, um in diesen eine Feststoffturbine zu implementieren, damit das Verhalten dieser Turbine in Kombination mit einer elektrischen Energierückgewinnung untersucht werden kann. Dazu soll die an der Turbinenwelle mechanisch abgreifbare Leistung durch ein geeignetes System in elektrische Energie umgewandelt werden. Um die Turbine in den Förderkreislauf zu integrieren, wird ein Turbinenprüfstand entwickelt, konstruiert und gebaut. Des Weiteren werden für die Steuerung und den Betrieb der Förderanlage die Grundlagen von elektrischen Anlagen und deren Steuerungsmöglichkeiten erörtert. Für die Umwandlung der mechanischen Energie der Turbine in elektrische Energie wird auf diverse Generatoren sowie deren Steuerung eingegangen. Anschließend werden die Möglichkeiten der elektrischen Leistungsmessung beschrieben. In weiterer Folge wird für den Betrieb der Anlage ein Steuerungskonzept entworfen. Um die nötigen Daten für die Auslegung und Konstruktion des Turbinenprüfstandes zu erhalten, werden Diskrete-Elemente-Simulationen durchgeführt. Anhand der daraus gewonnen Daten wird ein Turbinenprüfstand entwickelt. Der Förderkreislauf sowie der Turbinenprüfstand werden im Anschluss daran in Betrieb genommen und erste Versuche durchgeführt. Zum Abschluss werden die durchgeführten Versuche der Simulation gegenübergestellt und die Ergebnisse verglichen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, anhand der Versuchsergebnisse eine Abschätzung über den möglichen Wirkungsgrad der Turbine bei generatorischer Energieumwandlung zu treffen.

KW - solid state material driven turbine

KW - energy recovery

KW - Feststoffturbine

KW - Turbinenprüfstand

KW - Energierückgewinnung

KW - Förderkreislauf

M3 - Masterarbeit

ER -