03.06.2014
Erschienen in: 10/ 2012 FLUG REVUE

BSSM: Neues Messverfahren für Turbinen und VerdichterAlternative für komplexe Triebwerkstests

Die Messung der Schwingungen von Triebwerksschaufeln ist äußerst kompliziert und teuer. MTU Aero Engines hat ein berührungsloses System entwickelt, das mittelfristig das bisherige Verfahren ersetzen könnte.

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Noch kommen bei den Schwingungsmessungen wie hier bei der Niederdruckturbine des Pratt & Whitney PW1524G Dehnmessstreifen zum Einsatz. Sie müssen mühsam per Hand befestigt werden. Foto und Copyright: MTU Aero Engines  

 

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Telemetrieläufe gelten seit jeher als Königsdisziplin bei der Erprobung neuer Triebwerke. Sie liefern die für die Zulassung unerlässlichen Schwingungsmessungen von Laufschaufeln in Verdichtern und Turbinen. Das Standardverfahren für die entsprechenden Tests ist der Einsatz von Dehnmessstreifen, die per Hand auf die Schaufeln aufgebracht und mittels Leitungen quer durch das Triebwerk mit der Sendeeinheit der Telemetrie verbunden werden müssen. Entsprechend aufwändig, langwierig und teuer sind die Versuchsreihen.

Auf den Verdichterprüfständen der MTU Aero Engines kommt nun ein System zum Einsatz, das auf die Dehnmessstreifen verzichten kann, da es ohne physischen Kontakt mit den Schaufeln arbeitet (Berüh-rungsloses Schaufelschwingungs-Messsystem, BSSM). Dabei setzen die Ingenieure maximal sieben Sonden pro Rotorstufe in zuvor gebohrte Löcher in das Gehäuse ein. Jedes Mal, wenn eine Schaufel unter einer dieser Sonden vorbeiläuft, entsteht ein Signal. Geraten die Schaufeln ins Schwingen kommen je nach der momentanen Auslenkung etwas früher oder später an den Sonden vorbei. Diese zeitlichen Verschiebungen werden analysiert und liefern somit die Schwingamplituden und die Schwingfrequenzen aller Schaufeln, während mit den Dehnmessstreifen nur ein Teil der Schaufeln, typischerweise 15 pro Stufe, erfasst werden.

Bei BSSM-C (für „Compressor“/Verdichter) handelt es sich um ein sogenanntes kapazitives System, wie Dr. Michael Zielinski, Referent Sondermesstechnik bei der MTU, erläutert. "Grundsätzlich stellt die Sonde zusammen mit den Schaufeln einen Kondensator dar. Wenn gerade keine Schaufel im Bereich der Sonde ist, also im Bereich der Schaufellücke, hat man große Abstände zwischen den Platten des Kondensators, demnach eine kleine Kapazität. Läuft die Schaufelspitze unter der Sonde durch, gibt es einen kleinen Abstand und damit eine große Kapazität. Diese sich ständig ändernde Kapazität des Kondensators führt zu einem Stromfluss und letztendlich zu einem elektrischen Signal." Dieses wird über eine Analog/Digital-Wandlerkarte in einen Rechner eingespeist und mit Hilfe einer ausgeklügelten Software analysiert. Da die Schaufelspitzen bei maximaler Drehzahl mit einer Geschwindigkeit von bis zu 500 Metern pro Sekunde an den Sonden vorbeikommen, ist eine genaue Zeitmessung unerlässlich.


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