Einfluss der Messunsicherheiten auf Leistungs- und Wirkungsgradmessung einer Kleingasturbine

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die Feststellung der Messunsicherheiten auf die Ergebnisse der Wirkungsgrad- und Leistungsmessung. Messobjekt ist die Kleingasturbine ROVER 1S/60 am Institut für Energietechnik und Thermodynamik der TU Wien. Nach dem Vorbild der Abnahmeregelungen in der ASME PTC 22 und der DIN 4341 werden die Messunsicherheiten nach der DIN 1319 und der ASME PTC 19.1 bestimmt. Für alle direkt an der Kleingasturbine gemessenen Größen werden die zufälligen Messunsicherheiten mit statistischen Methoden bestimmt. Der systematische Fehler wird nicht berücksichtigt. Es wird angenommen, dass er durch Kalibrierung der Messgeräte beseitigt wurde. Bei den berechneten Größen kann die Messunsicherheit nicht direkt bestimmt werden. Daher werden mithilfe des GAUSS-schen Fehlerfortpflanzungsgesetzes Gleichungen hergeleitet, mit denen die Messunsicherheiten der Ergebnisse berechnet werden. Anhand einer Sensitivitätsanalyse wird bestimmt welche gemessenen Größen den stärksten Einfluss auf die Messunsicherheit des Gesamtwirkungsgrades, des isentropen Verdichterwirkungsgrades, des Brennkammerwirkungsgrades, des isentropen Turbinenwirkungsgrades, des spezifischen Brennstoffverbrauchs und der Leistung haben. Es wird festgestellt, dass die größten relativen Fehler bei der Leistungsmessung an der Wirbelstrombremse auftreten. Eine weitere einflussreiche Größe ist die gemessene Turbinenaustrittstemperatur.

The purpose of this thesis is the knowledge about test uncertainty of the results of the efficiency measurement and the performance test. Measuring object is a small gas turbine at the Institute for Energy Systems and Thermodynamics of the Vienna University of Technology. The gas turbine is a ROVER 1S/60. The guiding rules are the acceptance test codes in ASME PTC 22 and in DIN 4341. Within them the test uncertainty is calculated with the DIN 1319 and the ASME PTC 19.1. The random error of the turbine-s directly measured physical values is determined with statistical methods. The systematic uncertainty is not included in this observation. It is taken to be eliminated by calibration. The error of the calculated values can-t be calculated straight. So the equations for the uncertainty of a result are derived from the propagation equation. Calculated are the thermal efficiency, the isentropic efficiency of the compressor and the turbine, the efficiency of the combustor, the specific fuel consumption and the power. The value with the greatest impact on the uncertainty of a result is found with a sensitivity analysis. The result is that the biggest relative error is made at the power test with the eddy current brake. Furthermore the turbine outlet temperature has a great impact on the uncertainty of the result.