Strömungsmaschinen mit Schaufelanordnungen zur Wechselwirkung mit einer durch die Strömungsmaschine strömenden Fluidströ- mung sind grundsätzlich als Verdichter oder Turbinen und der- gleichen bekannt. Um den Wirkungsgrad solcher Maschinen zu erhöhen, werden immer höhere physikalische Anforderungen an die verwendeten Materialien der Strömungsmaschine gestellt.

Und zwar wird, um den Wirkungsgrad einer Gasturbine zu erhö- hen, die Temperatur einer in die Gasturbine einströmenden Gasströmung auf mehr als 1200°C gesteigert. Um den hohen phy- sikalischen Anforderungen, insbesondere aufgrund der Tempera- tur, standhalten zu können, werden die Schaufeln der Turbine mit einer Beschichtung versehen, die einer besonders hohen Beanspruchung standhält. Eine solche Beschichtung ist bei- spielsweise das sogenannte Thermal Barrier Coating von Schau- feln einer Gasturbine, im folgenden TBC genannt, wobei ein Schaufelblatt an seiner der Gasströmung ausgesetzten Ober- fläche mit einer derartigen Beschichtung versehen wird.

Diese Beschichtung der Schaufel unterliegt einer Alterung, die unter anderem von der Betriebszeit und den weiteren Be- triebsbedingungen der Schaufel abhängig ist. Nach Erreichen einer vorgegebenen Betriebszeit löst sich beispielsweise die Beschichtung von der Schaufel ab, wodurch die Schaufel unge-

schützt der hohen Beanspruchung durch die Gasströmung ausge- setzt ist. Ein umgehendes Auswechseln der Schaufel ist erfor- derlich, um eine Zerstörung dieser Schaufel und damit eine Beschädigung der Turbine zu vermeiden.

Im Stand der Technik werden daher Betriebszeiten für derarti- ge Schaufeln vorgegeben, nach deren Erreichen die Turbine zerlegt und die Schaufeln ausgewechselt bzw. neu beschichtet werden, auch wenn die Schaufeln noch keine Beschädigungen aufweisen. Nachteilig ist hierbei, dass, um Ausfälle von Schaufeln und der Turbine zu vermeiden, die Wartungsinterval- le derart kurz bzw. häufig gewählt werden, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Fehler zwischen zwei Wartungsinterval- len nicht auftritt. Es wäre daher wünschenswert, eine derar- tige Strömungsmaschine erst dann einer Wartung unterziehen zu müssen, wenn ein Austausch der Schaufel oder eine Neube- schichtung erforderlich ist, um insbesondere Kosten und Standzeiten gering zu halten.

Eine Möglichkeit, die Beschädigung einer Beschichtung einer Schaufel festzustellen, bevor die Schaufel selbst beschädigt ist, ist in US 6 512 379 offenbart. Bei der bekannten Vor- richtung übt Gas, das durch die Turbinen strömt, Druck auf die Turbinenschaufeln aus, der zu elastischen Verformungen der Schaufel führt. Zudem wird beim Umströmen der Schaufeln Reibung zwischen Gas und Schaufeln verursacht. Dies führt zu Radiofrequenzsignalen typischerweise im GHz-Bereich, erzeugt durch einen druckinduzierten piezoelektrischen Effekt, einen dehnungsinduzierten elektrostriktiven Effekt oder einen rei- bungsinduzierten"tribo-charging"-Effekt. Die Radiofrequenzen werden mit einer HF-Antenne detektiert. Eine Beschädigung der Beschichtung einer Turbinenschaufel führt zu einem bezüglich der übrigen Schaufeln abweichenden Signal. Dies lässt auf ei- ne Beschädigung der Oberflächenbeschichtung schließen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer einfachen weiteren Möglichkeit die Beschädigung einer

Beschichtung einer Schaufel festzustellen, bevor die Schaufel selbst beschädigt ist.

Als Lösung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der elektrisch leitfähige Werkstoff der Laufschaufeln mit einem Bezugspotential elektrisch verbunden ist, und die Strömungs- maschine mindestens ein im Bereich der Laufschaufeln angeord- netes Messelement zur Messung einer elektrischen und/oder magnetischen Feldstärke aufweist, die durch eine Ladungsver- teilung an der Oberfläche der Laufschaufeln hervorgerufen ist.

Es wird der Effekt ausgenutzt, dass sich Ladungen bevorzugt auf Isolatoren"festsetzen", während sie auf leitenden Mate- rialien abfliesen. Genau das trifft für die TBC-Keramik- schicht zu, auf der sich geladene Teilchen aus dem ionisier- ten Gasstrom absetzen, während sie auf unbeschichteten Metall abfliesen. Die Ladungsmenge auf der Schicht ist proportional zur TBC-Fläche, wodurch eine Bemaßung für die Integrität der Keramikschicht entsteht. Rotieren nun die Laufschaufeln an einer feststehenden Antenne vorbei, so können die Ladungsdif- ferenzen detektiert werden, und zwar zum einen zum Bereich ohne Schaufel (Zwischenraum) und zum anderen zwischen den einzelnen Schaufeln, was eine Aussage über Defekte der TBC- Schicht erbringt. Die Detektion des durch die Ladungen er- zeugten elektrischen Feldes, dessen Frequenz sich aus der Multiplikation von Umlaufdrehzahl (z. B. 60 Hz) und Anzahl der Schaufeln (z. B. 80) ergibt (z. B. 4800 Hz), kann z. B. über ei- ne koaxial ausgeführte Dipolantenne (kapazitive Kopplung), die in den Gasstrom hineinragt, erfolgen. Die Detektion er- folgt damit im Niederfrequenzbereich. Eine Aussage über die Integrität der Schaufeln kann im Zeitbereich anhand der Amp- litudenhöhe im Frame von z. B. 80 Schwingungen (Schaufelan- zahl) gemacht werden, bzw. im Frequenzbereich durch das Er- scheinen von Harmonischen der Umlaufdrehzahl von z. B. 60 Hz.

Bei idealen Verhältnissen wären im Zeitbereich alle Amplitu-

den eines Frames gleich bzw. im Frequenzbereich dürften un- terhalb der z. B. 4800 Hz keine Subharmonischen zu sehen sein.

Erstmals wird mit der Erfindung eine Möglichkeit geschaffen, den Zustand der Schaufeln zu überwachen, insbesondere konti- nuierlich auch während des Betriebes der Strömungsmaschine, und rechtzeitig bei Erreichen einer vorgebbaren Verschleiß- grenze eine Wartung und/oder Überholung der Turbine, insbe- sondere der Schaufeln, durchzuführen. Wie oben ausgeführt, wird der Effekt ausgenutzt, dass sich Ladungen bevorzugt auf Isolatoren ansammeln, während sie auf leitenden Materialien durch diese abgeleitet werden. Ladungen treten bei der Strö- mung fluider Stoffe auf, wenn entweder das Fluid selber in entsprechende Ladungsträger dissoziiert ist oder dem Fluid entsprechende Ladungsträger zugeführt worden sind. Die auf einer isolierenden Schicht akkumulierte Ladung kann proporti- onal zu deren Fläche sein, jedoch ist sie im wesentlichen ab- hängig von der Fläche. Die auf den rotierenden Laufschaufeln akkumulierten Ladungsträger erzeugen ein elektrisches Feld, dessen Feldstärke mit dem Messelement detektiert werden kann.

Über eine Auswertung der Signale des Messelements kann daher auf die Feldstärke geschlossen werden. Eine intakte Schaufel erzeugt im Messelement eine entsprechend ausgeprägte Amplitu- de des Messsignals (z. B. elektrische Spannung). Eine ver- schlissene Beschichtung auf einer Laufschaufel oder eine feh- lerhafte Beschichtung führt zu einem Ableiten der Ladung über die elektrisch leitfähige Laufschaufel zu einem mit der Lauf- schaufel in elektrischer Verbindung stehenden Bezugspotenti- al. Eine solche Schaufel kann daher ein Messsignal mit klei- nerer Amplitude im Messelement erzeugen. Mit Drehung der Ro- torwelle können nacheinander alle Schaufeln eines Schaufelra- des am Messelement vorbeigeführt werden, so dass der Zustand der Laufschaufeln dieses Laufschaufelrades vollständig ermit- telbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Strömungsmaschine drehfest angeordnete Leitschaufeln aus ei-

nem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche aufweist, wobei der elektrisch leit- fähige Werkstoff der Leitschaufeln mit einem Bezugspotential elektrisch verbunden ist und im Bereich der Leitschaufeln an der Rotorwelle mindestens ein Messelement zur Messung einer elektrischen und/oder magnetischen Feldstärke, die durch eine Ladungsverteilung an der Oberfläche der Leitschaufeln hervor- gerufen ist, vorgesehen ist. So kann unter Ausnutzung dessel- ben Effektes eine auf den Leitschaufeln vorgesehene isolie- rende Oberfläche ebenfalls überwacht werden. Diese weitere Ausgestaltung kann auch mit den vorerwähnten Maßnahmen kombi- niert werden, die sich auf eine Feststellung von Beschädigun- gen an den beschichteten Laufschaufeln beziehen.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Messelement durch eine Koaxial-Antenne gebildet ist. Die Koaxial-Antenne kann vor- teilhaft sehr kompakt ausgebildet sein und demzufolge einfach in eine vorhandene Konstruktion integriert werden. Die Koaxi- al-Antenne weist darüber hinaus günstige Messeigenschaften auf, wobei Verzerrungen oder Messfehler aufgrund des verwen- deten Messprinzips gering gehalten werden können. Eine Koaxi- al-Antenne kann ferner mit einfachen Mitteln derart ausges- taltet werden, dass sie den hohen physikalischen Anforderun- gen an der vorgesehenen Messstelle standhält. Grundsätzlich sind natürlich auch andere Messelemente einsetzbar, wie bei- spielsweise Elektrometer und dergleichen. Daneben können je- doch auch Messelemente vorgesehen sein, die aufgrund des durch die Bewegung der Ladung erzeugten magnetischen Feldes ein entsprechendes Signal erzeugen. So kann das Messelement auch als Messspule ausgebildet sein, mit welchem Magnetfeld- änderungen ermittelbar sind, aus denen der Zustand der Be- schichtung der Schaufeln bestimmbar ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Messelement mit einer Messeinheit verbindbar ist. Mittels der Messeinheit kann vor- teilhaft das durch das Messelement gelieferte Messergebnis zu einer weiteren Verarbeitung aufbereitet werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Messeinheit eine Überwachungseinheit umfasst. Mittels der Überwachungseinheit kann beispielsweise das Erreichen eines vorgebbaren Schwell- wertes ermittelt werden, bei dessen Erreichen eine Wartung der Strömungsmaschine vorgesehen ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Messeinheit mit einer Zentrale in Kommunikationsverbindung steht. So kann einer- seits ein Messergebnis permanent an die Zentrale übermittelt werden, um beispielsweise eine folgende Wartung zu prognosti- zieren oder auch um in Abhängigkeit des aktuellen Verschleiß- zustands Maßnahmen wie Wartung initiieren oder Reserveeinhei- ten aktivieren zu können. Es kann jedoch auch ein Erreichen eines Schwellwertes übermittelt werden. Die Kommunikations- verbindung kann beispielsweise über Funk, Internet oder der- gleichen ausgeführt sein. In der Zentrale können die übermit- telten Daten für eine spätere weitere Verarbeitung gespei- chert werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Überwachungsein- heit eine Melde-und/oder eine Warneinrichtung aufweist. Bei Erreichen eines Schwellwerts kann so eine Warnung an das Be- dienpersonal ausgegeben werden, so dass rechtzeitig geeignete Maßnahmen eingeleitet werden können. Eine Meldeeinrichtung kann beispielsweise durch einen Monitor gebildet sein, auf dem die aktuellen Messwerte anzeigbar sind. Die Werte können jedoch auch grafisch auf dem Monitor dargestellt sein und sie können ferner einstellbaren Schwellwerten gegenübergestellt sein. Bei Erreichen eines Schwellwertes kann eine Warnein- richtung wie beispielsweise eine Warnleuchte, Rundumleuchte, ein Signalhorn oder dergleichen aktiviert werden. Es kann je- doch auch eine Meldung an die Zentrale erfolgen.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Strömungsmaschine mittels der Überwachungseinheit abschaltbar ist. So kann vorteilhaft erreicht werden, dass bei Feststellung von Defekten auf den

Schaufeln die Maschine abgeschaltet wird, bevor die Maschine beschädigt wird. Standzeit, Reparaturkosten und Reparaturauf- wand können reduziert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Strömungsmaschine eine Turbine, insbesondere eine Gasturbine, ist. Besonders vorteilhaft kann erreicht werden, dass besonders hoch beanspruchte Schaufeln von Gasturbinen hinsichtlich einer Beschädigung der Beschich- tung kontinuierlich überwacht werden. Das Vorgeben von festen Wartungsintervallen kann eingespart werden. Darüber hinaus kann der Wartungszeitpunkt bedarfsgerecht in Abhängigkeit vom tatsächlichen Zustand der Schaufel gewählt werden. Standzei- ten und Kosten für vorzeitige Wartung können weiter reduziert werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft durch entsprechende Speicherung und Verarbeitung der Messdaten die Qualität der verwendeten Schaufeln überwacht werden. Bei Qualitätseinbu- ßen, was sich in kürzeren Wartungsabständen äußert, kann ein entsprechendes Steuern des Bearbeitungsprozesses der Schau- feln veranlasst werden.

Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Bestimmung einer Beschädigung einer elektrisch isolierenden Oberfläche auf mindestens einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Ro- torwelle angeordneten Laufschaufel aus einem elektrisch leit- fähigen Werkstoff in einer Strömungsmaschine vorgeschlagen, wobei mittels eines Messelements eine elektrische und/oder magnetische Feldstärke, die durch eine Ladungsverteilung an der Oberfläche der Laufschaufeln hervorgerufen ist, gemessen und eine Abweichung zu einem vorgebbaren Schwellwert ermit- telt wird. Vorteilhaft kann der Zustand der Oberfläche einer Schaufel überwacht werden und das Erreichen einer vorgebbaren Verschleißgrenze festgestellt werden. Es können jedoch auch mehrere Messelemente vorgesehen sein, deren Messwerte paral- lel mit entsprechend vorgebbaren Schwellwerten verglichen werden. So kann beispielsweise eine Redundanz hinsichtlich der Messelemente vorgesehen werden, so dass eine hohe Zuver-

lässigkeit der Messung erreichbar ist. Dies ist insbesondere bei großen Gasturbinen vorteilhaft, die in der Energieversor- gung eingesetzt werden, und bei denen Fehlmessungen zu hohen Kosten führen würden. Es kann jedoch auch der Zustand einer Leitschaufel ermittelt werden, wenn ein entsprechendes Mess- element an der Rotorwelle vorgesehen wird. Das Messverfahren ist analog anwendbar.

Das analoge Verfahren zur Bestimmung einer Beschädigung einer elektrisch isolierenden Oberfläche mindestens einer in einem Gehäuse drehfest angeordneten Leitschaufel aus einem elekt- risch leitfähigen Werkstoff in einer Strömungsmaschine sieht deshalb vor, dass mittels mindestens eines im Bereich der Leitschaufeln an der Rotorwelle angeordneten Messelements ei- ne elektrische und/oder magnetische Feldstärke, die durch ei- ne Ladungsverteilung an der Oberfläche der mindestens einen Leitschaufel hervorgerufen ist, gemessen und eine Abweichung zu einem vorgebbaren Schwellwert ermittelt wird.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Abweichung an eine Zent- rale übermittelt wird. Vorteilhaft kann eine Überwachung meh- rerer Strömungsmaschinen von einer gemeinsamen Zentrale durchgeführt werden, so dass ein Überwachungsaufwand insge- samt reduziert werden kann.

Um vorteilhaft bei Überschreiten des Schwellwerts eine geeig- nete Maßnahme einleiten zu können, wird vorgeschlagen, dass bei Überschreiten des Schwellwerts eine Warnmeldung ausgege- ben wird. Dies kann beispielsweise durch eine Zentrale ausge- führt werden, es kann jedoch auch die Messeinheit selbst eine Warnmeldung erzeugen und ausgeben. Die Ausgabe kann bei- spielsweise an eine entsprechend geeignete Anzeigeeinheit er- folgen, die eine optische oder akustische Meldung abgibt. Die Meldung kann jedoch auch von der Zentrale abgegeben werden, wenn beispielsweise die Strömungsmaschine im Normalbetrieb ohne technisches Personal betrieben wird.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass bei Überschreiten des Schwellwertes die Strömungsmaschine abgeschaltet wird. So kann vorteilhaft eine Schutzfunktion erreicht werden, wodurch verhindert werden kann, dass eine beschädigte Oberfläche zu einer Beschädigung der gesamten Laufschaufel führt. Auch die- se Maßnahme kann beispielsweise durch eine Zentrale ausge- führt werden. Dazu können an der Strömungsmaschine entspre- chende Steuereinrichtungen vorgesehen sein, mittels derer der Betrieb der Strömungsmaschine steuerbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass mit- tels einer Messeinheit das vom Messelement gelieferte Mess- signal transformiert, insbesondere Fourier-transformiert wird. Das vom Messelement gelieferte Messsignal weist einen Frequenzanteil auf, der durch das Vorbeilaufen der diskreten Schaufeln am Messelement erzeugt wird. Durch die Transforma- tion des Messsignals können Abweichungen vom Normalwert deut- licher ermittelt werden.

Dazu wird vorgeschlagen, dass eine FFT-Transformiereinheit verwendet wird. Die FFT-Transformiereinheit kann beispiels- weise in der Messeinheit oder auch in einer entfernten Zent- rale vorgesehen sein. Mit der FFT-Transformiereinheit kann das Messsignal kontinuierlich in ein entsprechendes transfor- miertes Signal transformiert werden. Eine kontinuierliche Überwachung des transformierten Signals kann erreicht werden.

Um den Zustand der Schaufeln zu bestimmen, wird ferner vorge- schlagen, dass das Ergebnis der Transformation angezeigt und gemeldet wird. So kann beispielsweise einem Bedienpersonal das Ergebnis der Transformation übermittelt werden, um diesem mitzuteilen, in welchem Zustand sich die Schaufeln befinden.

Um beispielsweise eine Meldung zu erzeugen oder ein Kriterium für den Betrieb der Strömungsmaschine zu erzeugen, wird vor- geschlagen, dass das Ergebnis der Transformation mit einem vorgebbaren Schwellwert verglichen wird. So kann vorteilhaft

eine besonders empfindliche und genaue Detektion des Ver- schleißzustands einer Schaufel erreicht werden. Auch eine ge- ringfügige Abnahme, die als Verschleißanzeichen betrachtet werden kann, kann detektiert werden, so dass rechtzeitig ge- eignete Maßnahmen wie Austausch der Schaufel oder Reparatur der Beschichtung eingeleitet werden können.

Der Schwellwert kann jedoch auch in Abhängigkeit der verwen- deten Schaufel bzw. Beschichtung variiert werden, um unter- schiedliche Eigenschaften der Beschichtung bzw. eine unter- schiedliche Belastung berücksichtigen zu können. So kann bei- spielsweise der Schwellwert für eine Schaufel am Fluidein- tritt der Strömungsmaschine anders eingestellt sein als bei- spielsweise für eine Schaufel am Fluidaustritt der Strömungs- maschine. Ferner kann der Schwellwert auch als Funktion wei- terer Betriebsparameter der Strömungsmaschine vorgegeben wer- den. So kann der Schwellwert bei hoher Belastung der Strö- mungsmaschine höher eingestellt sein als bei niedriger Belas- tung der Strömungsmaschine.

Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird bezüglich gleicher Merkmale und Funk- tionen auf die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwiesen.

Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Gasturbine mit einem längs aufgeschnittenen Gehäuse, Fig. 2 eine Seitenansicht einer mit einer Beschichtung versehenen Laufschaufel der Gasturbine in Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht einer mit einer Beschichtung versehenen Leitschaufel der Gasturbine in Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Turbinen-und Verdichtbereichs der Turbine in Fig. 1 mit einem erfindungsgemäßen Messelement, Fig. 5 ein Prinzipschaltbild, welches einen Betriebsablauf für die in Fig. 1 dargestellte Gasturbine zeigt, Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Messvorrichtung zur Mes- sung des Messsignals des Messelements, Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung einer Fourier-Trans- formation des mit dem Messaufbau in Fig. 6 gemes- senen Messsignales bei einer Belastung der Gas- turbine mit 100 % Leistung, Fig. 8 ein Diagramm wie in Fig. 7 mit einem transformier- ten Messsignal bei einer Belastung der Turbine mit 30 % der Nennleistung und Fig. 9 ein Diagramm wie in Fig. 7, mit einem transformier- ten Messsignal beim Abschalten der Gasturbine bei 100 % Leistung.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Gasturbine 1 des Stands der Technik mit an einer in einem Gehäuse 2 dreh- bar gelagerten Rotorwelle 3 angeordneten Laufschaufeln 4 so- wie mit drehfest angeordneten Leitschaufeln 7. An einem axia- len Ende ist ein Lufteinlass 18 vorgesehen, dem axial ein Verdichter 19 nachgeordnet ist. Der Verdichter 19 wird ge- folgt von einer Brennkammer 20 mit Brennern 21, an die sich der Turbinenbereich 22 mit dem Gasauslass 23 anschließt. Eine vergrößerte Darstellung des Turbinenbereichs 22 zeigt Fig. 4.

In Figur 4 sind mit 24 elektrische Ladungen bezeichnet, die an der Oberfläche der Laufschaufeln 4 vorhanden sind.

Fig. 2 zeigt eine einzelne Laufschaufel 4 zur Anordnung auf der Rotorwelle 3, die aus einem elektrisch leitfähigen Werk- stoff, vorzugsweise einem Metall wie Stahl oder dergleichen, besteht. Die Oberfläche 5 der Laufschaufel 4 ist mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen, hier eine Ke- ramikbeschichtung.

Fig. 3 zeigt eine entsprechende Leitschaufel 7, ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, die an ihrer Oberflä- che 8 ebenfalls eine Keramikbeschichtung aufweist.

Über die Rotorwelle 3 und eine nicht näher dargestellte Lage- rung dieser Rotorwelle 3 sind die Laufschaufeln 4 geerdet.

Ebenso sind die Leitschaufeln 7 über das Gehäuse 2 der Turbi- ne 1 geerdet.

Während des Betriebs strömt heißes Prozessgas von der Brenn- kammer 20 durch den Turbinenbereich 22 zum Auslass 23. Der Gasstrom weist aufgrund seiner hohen Temperatur von 1200°C ionisierte Teilchen auf, die sich bevorzugt auf den isolie- renden Oberflächen absetzen. Hierdurch laden sich die Ober- flächen 5,8 der Schaufeln 4,7 positiv auf. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist gegenüber der ersten Laufschaufelreihe mit den Schaufeln 4 am Gehäuse 2 eine Koax-Antenne 6 vorgesehen, die bei Rotation der Rotorwelle 3 die durch die auf den Lauf- schaufeln 4 angeordneten Ladungsträger verursachten Feldände- rungen des elektrischen Felds detektiert. Die Koax-Antenne 6 erzeugt im Rhythmus der vorbeilaufenden Ladungen entsprechen- de elektrische Signale, die über eine Leitung 25 an eine Messeinheit 10 übermittelt werden. Die in diesem Beispiel verwendete Gasturbine 1 ist für eine Drehzahl von 3600 Umdre- hungen pro Minute vorgesehen und weist an dem der Koax-An- tenne 6 gegenüberliegenden Laufschaufelrad 80 radial angeord- nete Laufschaufeln 4 auf. Bei der vorgesehenen Drehzahl erge- ben sich somit 4800 Impulse pro Sekunde, was einer Frequenz von 4800 Hz entspricht.

Schematisch ist der Messablauf in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt der Rotorwelle 3 der Turbine 1 mit ei- ner daran angeordneten Laufschaufel 4 sowie einer am Gehäuse 2 befestigten Leitschaufel 7. Die Koax-Antenne 6 misst das lokale elektrische Feld und übermittelt ein dem Messwert ent- sprechendes Signal über die Leitung 25 an die Messeinheit 10.

Die Messeinheit 10 bereitet die übermittelten Signale auf und

führt diese einer von der Messeinheit 10 umfassten Überwa- chungseinheit 11 zu. Die Überwachungseinheit 11 vergleicht den Pegel der aufbereiteten Signale mit einem vorgebbaren Schwellwert 15 und übermittelt bei Unterschreiten eine ent- sprechende Warnmeldung an ein Signalhorn 14 und gibt darüber hinaus eine Meldung über eine Funkverbindung 13 an eine Zent- rale 12. Die Zentrale 12 weist eine Empfangseinheit 26 auf, die die über die Funkverbindung 13 übermittelten Signale emp- fängt und aufbereitet. Die empfangenen Signale werden in ei- ner FFT-Einheit 16, z. B. Mathcad, Fourier-transformiert und auf einer Anzeige 27 angezeigt. Die Anzeige 27 kann bei- spielsweise durch einen Bildschirm oder auch durch in einem Gehäuse eingebaute Leuchtdiodenzeilen gebildet sein. Die An- zeige 27 weist ferner einstellbare Schwellwerte 17 auf, mit denen ein Unterschreiten der transformierten Signalpegel an- zeigbar ist. Eine Überwachungseinheit 28 führt einen kontinu- ierlichen Vergleich der transformierten Signalpegel zu den Schwellwerten durch und übermittelt bei Unterschreiten eines Schwellwertes ein entsprechendes Signal an eine Steuereinheit 29 der Turbine 1. Über die Steuereinheit 29 ist die Turbine 1 abschaltbar. So kann also bei Feststellung eines Verschleißes die Turbine 1 abgeschaltet sowie eine Wartung ausgelöst wer- den.

Eine zur Rotorwelle 3 koaxiale Gasströmung enthält aufgrund ihrer Temperatur von ca. 1200°C Ionen. Die positiven Ladungs- träger des Gasstroms lagern sich auf den isolierenden Ober- flächen 5 der Schaufeln 4 ab. Die durch die Rotation der Ro- torwelle 3 an der Koax-Antenne 6 vorbeigeführten Ladungsträ- ger der Schaufeln 4 bewirken entsprechende Messsignale, die verfahrensgemäß verarbeitet werden. Tritt nun an einer Schau- fel 4 eine Beschädigung der isolierenden Oberfläche bei- spielsweise aufgrund von Verschleiß auf, so nimmt die an der Oberfläche 5 der Schaufel 4 positionierte Ladung ab, indem diese zumindest teilweise über den metallischen Körper der Schaufel 4 nach Erde abgeleitet wird. Die reduzierte Ladungs- menge führt zu einer entsprechenden Signalverminderung der

Koax-Antenne 6, wobei bei Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes 15 die oben genannten Maßnahmen automatisch eingeleitet werden.

Ebenfalls in Fig. 5 dargestellt ist eine entsprechende Über- wachung für eine mit dem Gehäuse 2 der Turbine 1 verbundene Leitschaufel 7, die ebenfalls eine isolierende Oberfläche 8 aufweist. Auch die Leitschaufeln 7 werden an ihrer Oberfläche 8 entsprechend positiv aufgeladen. An dem gegenüberliegenden Wellenabschnitt der Rotorwelle 3 ist hier ein korrespondie- rendes Messelement 9 vorgesehen, welches in dieser Ausgestal- tung als Induktionssensor ausgebildet ist. Der Induktionssen- sor 9 rotiert auf axialer Höhe der Leitschaufelanordnung und misst auf diese Weise ein durch die Bewegungsdifferenz er- zeugtes magnetisches Feld. Über nicht näher dargestellte Ver- bindungen wird das entsprechende Signal an eine hierfür ge- eignete Messeinheit übermittelt, welche mit der Messeinheit 10 kommunikationstechnisch verbunden sein kann, um ebenfalls auf das System der Gasturbine 1 einwirken zu können. Grund- sätzlich kann an dieser Stelle jedoch auch ein kapazitives Messelement wie beispielsweise die Koax-Antenne 6 vorgesehen sein.

Fig. 6 zeigt einen Messaufbau zur Messung der von der Koax- Antenne 6 gelieferten Signale. Die Koax-Antenne 6 ist für diese Messung mit einem Verstärker 30 verbunden, dessen Aus- gangssignal den Eingang eines Transientenrekorders 31 treibt, dessen Zeitsignal mittels einer FFT in einem PC transformiert wird.

Fig. 7 zeigt ein Signalpegel-Frequenz-Diagramm eines vom Transientenrekorder gespeicherten bzw. in Mathcad transfor- mierten Datensatzes der Gasturbine 1 gemäß Fig. 1 bei Betrieb mit 100 % Last. Das Diagramm weist ein kartesisches Koordina- tensystem auf, dessen Ordinate den relativen Leistungspegel des gemessenen Signals darstellt, während dessen Abszisse der Frequenz in Herz entspricht. Deutlich erkennbar ist eine ein-

zelne Spitze bei der Frequenz von 4800 Hz, was der oben ange- gebenen Impulsfolge entspricht.

In Fig. 8 ist ein Diagramm wie in Fig. 7 dargestellt, wobei die Leistung nur 30 % der Nennleistung der Turbine 1 beträgt.

Auch hier ist ganz deutlich eine Spitze bei 4800 Hz erkenn- bar.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm wie in Fig. 7, wobei jedoch ein Auslaufen der Turbine 1 von 100 % Last in den Ruhezustand dargestellt ist. Selbst hierbei ist die Spitze bei 4800 Hz deutlich zu erkennen. Hier zeigt sich jedoch, dass der Ordi- natenwert der Spitze von der Leistung der Turbine abhängig ist. Um daher eine brauchbare Überwachung der Beschichtung zu erreichen, wird daher der Schwellwert 17 gemäß dem aktuellen Leistungszustand der Gasturbine 1 nachgeführt. So kann bei jedem Leistungszustand der Gasturbine 1 die Wirksamkeit der Beschichtung an der Oberfläche 5,8 einer Schaufel 4,7 unab- hängig vom Betriebszustand der Gasturbine 1 festgestellt wer- den.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. So können insbesondere die Art des Mess- elements oder die weitere Signalverarbeitung sowie die Anord- nung des Messelementes und auch die Zahl der verwendeten Messelemente variieren, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können natürlich duale Elemente verwendet werden, beispielsweise ein Messelement für ein mag- netisches Feld anstelle eines Messelements für ein elektri- sches Feld, da es sich um die Messung von relativ zum Mess- element bewegten Ladungen handelt. Insbesondere ist auch die Überwachung der Beschichtung einer Leitschaufel mittels eines mit der Rotorwelle umlaufenden Messelements umfasst. Vorteil- haft können mehrere in Richtung der Rotorachse hintereinander liegende Messelemente angeordnet sein. Vorzugsweise besteht die Möglichkeit, dass jedes Messelement einem Ring von Turbi-

nenschaufeln zugeordnet ist. Damit ist es möglich, auf den Ring genau die Beschädigung der Oberflächenbeschichtung zu bestimmen. Ferner ist es möglich, mit Hilfe eines Synchroni- sationspulses, beispielsweise korreliert mit der Netzfrequenz (z. B. 60 Hz), die Beschädigung der Oberflächenbeschichtung auf die Schaufel genau zu bestimmen.

Bezugszeichenliste 1 Gasturbine 2 Gehäuse 3 Rotorwelle 4 Laufschaufel 5 Oberfläche der Laufschaufel 6 Koax-Antenne 7 Leitschaufel 8 Oberfläche der Leitschaufel 9 Induktionssensor 10 Messeinheit 11 Überwachungseinheit 12 Zentrale 13 Funkverbindung 14 Signalhorn 15 Schwellwert 16 FFT-Einheit 17 Schwellwert 18 Lufteinlass 19 Verdichter 20 Brennkammer 21 Brenner 22 Turbinenbereich 23 Gasauslass 24 elektrische Ladung 25 Leitung 26 Empfangseinheit 27 Anzeige 28 zweite Überwachungseinheit 29 Steuereinheit 30 Verstärker 31 Transientenrekorder