Entwicklung und Test eines langwelligen Strahlungsthermometers zur berührungslosen Temperaturmessung in Gasturbinen während des Betriebs
- Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Entwicklung eines langwelligen Strahlungsthermometers zur berührungslosen Messung von Oberflächentemperaturen in stationären Gasturbinen während des Betriebs der Turbinen innerhalb des EU-geförderten Projektes „Sensors Towards Advanced Monitoring and Control of Gas Turbine Engines (Acronym STARGATE)“. Im Rahmen der Arbeit wurden die infrarot-optischen Eigenschaften der Wärmedämmschichten und der vorhandenen Brenngase am ZAE Bayern bei hohen Temperaturen bis 1600 K und Drücken bis 13 bar bestimmt. Mit Hilfe dieser experimentellen Charakterisierungen konnte ein geeigneter Spektralbereich um 10 μm für das langwellige Strahlungsthermometer identifiziert werden. Entsprechend dieser Erkenntnisse wurde zunächst ein Laboraufbau mit geeigneten optischen Bauteilen (Filter, IR-Wellenleiter, etc.) realisiert und verifiziert. Anschließend wurde ein Prototyp für Messungen in Gasturbinen während des Betriebs der Turbinen entwickelt und in einem Turbinenteststand der Firma Siemens AG in Berlin erfolgreich getestet. Abschließend wurde eine Unsicherheitsanalyse durchgeführt, die eine erweiterte Messunsicherheit der gemessenen Temperaturen von etwa ± 30 K ergab.
- The aim of this work was the development of a long wavelength infrared radiation thermometer for the non-contact measurement of surface temperatures in stationary gas turbines during operation within the EU-project „Sensors Towards Advanced Monitoring and Control of Gas Turbine Engines (acronym STARGATE)“. In this work, the infrared-optical properties of the thermal barrier coatings and the combustion gases were determined at ZAE Bayern at high temperatures up to 1600 K and pressures up to 13 bar. Based on these experimental characterizations, a suitable spectral range could be identified which lies around 10 μm for the long-wavelength infrared radiation thermometer. According to these findings, a laboratory setup with suitable optical components (filters, IR-fibers, etc.) was firstly realized and verified. Subsequently, a prototype for measurements in gas turbines during operation of the turbines has …
Author: | Jürgen Hartmann, Jochen Manara, Thomas Stark, Matthias Zipf, Mariacarla Arduini, Hans-Peter Ebert, Andreas Tutschke, Andrew Hallam, Jagdevinder Hanspal, Mark Langley |
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DOI: | https://doi.org/https://doi.org/10.1515/teme-2017-0077 |
Parent Title (German): | tm - Technisches Messen |
Title Additional (English): | Development and test of a long wavelength infrared radiation thermometer for non-contact temperature measurements in gas turbines during operation |
Publisher: | Oldenbourg Wissenschaftsverlag |
Place of publication: | Berlin/Boston |
Document Type: | Article |
Language: | German |
Year of publication: | 2017 |
Publishing Institution: | Hochschule für Angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt |
Release Date: | 2020/12/04 |
Tag: | Berührungslose Temperaturmessung; Emissionsgrad; Gasturbine; Infrarot-Strahlung; Strahlungsthermometrie; Wärmedämmschicht Non-contact temperature measurement; emissivity; gas turbine; infrared radiation; radiation thermometry; thermal barrier coating |
Volume: | 85 |
Issue: | 1 |
First Page: | 28 |
Last Page: | 39 |
Dewey Decimal Classification: | 5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 536 Wärme |