10.5162/SENSOREN2019/2.4.2
M. Zipf
J. Manara
T. Stark
M. Arduini
H.-P. Ebert
J. Hartmann
2.4.2 Berührungslose Temperaturmessung an Verbrennungsgasen bei hohen Temperaturen und hohen Drücken
AMA Service GmbH, Von-Münchhausen-Str. 49, 31515 Wunstorf
2019
Gas-Transmissions-Spektren
stationäre Gasturbinen
Strahlungs-Thermometrie
berührungslose Gas-Temperaturmessung
FTIR-Spektrometrie
AMA Assocation for Sensors and Measurement, Sophie-Charlotten-Str. 15, 14059 Berlin
Informationstechnische Gesellschaft im VDE (ITG), Frankfurt
VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA), Düsseldorf
deu
ConferencePaper
978-3-9819376-0-2
8 Pages
2.3 MB
application/pdf
Stationäre Gasturbinen sind von großer Bedeutung für die heutige Energieversorgung. Der Wirkungsgrad einer Gasturbine steigt mit zunehmender Heißgastemperatur an. Turbinenhersteller bzw. Kraftwerksbetreiber sind daher bestrebt, Turbinen bei der höchsten materialtechnisch möglichen Heißgastemperatur einzusetzen. Eine entsprechende Prozessoptimierung des Turbinenbetriebs setzt somit die exakte Kenntnis der Gastemperaturen während des Betriebs und damit eine verlässliche Messung derselben voraus. Zur Messung der Gastemperatur werden derzeit in der Regel Thermoelemente unmittelbar im Abgasstrom platziert. Aufgrund der dort vorherrschenden extremen Bedingungen degradieren diese Sensoren allerdings sehr schnell. Ein alternativer Ansatz sieht die Entwicklung eines berührungslosen Messverfahrens auf der Grundlage von Strahlungsthermometern vor. Für die Umsetzung dieses Vorhabens ist die genaue Kenntnis des Verhaltens der infrarot-optischen Emissions- und Transmissionsspektren der im Abgasstrom enthaltenen Gase bei hohen Temperaturen und Drücken eine wesentliche Voraussetzung. Aus diesem Grund wurde am ZAE Bayern eine Hochtemperatur-Hochdruck-Gaszelle entwickelt, die es in Verbindung mit einem FTIR-Spektrometer erlaubt, Gase und Gasgemische hinsichtlich dieser Gesichtspunkte zu charakterisieren. In dieser Arbeit wird die neue Messapparatur vorgestellt und Gasgemische, die für die Turbinenanwendungen relevant sind, werden analysiert. Zur Identifizierung eines geeigneten Wellenlängenbereichs für die geplante berührungslose Temperaturmessung wurden erste Messungen durchgeführt, auf deren Grundlage ein adäquater Wellenlängenbereich ermittelt werden konnte.