Sensors Towards Advanced Monitoring and Control of Gas Turbine Engines (STARGATE)

Heizelement mit Probe zur Bestimmung der Wärmeabstrahlung und des Emissionsgrades bei hohen Temperaturen.

Entwicklung von Messmethoden und Sensoren zur berührungslosen Temperaturmessung in Gasturbinen unter extremen Bedingungen

Der Wirkungsgrad von stationären Heißgasturbinen oder Flugzeugturbinen nimmt mit zunehmender Heißgastemperatur zu. Dies führt zu einer Reduktion des Energieverbrauchs und damit verbunden zu einer Verminderung des CO2-Ausstoßes. Um dies in der Praxis zu erreichen, werden die Schaufelmaterialien durch keramische Wärmedämmschichten (englisch: thermal barrier coatings, TBCs) geschützt, welche den auftretenden hohen Temperaturen standhalten und den Wärmeeintrag auf das Substrat verringern.

Zur Material- und Betriebsoptimierung werden unter anderem berührungslose Temperaturmessungen mittels Pyrometer durchgeführt. Dabei ist einerseits die exakte Kenntnis der thermophysikalischen Eigenschaften der eingesetzten Materialien, wie Wärmeleitfähigkeit der Beschichtung und Emissionsgrad der Oberfläche, von entscheidender Bedeutung. Andererseits müssen auch die Umgebungseinflüsse, beispielsweise Absorptionsbanden des Heißgases und direkte Wärmeabstrahlung der Brennkammer, genau erfasst werden.

Im Rahmen des EU-Projektes „Sensors Towards Advanced Monitoring and Control of Gas Turbine Engines (STARGATE)“ wird die am ZAE Bayern vorhandene Messtechnik daher zur Bestimmung der themophysikalischen Größen von keramischen Wärmedämmschichten in Gasturbinen bis zu Temperaturen von 1600 °C eingesetzt und maßgeschneidert erweitert. Darüber hinaus werden der Aufbau und die Auswerteroutine für das eingesetzte Hochtemperatur-Pyrometer entwickelt, um die Durchführung einer zuverlässigen berührungslosen Temperaturmessung in-situ während des Betriebs der Gasturbine zu ermöglichen und um schließlich aussagekräftige Werte für die gesamte Betriebsoptimierung von Gasturbinen zu erhalten.

EU-Projekt: 314061
Laufzeit: 01.11.2012 bis 31.10.2015

Projektpartner: Rolls-Royce, Snecma, GKN Aerospace, Siemens, Meggitt, Oxsensis, Scitek, Von-Karman Institute for Fluid Dynamics, Onera, University of Cambridge, Chalmers, University of Coventry, University of Loughborough

 

Ansprechpartner

Dr. Jochen Manara
Tel.: +49 931 70564-346
E-Mail: Jochen.Manara@zae-bayern.de

 

Dipl. -Ing. Mariaclara Arduini-Schuster
Tel.: +49 931 70564-317
E-Mail: MariaCarla.Arduini-Schuster@zae-bayern.de

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