Entwicklung einer Versuchsgasturbine zur Messung der Läufertemperaturen im Betrieb

Die Entwicklungstendenz im neuzeitlichen Gasturbinenbau fuhrt zur Verbesse- rung des wirtschaftlichen Wirkungsgrades der Anlage auf hohere Frischgas- temperaturen am Turbineneintritt, gleichzeitig aber durch angestrebte Verminde- rung des Leistungsgewichtes auf hohere Drehzahlen. Eine Steigerung von Drehzahl und Gastemperatur ist aber begrenzt durch die noch zulassige Werk- stoffanstrengung, besonders der rotierenden Laufschaufel, die bei stationaren Gasturbinenanlagen naturlich niedriger als bei kurzlebigen Hochleistungsgas- turbinen, wie sie z. B. in Strahltriebwerken Verwendung finden, angesetzt werden mu. Bekanntlich unterliegt die Laufschaufel einer Turbine rechnerisch auerordentlich schwer erfabaren Beanspruchungsverhaltnissen, die sich im einzelnen als Zug- spannung infolge Fliehkrafteinwirkung, als Biege- und Torsionsspannung, her- vorgerufen durch die an der Schaufel angreifende Umfangs- und Axialkraft, an- sprechen lassen. Diesen Beanspruchungen uberlagern sich beispielsweise bei Teil- beaufschlagung oft noch Schaufelblattschwingungen, immer aber bei Beauf- schlagung mit Heigas thermische Spannungen, die durch ungleichmaige Er- warmung des Schaufelprofils hervorgerufen werden. Die Groe der thermischen Spannungen im Innern des Schaufelprofils hangt von den unterschiedlichen Materialtemperaturen einzelner Schaufelzonen ab, die ihrerseits vor allem von der Schaufelprofilform, von der Anstromung und von den Warmeleitungsverhalt- nissen in Schaufelfu und Radscheibe herruhren. In ungunstigen Fallen konnen sich die thermischen Spannungen bei plotzlicher Anderung der Frischgastempera- tur der Turbine, also bei Anderung des Betriebszustandes, mit den dauernd er- tragenen mechanischen Spannungen derart superponieren, da an bestimmten Stellen des Profils die Bruchfestigkeit bei der entsprechenden Temperatur uber- schritten wird, was zur Zerstorung der Beschaufelung fuhrt.