Zur Reduzierung der Emissionen in modernen Verbrennungssystemen favorisiert man Vormisch­flammen, da diese aufgrund der niedrigen Flammen­temperatur niedrige NOx-Emissionen aufweisen. Unglücklicherweise kommt es bei diesem Verbrennungstypus in Verbindung mit der Akustik des Feuerungsraumes sehr schnell zur Entstehung von sogenannten selbsterregten Ver­brenn­ungs­schwing­ungen. Diese werden oft auch als Verbrennungsinstabilitäten, thermoakustische Schwingungen oder entsprechend den hörbaren Frequenzen als Rumpeln, Brummen, Pfeifen oder Pulsation bezeichnet.

Den Schwingungen liegt zugrunde, dass es im Brennraum zur Anregung starker Druckschwankungen bei einer oder mehrerer Frequenzen kommt. Die Druckschwankungen können dabei derart hohe Amplituden erreichen, dass es zu einer Zerstörung des Verbrennungssystems selbst oder der vor- und nachgeschalteten Bauelemente kommt. Beobachten kann man diese Schwingungen in Hausheizungen über Großfeuerungen bis hin zu stationären Gasturbinen oder Raketenantrieben.

IfTA befasst sich als Ingenieurbüro für Thermoakustik seit mehreren Jahrzenten mit dieser Problematik. Neben Dienstleistungen zur Ausarbeitung von Vermeidungsstrategien wurde ein umfangreiches Portfolio an Produkten entwickelt, um die Ursachen von Verbrennungs­schwingungen zu diagnostizieren, ein mögliches Auftreten zu überwachen oder diese zu vermeiden.

Diagnose mit IfTA DynaMaster

Verbrennungsschwingungen effizient analysieren mit dem IfTA DynaMaster Komplettsystem

IfTA DynaMaster stellt ein optimales Setup bereit, um die grundlegenden Untersuchungen für die Diagnose durchführen zu können. Besonders hervorzuheben ist dabei die FleXense Technologie. Sie ermöglicht, die für diese Messungen oft erforderlichen Hochtemperatursensoren für Druck und Beschleunigung sowie Dehnmessstreifen direkt an das Messgerät anzuschließen. Treten thermoakustischen Schwingungen nur sporadisch über längere Zeiträume z.B. bei bestimmten Umgebungsbedingungen auf, kann das Messgerät dies über die integrierte Triggerfunktion autonom aufzeichnen. Relevante Betriebsbedingungen wie z.B. Luftzahl, Leistung etc. können dabei mit aufgezeichnet werden. In der äußerst mächtigen und dabei dennoch einfach zu bedienenden Analyse­software IfTA Trend lassen sich die Schwingungs- und Betriebsdaten auswerten.

> Erfahren Sie mehr zur Diagnose Komplettlösung Ifta DynaMaster

Überwachung und Schutz mit IfTA OMDS

Ueberwachung und Schutz vor Verbrennungsschwingungen und Instabilitaeten mit IfTA OMDS

Soll das Verbrennungssystem (z.B. in Gasturbinen) gegen unerwünscht auftretende Schwingungen überwacht und geschützt werden, kommt das IfTA OMDS (Oscillation Monitoring und Diagnostic Sysem) zum Einsatz. Es verfügt über eine CPU, die in Echtzeit die über geeignete Sensoren in der Brennkammer erfassten Verbrennungsschwingungen analysiert. Dadurch kann mit entsprechenden Algorithmen ein Schutz des Verbrennungssystems erreicht werden, bevor hohe schädigende Amplituden auftreten. In der Schutzfunktion arbeitet das System direkt mit dem Regelungssystem des Verbrennungssystems zusammen. Die relevanten Daten werden im System gespeichert und stehen für die Analyse durch die Software IfTA Trend bereit. Sehr erfolgreich eingesetzt wird das IfTA OMDS seit über einem Jahrzehnt an großen stationären Gasturbinen in GuD-Kraftwerken.

> Erfahren Sie mehr zum Schutz vor Verbrennungsschwingungen mit IfTA OMDS

Aktive Unterdrückung mit IfTA AIC

Aktive Dämfung Verbrennungsschwingungen und Instabilitaeten mit IfTA AIC

Sollte eine Vermeidung der Verbrennungsschwingungen durch z.B. geänderte Verbrennungsführung nicht möglich sein, kann eine aktive Unterdrückung das geeignete Mittel darstellen. Dabei wird über eine aktive Regelung eine an der Schwingung beteiligte physikalische Größe mittels eines Stellglieds so beeinflusst, dass diese dämpfend wirkt. Es kann z.B. die Brennstoffzufuhr durch ein schnelles Ventil so moduliert werden, dass dadurch die Flamme stabilisiert wird. Das IfTA AIC wurde eigens für diese Aufgabe entwickelt und in Gasturbinenkraftwerken weltweit sehr erfolgreich eingesetzt. Durch den modularen Aufbau kann es leicht an Gasturbinentypen nachgerüstet werden.

> Erfahren Sie mehr zur aktiven Unterdrückung von Verbrennungsschwingungen mit IfTA AIC