Faseroptische Hochtemperatursensornetzwerke für Effizienzsteigerungen in Gasturbinen und Anlagen der Prozessindustrie

Im Rahmen des Fördervorhabens wurden faseroptische Multi-Punkt-Hochtemperatursensoren für den industriellen Einsatz entwickelt und getestet. In Gasturbinen und einem chemischen Pilotreaktor konnten dabei Temperaturprofile bis 700 °C mit hoher örtlicher Auflösung gemessen werden.

Zur Weiterentwicklung sowohl von Gasturbinen als auch von chemischen Reaktoren besteht Bedarf an einer neuen Sensortechnik, welche eine Messung von Temperaturverteilungen mit hoher Messpunktdichte bei geringem Verkabelungs- und Platzbedarf ermöglicht. Hierzu ist die Technologie der faseroptischen Sensorik auf Basis von regenerierten Faser-Bragg-Gittern (RFBG) prädestiniert, da sie die Integration einer Vielzahl von hochtemperaturtauglichen Messstellen in eine einzige Faser erlaubt.

Der bisher noch weitgehend unbekannte Herstellungsmechanismus der RFBG konnte besser verstanden und optimiert werden. Mithilfe der entwickelten Aufbautechnik wurden verschiedene Messlanzen realisiert, die in unterschiedlichen Anwendungsfällen getestet wurden.

In Gasturbinen wurden erfolgreich bis zu 24 faseroptische Messpunkte in eine Sensorleitung mit weniger als 2 mm Durchmesser untergebracht. Im Vergleich zur konventionellen Sensorik konnte hierdurch eine bessere räumliche Auflösung und eine erheblich geringere Strömungsbeeinflussung. Ermöglicht werden. Weiterhin haben Langzeituntersuchungen über mehr als zwei Jahre in einem chemischen Röhren-Testreaktor gezeigt, dass großräumige, über mehrere Meter ausgedehnte Temperaturprofile mit hoher Genauigkeit, schneller Ansprechzeit und geringer Sensordrift erfasst werden können. Insgesamt steht ein neues Sensorverfahren zur Verfügung, das die industriellen Anforderungen erfüllt und neue Impulse für die Weiterentwicklung von Gasturbinen und chemischen Prozessanlagen setzt