Das Potenzial der Messtechnik
Die Messtechnik ist eine Schlüsseltechnologie, die für Entwicklung, Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Gasturbinenanwendungen eine wichtige Rolle spielt. Das Umfeld in Gasturbinen stellt die einzusetzenden Instrumente vor eine Reihe von einzigartigen Herausforderungen, da das Streben nach größerer Effizienz die Temperatur- und Druckniveaus in Motoren stetig nach oben treibt. Da man die existierenden Sensoren in den heißesten Bereichen der Turbine nicht einsetzen kann, werden die Bedingungen im Inneren mithilfe von Außenmessungen modelliert und geschätzt. Allerdings bedeuten Ungenauigkeiten eine beeinträchtigte Funktion der Instrumente, was wiederum die Entwicklung von Gasturbinen behindert. Diese Situation hat auch zu Unsicherheiten in Entwurfsmethoden und bei Prognosen der Lebensdauer von Bauteilen geführt. Das Projekt Heattop ("Accurate high temperature engine aero-thermal measurements for gas-turbine life optimisation, performance and condition monitoring") befasste sich mit der Notwendigkeit einer verbesserten Messtechnik für Entwurf, Entwicklung und Leistungsmonitoring von Flugzeugtriebwerken und industriellen Gasturbinen für die Stromerzeugung. Das Hauptziel des EU-geförderten Projekts bestand darin, genaue Hochtemperatur-Messtechniken und Sensoren zur Messung von Druck, Temperatur und Laufschaufelspitzen zu entwickeln. Die Projektpartner entwickelten ein fortschrittliches Hochtemperatur-Thermoelement, mit dem sich Temperaturen von bis zu 1.200 Grad Celsius messen lassen. Ein Konsortiumsmitglied entwickelte und demonstrierte FBG-Sensoren (Faser-Bragg-Gitter), die in Hochtemperaturkomponenten von Gasturbinen eingebettet waren. Ein weiterer Erfolg des Projekts war die Entwicklung eines Pyrometers: dieses für Übertragung und Verschmutzung korrigierte/kalibrierte Instrument kann sich selbst kontrollieren. Darüber hinaus konnten im Rahmen von Heattop ein nicht-intrusiver Temperaturfühler für Echtzeitmessungen der Turbineneintrittstemperatur sowie ungekühlte, schnell einzuführende Temperatur- und Drucksonden entwickelt werden, die in den heißesten Teilen einer Gasturbine eingesetzt werden können. Dank der Ergebnisse von Heattop kann unser Wissen über die Temperaturen in Turbinen vermehrt werden, sie werden sich bei der Verbesserung von Entwurfsmethoden und Lebensdauervorhersagen als nützlich erweisen und so zu mehr Motorenzuverlässigkeit führen.
