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Accurate high temperature engine aero-thermal measurements for gas-turbine life optimisation, performance and condition monitoring

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Misurare altissime temperature

Un team di scienziati ha sviluppato sensori e sonde importanti per il funzionamento delle turbine a gas nei motori degli aerei. Queste tecnologie sono applicate anche agli impianti fissi per la produzione di energia elettrica.

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La strumentazione è una tecnologia generica fondamentale che è importante per lo sviluppo, l'efficacia dei costi e la competitività dei prodotti delle turbine a gas. L'ambiente delle turbine a gas comporta una serie di particolari difficoltà per la strumentazione, man mano che la spinta verso una maggiore efficienza aumenta stabilmente i livelli di temperatura e pressione nei motori. Visto che non è possibile mettere i sensori attuali nelle zone più calde della turbina, si usano misurazioni esterne per creare modelli e stimare le condizioni al suo interno. Le imprecisioni però possono compromettere la capacità della strumentazione, rallentando così lo sviluppo del motore della turbina a gas. Questa situazione ha creato anche incertezze per quanto riguarda i metodi di progettazione e le previsioni del ciclo vitale dei componenti. Il progetto Heattop ("Accurate high temperature engine aero-thermal measurements for gas-turbine life optimisation, performance and condition monitoring") si è occupato dell'esigenza di migliorare la strumentazione da usare nella progettazione, lo sviluppo e il monitoraggio del rendimento dei motori degli aerei e delle turbine a gas industriali per la produzione di energia. L'obiettivo principale del progetto finanziato dall'UE era sviluppare tecnologie di misurazione precise ad alta temperatura o sensori per misurare la pressione, la temperatura e le tolleranze. I partner del progetto hanno ideato una termocoppia ad alta temperatura che permette di misurare temperature fino a 1200 gradi Celsius. Un consorzio di partner ha sviluppato e collaudato sensori in fibra ottica con reticolo di Bragg (FBG) integrati in componenti ad alta temperatura delle turbine a gas. Un altro successo del progetto è stato lo sviluppo di un pirometro: corretto/calibrato per la trasmissione e il fouling, questo strumento è in grado di auto-ispezionarsi. Tra le altre cose ottenute da Heattop ci sono lo sviluppo di una sonda non invasiva per la temperatura per misurazioni online in tempo reale della temperatura interna della turbina e della temperatura a inserzione rapida non raffreddata e le sonde di pressione in grado di sopravvivere nelle parti più calde del motore di una turbina a gas. I risultati di Heattop permettono di raccogliere informazioni sulle temperature e saranno molto utili per migliorare la progettazione e la previsione della durata dei componenti, potenziando così l'affidabilità del motore.

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