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News: Mikrowellen überwachen Kraftwerksturbinen

Kraftwerksturbinen müssen sehr zuverlässig arbeiten, um eine kontinuierliche Stromversorgung zu garantieren. Weil die Bereitstellung einer Ersatzturbine, die bei Ausfällen den Betrieb übernehmen kann, sehr teuer ist, möchte man die wichtigen Betriebsparameter einer Turbine messen, um so frühzeitig gefährliche Situationen erkennen und dadurch Ausfälle verhindern zu können.
Turbinen sind Strömungsmaschinen, und in diesen sind angeregte Eigenschwingungen ein wichtiges Betriebsmerkmal. Besonders die Eigenschwingungen der Turbinenschaufeln können Probleme bereiten, weil dadurch die Schaufeln langfristig beschädigt werden können. Die Messung dieser Eigenschwingungen geschieht bisher meist mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen direkt an den Schaufeln. Der Nachteil dieser Methode ist die geringe Lebensdauer und die teure Installation der Sensoren.

Eine Alternative bieten berührungslose Sensoren, die jene Zeit messen, welche die Schaufelspitzen benötigen, um eine bestimmte Strecke an Turbinenumfang zurückzulegen. Es gibt drei Arten von berührungslosen Sensoren: optische Sensoren, magnetische Sensoren und Mikrowellensensoren. Letztere haben den großen Vorteil, daß sie aufgrund des zugrundeliegenden Radarprinzips nicht von widrigen Umgebungseinflüssen gestört werden und daher auch bei den extremen Betriebsbedingungen, die in den Turbinen herrschen (hohe Temperaturen, Feuchtigkeit), zuverlässig arbeiten.

In Zusammenarbeit mit der Zentralabteilung Technik der Siemens AG München wurde vom Institut für Nachrichtentechnik/Informationstechnik der Universität Linz ein solcher Mikrowellensensor entwickelt und an einer Gasturbine in einem deutschen Kraftwerk getestet. Durch den Einsatz hochentwickelter mikro-akustischer Bauelemente (SAW-Bauelemente) in der Auswerte-Elektronik des Sensors war es im erfolgreichen Probebetrieb möglich, die Eigenschwingungen der Turbinenschaufeln mit hoher Genauigkeit zu messen. Da der entwickelte Sensor berührungslos arbeitet, ist sein Betrieb nahezu wartungsfrei. Er besitzt daher eine lange Lebensdauer und ist wesentlich kostengünstiger zu installieren als die derzeit verwendeten Dehnungsmeßstreifen.

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