In-situ Spaltweitenmessung an einem transsonischen Radialverdichter mit einem faseroptischen Laser-Doppler-Profilsensor

Bei Turbomaschinen stellt die Spaltweite zwischen den rotierenden Schaufeln und dem Gehäuse eine wichtige Größe dar, die für einen optimierten und sicheren Betrieb ständig online kontrolliert werden muss. Üblicherweise werden dazu kapazitive Sensoren eingesetzt, die jedoch mit ca. 50-100 μm nur eine begrenzte Messauflösung haben und darüber hinaus bei modernen, nicht-metallischen Turbinenschaufeln aus Keramik oder Kunststoffen nicht eingesetzt werden können. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie an einem transsonischen Radialverdichter die Spaltweite sowie Schwingungen des Rotors bei bis zu 50.000 U/min und 586 m/s Umfangsgeschwindigkeit mit einem neuartigen Laser-Doppler-Sensor basierend auf zwei überlagerten, fächerförmigen Interferenzstreifensystemen gemessen wurden. Für die Anwendung im Betrieb des Verdichters (Temperaturen bis 280°C, Vibrationen) wurde ein kompakter, fasergekoppelter, rein passiver optischer Messkopf unter Verwendung einer diffraktiven Linse entwickelt. Die Messergebnisse stehen in hervorragender Übereinstimmung mit den Vergleichsdaten kapazitiver Sensoren, weisen jedoch mit ca. 20 μm eine deutlich bessere Messauflösung auf.