Entwicklung von Fixpunktzellen für selbstkalibrierende Thermoelemente für Heißdampftemperaturen um 700 °C

Projektnummer 286

In den vergangenen Jahren wurden im Rahmen verschiedener VGB-Forschungsvorhaben selbstkalibrierende Thermoelemente auf der Basis von Miniatur-Fixpunktzellen zur exakteren Ermittlung von Heißdampftemperaturen entwickelt. Der bei herkömmlicher Temperaturmessung erforderliche Sicherheitsabstand von 5 K zur Auslegungstemperatur konnte hierdurch auf 1 K reduziert werden.

In der Zwischenzeit sind auf dieser Technik basierende Industriemessgeräte in mehreren Kraftwerken von VGB-Mitgliedsunternehmen im Dauereinsatz. Auch in der COMTES700-Versuchsanlage im Kraftwerk Scholven werden derartige Geräte an drei Messstellen im Temperaturbereich von 535 bis 542 °C genutzt.

Zwei weitere Messstellen im Temperaturbereich von 700 °C sind für den Einsatz von Thermoelementen vorbereitet. Hierfür konnte jedoch bisher keine geeignete Materialkombination aus Fixpunktsubstanz und Behältermaterial gefunden werden.

Das Forschungsprojekt zielt auf die Entwicklung neuer Miniatur-Fixpunktzellen für Heißdampftemperaturen um 700 °C. Die Versuchsergebnisse können als Vergleichsbasis für alle anderen parallel gemessenen Temperaturen fungieren.

Da die Fixpunktzellen erhöhten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, müssen neue, dem höheren Temperaturwert angepasste Fixpunktmaterialien und dazu passende Tiegelmaterialien untersucht werden. Insbesondere muss die zu findende Bauform dem unterschiedlichen Ausdehnungsverhalten von Fixpunktmaterial und Keramikwerkstoff des Tiegels Rechnung tragen. Um ihre Stabilität während des Feldtests beurteilen zu können, müssen Voraussetzungen geschaffen werden, um sie mit einer Messunsicherheit von < 0,3 K kalibrieren zu können.

Die resultierenden Messmöglichkeiten könnten deutlich höheren thermisch-mechanischen Belastungen standhalten. Bei einer Messgenauigkeit von 1 K sind in den Kraftwerken der nächsten Generation erhebliche Einsparungen beim Brennstoff- und Lebensdauerverbrauch zu erwarten.