IfTA DynaMaster, Bild: IfTA GmbH

Der IfTA DynMaster ist ein besonderes Schwingungsmessgerät und schon bei verschiedenen Gasturbinentypen im Einsatz. Bild: IfTA GmbH

Der Gas- und Dampfturbinen (GuD)-Betrieb verfügt über einen sehr guten Wirkungsgrad bei gleichzeitig geringem CO2-Ausstoß - circa 60 Prozent weniger als aus Braunkohlekraftwerken. Das aktuell modernste Kraftwerk von diesem Typ steht nördlich von München in Irsching und hat einen Wirkungsgrad von 60,75 Prozent. Die weltweit leistungsstärkste Maschine der Firma Siemens, die Gasturbine SGT5-8000H mit einer elektrischen Leistung von über 375 MW, ist dort im Einsatz.

Um die Verbrennungseffizienz seiner Kraftwerke kontinuierlich zu optimieren, hat Siemens ein hochmodernes Testcenter, das Clean Energy Center (CEC) in Ludwigsfelde nahe Berlin, errichtet. Einzelne Brennkammern der Gasturbine werden unter hohem Druck und vorgeheizter Luft oder Gas - das heißt unter realistischen Bedingungen - betrieben. Neben den Emissionen sind thermoakustische Phänomene beziehungsweise Verbrennungsschwingungen in der Brennkammer und die dynamischen Materialbelastungen Teil der Untersuchung. Zur Messung dieser Signale kommen Hochtemperaturdruck- und -beschleunigungsaufnehmer, Dehnmessstreifen und diverse andere Sensoren zum Einsatz.

Nun ist ein besonderes Schwingungsmessgerät Teil der fortschrittlichen Technologie im Ludwigsfelder CEC: der IfTA DynaMaster. Er ist eine Weiterentwicklung basierend auf den bewährten IfTA Argus-Systemen, die seit über einem Jahrzehnt an verschiedenen Gasturbinentypen wie der SGT5-8000H weltweit im Einsatz sind. Fünf entscheidende Anforderungen lassen sich durch die bereits erprobten Integrationen herausstellen.

Jeder Sensor passt an jeden Eingang

Herzstück des Systems ist die IfTA AD4Pro, eine vierkanalige dynamische Messkarte mit universellen Messeingängen. Unterstützt wird auf dieser Karte je Kanal die Messung von Spannungs- und Stromsignalen. Darüber hinaus erlaubt ein integrierter differentieller Ladungsverstärker den direkten Anschluss von piezoelektrischen Hochtemperaturdruck- und -beschleunigungsaufnehmern.

Ebenfalls enthalten ist ein Messverstärker für Dehnmessstreifen. An diesem können Viertel-, Halb- und Vollbrücken direkt angeschlossen werden. Weiterhin werden piezoresistive Druck- und Beschleunigungssensoren, wie zum Beispiel Kulite-Sensoren, unterstützt und für IEPE-Sensoren steht eine entsprechende Speisung zur Verfügung. Ausgewählt wird der gewünschte Eingangsmodus einfach per Software.

Fehlerquellen vermeiden und Kosten reduzieren

Um störende Netzschleifen zu vermeiden, ist jeder Kanal der Karte potentialgetrennt. Dies erlaubt die gemeinsame Messung von Sensoren an Orten mit hohen Potentialunterschieden wie im Umfeld von großen Testanlagen, zum Beispiel des CEC. Die Potentialtrennung ist dabei so ausgeführt, dass sie sich nicht negativ auf die Signalqualität auswirkt. Damit wird insgesamt ein Signalrauschabstand von bis zu 145 dB erreicht.

Die Integration der Verstärker reduziert Kosten und vermeidet Fehlerquellen durch einen wesentlich vereinfachten Messaufbau. Änderungen der Verstärkereinstellungen werden automatisch durch das System mitprotokolliert und sind somit immer nachvollziehbar. Eine potentiell fehlerträchtige händische Dokumentation externer Verstärkungsfaktoren ist nicht mehr notwendig. Zudem reduziert sich der jährliche Kalibrieraufwand erheblich.