Titel: | Dampffördermaschine oder elektrische Fördermaschine. |
Autor: | Fr. Buschmann |
Fundstelle: | Band 317, Jahrgang 1902, S. 86 |
Download: | XML |
Dampffördermaschine oder elektrische Fördermaschine.
Dampffördermaschine oder elektrische Fördermaschine.
I. Fall. Förderung von 600 t täglich aus 400 m Tiefe.
Allgemeine Grundlagen.
In der nachstehenden Untersuchung sollen die Anlage- und Betriebskosten einer
direkt wirkenden Compoundfördermaschine mit Kondensation – C.-F. mit K. – mit
einer gleich starken direkt angetriebenen elektrischen Fördermaschine – E.-F. –
verglichen werden. Beide Maschinen sollen im stände sein, aus 400 m Tiefe bei 10
m mittlerer und 15 m maximaler Seilgeschwindigkeit unter Verwendung der
Treibscheibe für Flachseil von 72 mm Breite und 12 mm Dicke mit 58000 kg
Bruchfestigkeit, pro Zug 1400 kg Nutzlast oder in einer achtstündigen
Förderschicht 600 t zu fördern.
Aus der geforderten Leistung der Maschine ergibt sich, dass innerhalb der
achtstündigen Schicht die Maschine \frac{600000}{140}=429 Züge machen muss und dass für
jeden Zug eine Zeit von \frac{8\,\cdot\,60\,\cdot\,60}{429}=67 Sekunden zur Verfügung steht. Die Dauer der
Schachtfahrt soll 45 Sekunden betragen, während für die Bedienung des
Förderkorbes 22 Sekunden gerechnet werden sollen. Zur rationellen Ausnutzung der
Förderzeit soll die maximale Fördergeschwindigkeit zu 12 m angenommen werden,
während die durchschnittliche Fördergeschwindigkeit sich zu \frac{400}{45}=9 m pro
Sekunde berechnet.
Auf Grund nachfolgender Kraftbilanz sollen die Geschwindigkeitsverhältnisse für
die Schachtfahrt wie folgt festgelegt werden:
16
Sekunden
lang
0,75
m
Beschleunigung
96
m
23
„
„
12,00
„
Beharrungsgeschwindigkeit
276
„
6
„
„
2,00
„
Verzögerung
36
„
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
45
Sekunden Förderzeit auf eine Tiefe von
408
m
Die Lasten, welche durch die Fördereinrichtung während des Zuges zu bewegen sind,
betragen:
für einen Förderkorb
1540
kg
für zwei leere Förderwagen
560
„
für die Nutzlast in drei Förderwagen
1400
„
für 400 m Förderseil pro Meter 5,25 kg
1300
„
für einen Seilbeschlag
200
„
–––––––––
5000
kg,
so dass das Förderseil eine \frac{58000}{5000}=11,6\mbox{fache}
Sicherheit bei der Produktenförderung gewährt.
Zur Berechnung der Betriebskosten der zu untersuchenden Förderanlagen sollen die
Betriebsresultate aus dem Monat Oktober 1901 einer für diesen Fall in Betracht
kommenden Kesselanlage zu Grunde gelegt werden. Aus den genannten Resultaten
ergibt sich:
Kohlenpreis pro 1 t franko Kesselhaus
16,72
M.
Aschen- und Schlackenfall
15,36
%
Mittlerer Dampfdruck laut Registrier- manometer
7,6
at abs.
Temperatur des Dampfes im Sammel- rohr des Ueberhitzers
318
°C.
Verdampfungsziff. für gesättigten Dampf
8,05
kg
„ „ überhitzten „
7,23
„
Kosten des gesättigten Dampfes pro ‰ kg
2,08
M.
„ „ überhitzten „ „ „
2,31
„
Verdampftes Wasser pro 1 qm Heizfläche
14
kg
Verbrannte Kohlen pro 1 qm Rostfläche
78
„
Temperatur des Speisewassers
40
°C.
Compoundfördermaschine mit Kondensation – C.-F. mit K. –
Für die C.-F. mit K. soll eine Treibscheibe von 4 m Durchmesser angenommen
werden. Bei 200° Umschlingung des Flachseiles um die Treibscheibe und unter
Zugrundelegung eines Reibungskoeffizienten des Flachseiles auf Holzunterlage von
0,165 ergibt sich die Grösse der mit der Treibscheibe zu hebenden Nutzlast zu
Q = P . eμ. 2 .
n . π. – P, wenn P die durch die Maschine zu
hebende tote Last im Schacht bezeichnet. Nach der Zusammenstellung der
Förderlasten berechnet sich
P = 1540 + 560 + 1300 + 200 = 3600 kg,
ferner ist e = 2,71828; μ = 0,165.
2\,\cdot\,n\,\cdot\,\pi=\frac{2\,\cdot\,200\,\cdot\,3,14}{360}
und hieraus
Q = 6400 – 3600 = 2800 kg.
Da nun die durch die Fördermaschine zu hebende Nutzlast nur 1400 kg beträgt, so
berechnet sich der Sicherheitskoeffizient gegen das Gleiten zu M=\frac{2800}{1400}=2, was
mit den zahlreichen Ausführungen ähnlicher Anlagen übereinstimmt. Wenn aus
irgend einem Grunde ohne Unterseil bezw. ohne Ausgleichung des Seilgewichts
gefördert werden muss, so berechnet sich für das Anheben des Förderkorbes im
Schachttiefsten Q + P = P .
eμ. 2 . n .
π – S, wenn S das Seilgewicht
bedeutet. Hieraus ist Q = P
. eμ. 2 . π .
n – (P + S) = 6400 . (3600 + 1300) = 1500 kg und damit sinkt der
Sicherheitskoeffizient auf \frac{1500}{1400}=1,07 herab, so dass die regelmässige Förderung
von zwei beladenen Wagen aus 400 m Tiefe ohne Unterseil mit der gewöhnlichen
Treibscheibe nicht möglich ist.
Sieht man zunächst von diesem Falle ab, so wird unter Verwendung eines Unterseils
eine Maschine von \frac{600\,\cdot\,950}{1100} mm Cylinderdimensionen erfahrungsgemäss für die
projektierte Beschleunigung der zu bewegenden Massen reichlich stark genug. Die
maximale Kolbengeschwindigkeit dieser Maschine berechnet sich zu
v=\frac{15\,\cdot\,2\,\cdot\,1,1}{4\,\cdot\,3,14}=2,63\mbox{ m,}
entsprechend etwa 72 Touren der Maschine, was noch
zulässig ist. Für die projektierte Schachtgeschwindigkeit von 12 m berechnet
sich die Kolbengeschwindigkeit zu
v=\frac{12\,\cdot\,2\,\cdot\,1,1}{4\,\cdot\,3,14}=2,10\mbox{ m,}
entsprechend etwa 57 Touren der Maschine.
Die Maschine wiegt einschliesslich der Seilscheiben
und Lager etwa 63000 kg. Unter den heutigen Verhältnissen würde die
Maschine einschliesslich Fracht und Montage pro 1 kg mit 0,85 M. oder im ganzen
zu 54000 M. zu veranschlagen sein, wobei vorausgesetzt ist, dass die Maschine an
eine Zentralkondensationsanlage angeschlossen wird. Die ganzen Kosten der
Förderanlage einschliesslich der Montage-, Gebäude- und Fundationskosten werden
sich voraussichtlich wie folgt stellen:
1. Die komplette C.-F. mit Seilscheiben einschliesslich Fracht und Montage
54000
M.
2. Ein Sicherheits- und Retardier-Ap- parat (System Schlüter)
5000
„
3. Die Frisch- und Abdampfleitungen
5000
„
4. Gebäudekosten
18000
„
5. Maschinenfundament und Montage- hilfe
12000
„
––––––––––
im ganzen
94000
M.
Die mittlere Nutzleistung der Maschine wird bei 600 t Förderung in 8 Stunden aus
400 m Tiefe
\frac{6000\,\cdot\,1000\,\cdot\,400}{8\,\cdot\,60\,\cdot\,60\,\cdot\,75}=112\mbox{ PS}
betragen. Bei dieser Ausnutzung der Maschine wird der
Verbrauch an gesättigtem Dampf bezw. an Speisewasser einschliesslich des
anteiligen Kraftbedarfes des Zentralkondensators und der Speisepumpe
erfahrungsgemäss etwa 25 kg pro Stunde und Nutzpferd betragen (vgl. Bericht über Dampfkesselrevisionen zu Saarbrüchen vom
Jahre 1896, ferner Glückauf, 1900 Heft 5
und 1901 Heft 40, und Versuche von Fr. Buschmann in
D. p. J., 1899 311 *
117.
Da nun für den in Frage stehenden Fall die gegenwärtigen Kosten für 1000 kg
gesättigten Dampf 2,08 M. bezw. für Heissdampf 2,31 M. betragen, so berechnen
sich die jährlichen Ausgaben an Heizmaterial bei 300 Betriebstagen zu
\frac{112\,\cdot\,25\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}=13977,60\mbox{ M.}
Rechnet man hierzu die Kosten für Reparaturen und die
Ausgaben für Schmier- und Lidermaterial mit 1202,40 M., sowie die Betriebskosten
für die Seilfahrt und die Kosten, welche durch die Abkühlungsverluste während
der Stillstandsperioden nach Schluss der Förderschicht entstehen, mit 1120 M.,
so berechnen sich die Gesamtbetriebskosten zu 13977,60 M. + 1202,40 + 1120 =
16300 M. pro Jahr. Die Kesselbedienungs- und Seilkosten sind hier natürlich
nicht gerechnet.
Die grossen Vorteile des Heissdampfbetriebes kommen bei dem intermittierenden
Betrieb der Fördermaschine und bei der grossen Abkühlung der Cylinderwandungen
während der Stillstandsperioden weit weniger zur Geltung als bei einer
kontinuierlich betriebenen, nahe bei der Kesselanlage stehenden grossen
Dampfmaschine, weshalb diese Vorteile bei der Berechnung der Betriebskosten der
C.-F. mit K. auch unberücksichtigt bleiben können.
Man kann die berechneten Betriebskosten als minimale ansehen, denn beim Betrieb
der Dampffördermaschine ist man von der Geschicklichkeit des Maschinisten in der
Handhabung der Steuerung und der Expansionseinrichtung der Maschine
abhängig.
Der Dampfverbrauch einer Compoundfördermaschine ohne Kondensation beträgt
mindestens 30 kg pro Stunde und Nutzpferd, die jährlichen Betriebskosten einer
solchen Maschine betragen daher unter Zugrundelegung der gleichen Nebenkosten,
wie bei der eben berechneten Maschine
\frac{112\,\cdot\,30\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1206,88+1120=19100\mbox{ M.}
bei annähernd dem gleichen Anlagekapital.
Um nun die Dampffördermaschine überhaupt mit der elektrischen Fördermaschine
vergleichen zu können, sollen auch die Betriebskosten einer
Zwillingsfördermaschine mit und ohne Kondensation noch berechnet werden.
Die Zwillingsfördermaschine mit Kondensation gebraucht erfahrungsgemäss pro
Stunde und Nutzpferd mindestens 35 kg gesättigten Dampf, hieraus ergeben sich
die jährlichen Betriebskosten zu
\frac{112\,\cdot\,35\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1201,36+1130=21900\mbox{ M.}
Wenn die Zwillingsfördermaschine ohne Kondensation arbeitet, so beträgt der
Dampfverbrauch mindestens 42 kg pro Stunde und Nutzpferd. Die jährlichen
Betriebskosten dieser Maschine berechnen sich für den vorliegenden Fall zu
\frac{112\,\cdot\,42\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1207,64+1110=25800\mbox{ M.}
Da die Anlagekosten der Compoundfördermaschine gegenüber der
Zwillingsfördermaschine nicht wesentlich verschieden sind, so können die oben
berechneten Anlagekosten zum Vergleich gegenüber der elektrischen Fördermaschine
beibehalten werden.
Die Zusammenstellung der Betriebskosten der Dampffördermaschinen ergibt:
Compoundfördermaschine
mit
Kondensation,
C.-F.
m.
K.
16300
M.
„
ohne
„
„
o.
„
19100
„
Zwillingsfördermaschine
mit
„
Z.-F.
m.
„
21900
„
„
ohne
„
„
o.
„
25800
„
Diese Betriebskosten sind nun mit den Betriebskosten einer gleichwertigen
elektrischen Fördermaschine zu vergleichen, um zu prüfen, ob die grösseren
Anlagekosten durch die Betriebsersparnisse zu decken sind.
Elektrische Fördermaschine.
Die elektrische Fördermaschine soll ebenfalls als sogen. Friktionsmaschine nach
dem Entwurf des Unterzeichneten (Fig. 1)
ausgeführt werden. Damit die Motoren bei direktem Antrieb der Treibscheiben mit
möglichst hoher Tourenzahl laufen können, sollen die Treibscheiben möglichst
klein gehalten werden, dabei aber zur möglichsten Schonung des Förderseils eine
grosse Friktionsfläche bezw. einen grossen Bogen für das Seil gewähren. Da nun
günstige Betriebsresultate von einer Friktionsfördermaschine mit 2430 mm
Treibscheibendurchmesser für Rundseil von 25 mm Durchmesser bei 2 mm starken
Stahldrähten vorliegen, sollen die Treibscheiben bei der elektrischen
Fördermaschine zu 2500 mm Durchmesser, unter Verwendung eines dünndrähtigen,
weichen Flachseils angenommen werden. Die elektrische Förderung soll sich aus
drei in einer Radialebene gelagerten Treibscheiben aufbauen, wovon zwei Scheiben
je durch einen Gleichstrommotor der Type A 280 angetrieben werden, während die
dritte Scheibe als Leitscheibe zur Führung des Förderseils und zur Aufnahme des
Teufenzeigers mit dem Sicherheits- und Retardierapparat dienen soll. Beide
Treibscheiben erhalten eine doppelte Backenbremse, die von einem gemeinsamen
Bremscylinder durch Pressluft oder durch einen belasteten Hebel angedrückt
werden. Der Bremscylinder erhält ausserdem noch eine vom Unterzeichneten
konstruierte und anderwärts bereits mit Erfolg angewendete Arretiereinrichtung,
durch welche die Bremse auch dann fest bleibt, wenn der Bremskolben ohne Druck
steht, durch den Steuerhebel der Bremse aber jederzeit gelöst werden kann (1899
311 * 119).
Unter den gleichen Leistungsbedingungen wie bei der Compoundfördermaschine
berechnet sich die Tourenzahl der Treibscheiben bezw. der Elektromotoren bei 15
m bezw. 12 m maximaler Fördergeschwindigkeit zu
n=\frac{15\,\cdot\,60}{2,5\,\cdot\,\pi}=115 bezw. \frac{12\,\cdot\,60}{2,5\,\cdot\,\pi}=94
in der Minute.
Unter Vernachlässigung des Seilbogens der mittleren Leitscheibe, die ebenfalls
als Treibscheibe mit in Verwendung kommen kann, da dieselbe rollend auf die
Treibscheiben gelagert wird, beträgt der vom Förderseil umspannte Bogen auf
beiden Treibscheiben 450°. Die durch die Treibscheiben zu hebende maximale
Nutzlast berechnet sich zu Q = P . eμ . 2 . n . π
– P= 13160 – 3600 = 9560 kg.
Da nun Q nur gleich der Förderlast von 1400 kg zu
sein braucht, um das Gleichgewicht zu halten, so ist bei der Anordnung der
beiden Treibscheiben der Sicherheitskoeffizient gegen das Gleiten des Seils auf
den Treibscheiben M=\frac{9560}{1400=6,8}, während bei der Treibscheibe in der bisherigen
Anordnung M = 2 ist und beim Fehlen der
Seilausgleichung auf 1,07 sinkt. Falls aus irgend einem Grunde nicht mit
Unterseil gefördert werden kann,
dann berechnet sich, für das Anheben des Förderkorbes im
Schachttiefsten
Q = P . eμ . 2 . n . π – (P +
S) = 13160 – (3600
+ 1300) = 8260 kg.
In diesem Falle ist der Sicherheitskoeffizient
M=\frac{8260}{1400}=5,9,
so dass die Förderung ohne Unterseil mit grosser
Sicherheit stattfinden kann.
Bei dieser hohen Sicherheit gegen das Gleiten des Seiles dürfte auch die
Seilfahrt mit der Treibscheibe unter eventueller Weglassung des Unterseils
seitens der Bergaufsichtsbehörde genehmigt werden.
Textabbildung Bd. 317, S. 87
Fig. 1.
Die Anlagekosten der vorstehenden elektrischen Fördermaschine stellen sich nach
den vorliegenden Kostenanschlägen eines bestimmten Falles, in welchem der
elektrische Strom von einer grossen elektrischen Zentrale entnommen werden soll,
wie folgt:
1.
Kosten des mechanischen Teils einschliesslichder Seilscheiben
31450
M.
2.
Ein Sicherheits- und Retardierapparat
5000
„
–––––––––
Uebertrag
36450
M.
Uebertrag
36450
M.
3.
Zwei Gleichstrommotoren Type A 280 für115 Touren
30000
„
4.
Ein Anlassaggregat, bestehend aus zwei mit-einander gekuppelten Dynamomaschinen für350 Touren. Dieses Aggregat kann eventuellauch als Umformer dienen
24100
„
5.
Ein Steuerapparat
3100
„
6.
Eine Schalttafel mit Messsäule und Strom-leitung innerhalb des Fördermaschinengebäudes
4250
„
7.
Montage und Fracht
4600
„
8.
Gebäudekosten bei kleinem Gebäude
8000
„
9.
Maschinenfundament und Montagehilfe
7500
„
–––––––––
Kosten der elektrischen Fördermaschine komplett
118000
M.
„ „ Compoundfördermaschine mit Kon-densation
94000
„
–––––––––
Mehrkosten der elektrischen Fördermaschinegegen eine gleichwertige Compoundförder-maschine mit Kondensation
24000
M.
Kräfteberechnung.
Die Leistung der elektrischen Fördermaschine soll gleich der
Compoundfördermaschine sein, für die Momentenberechnung sollen daher die
gleichen Werte zu Grunde gelegt und der Wirkungsgrad der Anlage von der
Treibscheibenachse ab mit 0,75 angenommen werden.
Textabbildung Bd. 317, S. 88
Fig. 2.; Maschinentype der D.-F.; Dampfverbrauch pro Stunde und Nutzpferd; Betriebskosten der; Erspart durch die E.-F.; Mehrausgaben;
verzinsen sich; sind bezahlt in Jahren; Akkumulator
Die zu beschleunigenden Gewichte betragen auf den Treibscheibenumfang
reduziert:
Zwei Förderkörbe à 1540 kg
3080
kg
Zweimal zwei Förderwagen à 280 kg
1120
„
Nutzlast
1400
„
Zwei Förderseile à 1300 kg und zwei Seilbeschläge à 200 kg
3000
„
Drei Treibscheiben
4780
„
Zwei Seilscheiben
2770
„
Zwei Motorenanker
835
„
––––––––––
Ganzes Gewicht am Umfange der Treib- scheiben
16985
kg
Hieraus berechnet sich:
Beschleunigungsmoment:\frac{G\,\cdot\,0,75\,\cdot\,1,25}{g\,\cdot\,0,75}=\frac{16985\,\cdot\,0,75\,\cdot\,1,25}{9,81\,\cdot\,0,75}=2163 kgm
Statisches Moment: \frac{1400\,\cdot\,1,25}{0,75}=2334 „
––––––––––––––––––––––––––
Ganzes Widerstandsmoment während der Be- schleunigung
4497
kgm
oder für jeden der beiden Elektromotoren \frac{4497}{2}
=
2248
„
Statisches Widerstandsmoment für jeden Motor\frac{2334}{2}
=
1167
„
Kraftbedarf am Ende der Beschleunigung:\frac{4497\,\cdot\,0,75\,\cdot\,16}{2\,\cdot\,75}
=
360
PS
oder pro Motor \frac{360}{2}
=
180
„
Kraftbedarf während der Beharrung:\frac{1400\,\cdot\,12}{0,75\,\cdot\,75}
=
300
„
oder pro Motor \frac{300}{2}
=
150
„
Kraftzunahme pro Sekunde während der Be- schleunigung \frac{360}{16}
=
22,5
PS
Die Summe der aufgewendeten Kraft auf1 Sekunde reduziert, ergibt für die Be- schleunigungszeit: a\,(1+n)\,\frac{n}{2}=22,5\,(1+16)\,\frac{16}{2}
=
3050
„
Für die Beharrungszeit 23 . 300
=
6900
„
Für die ganze Fahrt in 45 Sekunden 3050 + 6900
=
9950
„
Durchschnittlicher Kraftaufwand während der ganzen Fahrt in 45 Sekunden \frac{9950}{45}
=
221
„
Durchschnittlicher Kraftbedarf in 45 Se- kunden \frac{1400\,\cdot\,400}{45\,\cdot\,0,75\,\cdot\,75}
=
221
„
Hiernach ergibt sich, dass das Geschwindigkeitsschema für die bewegten Massen
richtig gewählt ist, dass der Auslauf in 6 Sekunden erfolgt ist und dass bei den
in Rechnung zu ziehenden bewegten Massen während der Auslaufperiode eine
Geschwindigkeitsverzögerung von 2 m pro Sekunde stattfindet.
Die durchschnittlich in 67 Sekunden aufgewendete Kraft beträgt \frac{9950}{67}=149 PS, die
verbrauchte Kraft berechnet sich ebenfalls zu \frac{1400\,\cdot\,400}{67\,\cdot\,0,75\,\cdot\,75}=149 PS.
Energiebedarf der elektrischen Förderanlage.
Am Ende der Beschleunigungsperiode beträgt die Stromstärke bei 600 Volt Spannung
und bei einem durch die verstärkte Erregung reduzierten Wirkungsgrad der Motoren
von 0,8 aus
600\,\cdot\,0,8\,\cdot\,A=\frac{4497\,\cdot\,0,75\,\cdot\,16\,\cdot\,736}{2\,\cdot\,75}
A=\frac{4497\,\cdot\,0,75\,\cdot\,16\,\cdot\,736}{2\,\cdot\,75\,\cdot\,0,8\,\cdot\,600}
= 552
Ampère
oder für jeden Motor \frac{552}{2}
= 276
„
Für die Beharrungsperiode und bei einem Wirkungsgrad der Motoren von 0,92 bei
normaler Erregung berechnet sich die Stromstärke aus
600\,\cdot\,0,92\,\cdot\,A=\frac{1400\,\cdot\,12\,\cdot\,736}{0,75\,\cdot\,75}
A=\frac{1400\,\cdot\,12\,\cdot\,736}{0,75\,\cdot\,75\,\cdot\,0,92\,\cdot\,600}
=
398
Ampère
oder für jeden Motor \frac{398}{2}
=
199
„
Energiebedarf am Ende der Beschleunigung:\frac{552\,\cdot\,600}{1000}
=
331
K.-W.-Sek.
Energiebedarf während der Beharrung:\frac{398\,\cdot\,600}{1000}
=
239
„
Energiebedarf für die ganze Fahrt:\frac{16\,\cdot\,331}{2}+23\,\cdot\,239
=
8140
„
Die Leerlaufenergie des Anlassaggregates beträgt bei 600 Volt Spannung erfahrungs- gemäss für die Type A 230 etwa 38 Am- père. Während eines Schachtzuges aus 400 m Tiefe in 67 Sekunden beträgt die ganze Leerlaufenergie des Anlassaggre- gates \frac{67\,\cdot\,38\,\cdot\,600}{1000}
=
1528
„
––––––––––––––––––––
Für jeden Zug von 1400 kg aus 400 m Tiefe in 67 Sekunden werden im ganzen ver- braucht
9668
K.-W.-Sek.
oder \frac{9668}{60\,\cdot\,60}
=
2,69
K.-W.-Std.
Wenn die Dauer der Pausen abgekürzt und eine längere Pause in die Mitte der
Förderschicht gelegt wird, kann das Anlassaggregat während dieser Zeit in Ruhe
sein, womit der Energieverbrauch wohl auf 2,65 K.-W.-Std. für jeden Tag
durchschnittlich ermässigt werden kann.
Betriebskosten.
Die Betriebskosten der elektrischen Förderung von 600 t in 8 Stunden aus 400 m
Tiefe berechnen sich wie folgt:
Anzahl der Züge in 8 Stunden \frac{600000}{1400}
=
429
Züge
Gesamter Energieverbrauch pro Jahr bei 300 Tagen 429 . 300 . 2,69
=
346203
K.-W.-Std.
Wird die elektrische Fördermaschine direkt von einer elektrischen Gleichstrom-
oder Drehstromzentrale gespeist, beide Fälle sind bei entsprechender
Modifikation des Anlassaggregates in der Stromleitung ausführbar, so kommen für
den Kraftaufwand in der Zentrale noch die Verluste, die zwischen dem
Anlassaggregat und der Dampfmaschine liegen, in Anrechnung. Rechnet man
den Wirkungsgrad der Stromleitung zu
95 %
„ „ des Generators der Zentrale zu
93 „
„ „ der Dampfmaschine zu
86 „
so ergeben sich die Betriebskosten auf Grund der im
Eingang dieser Arbeit angegebenen Betriebszahlen der Kesselanlage zu:
\frac{346203\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,736\,\cdot\,0,86}\,\cdot\,\frac{6,3\,\cdot\,2,31}{1000}=9010\mbox{ M.}
Die Kosten für Reparaturen und für Schmiermaterial kann man mit 780 M. und die
Seilfahrtskosten mit 610 M. annehmen, die ganzen jährlichen Betriebskosten für
die elektrische Fördermaschine berechnen sich dann zu
9010 + 780 + 610 = 10400 M.
Die Ersparnisse, welche mit der elektrischen Fördermaschine gegenüber den
verschiedenen Typen der Dampffördermaschine zu erzielen sind und wie die
angelegten Mehrkosten sich verzinsen, ergibt sich aus der nachstehenden
Tabelle:
Maschinen-type derD.-F.
Betriebskosten der
Erspart durchdie E.-F.
Mehrauslage von24000 M.
D.-F.
E.-F.
verzinstsich
ist be-zahlt inJahren
M.
M.
M.
%
%
C.-F. m. K.
16300
10400
5900
36,2
24,6
4,0
C.-F. o. K.
19100
10400
8700
45,5
36,2
3,0
Z.-F. m. K.
21900
10400
11500
52,5
48,0
2,0
Z.-F. o. K.
25800
10400
15400
60,0
64,0
1,6
Aus dieser Zusammenstellung ist ersichtlich, wie erheblich die Ersparnisse beim
Betrieb der elektrischen Fördermaschine sein können und dass sich die grösseren
Anlagekosten wohl bezahlt machen.
Die Mehrkosten der Zentrale kommen nicht in Betracht, da dieselben durch die
geringeren Kosten der Kesselanlage reichlich ausgeglichen werden.
Kraftzentrale.
Der grösste Stromverbrauch mit
331+\frac{38\,\cdot\,600}{1000}=354 K.-W.
tritt am Ende der Beschleunigungsperiode, also am Ende der
16. Sekunde auf, in der 13. Sekunde erreicht derselbe mit 259+\frac{38\,\cdot\,600}{100}=262 K.-W. erst die
Höhe des Stromes der Beharrungsperiode. Durch die Wahl genügender Schwungmassen
in der Dampfmaschine bezw. im Anker des Generators braucht die Stärke der
Maschine nur dem Stromverbrauch der Beharrungsperiode zu entsprechen, denn die
grössere Belastung der Maschine dauert nur 4,2 Sekunden. Bei einem
Energieverbrauch von 262 K.-W. während der Fahrt berechnet sich die Stromstärke
am Schaltbrett der elektrischen Zentrale zu
\frac{262\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,600}=460 Ampère
bei 600 Volt Spannung.
Aus dem Energieverbrauch der Beharrungsperiode berechnet sich die Stärke der
Dampfmaschine zu
\frac{262\,\cdot\,1000}{736\,\cdot\,0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,0,86}=468 PSi zu rot. 470 PSi.
Aus den berechneten jährlichen Dampfkosten von 9010 M. berechnet sich der
Dampfverbrauch der elektrischen Fördermaschine in der elektrischen Zentrale
zu
\frac{9010}{112\,\cdot\,300\,\cdot\,8}=\frac{1000}{2,31}=14,51\mbox{ kg}
pro Stunde und Nutzpferd gegen 25 kg pro Stunde und
Nutzpferd bei der besten Dampffördermaschine.
Elektrische Fördermaschine mit Akkumulatorbetrieb.
Für den Fall, dass die elektrische Zentrale vorerst zu klein ist und für den
Betrieb der elektrischen Fördermaschine unter den gestellten Bedingungen nicht
ausreicht, wird die Nebenschaltung eines Akkumulators erforderlich. Der
Akkumulator hat dann während des starken Stromverbrauches den fehlenden Strom
herzugeben, während in den Stillstands- und Auslaufperioden der Fördermaschine
die Ladung des Akkumulators durch das Anlassaggregat erfolgt. Wenn man annimmt,
dass nur etwa die Hälfte der nötigen elektrischen Energie durch den Akkumulator
geht, so dürften hierdurch doch etwa 15 % der vom Anlassaggregat abgehenden
elektrischen Energie verloren gehen. In diesem Falle beträgt der
Energieverbrauch
1,15 . 8140 + 1528 = 10890 K.-W.
oder
\frac{10890}{60\,\cdot\,60}=3,03 K.-W.-Std.
Der gesamte Stromverbrauch pro Jahr berechnet sich zu 429 . 3,03 . 300 = 389961
K.-W.-Std.
Auf der gleichen Grundlage, wie bei der elektrischen Fördermaschine ohne
Akkumulator gerechnet, stellen sich die Betriebskosten zu
\frac{389961\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,736\,\cdot\,0,86}\,\cdot\,\frac{6,3\,\cdot\,2,31}{1000}=10150 M.
Rechnet man hierzu für Reparaturen und Schmiermaterial 780 M., für
Seilfahrtskosten 670 M. und 800 M. für Versicherungsgebühr, für Nachfüllsäure
und Reparaturen des Akkumulators, so ergeben sich die ganzen Betriebskosten der
elektrischen Fördermaschine mit Nebenschaltung eines Akkumulators zu
10150 + 780 + 670 + 800 = 12400 M.
Die Kosten der Akkumulatoranlage betragen etwa 36000 M., so dass die ganzen
Kosten dieser Förderanlage sich zu 118000 + 36000= 154000 M. berechnen. Hieraus
ergibt sich, dass für diesen Fall die elektrische Förderanlage 154000 – 94000 =
60000 M. teurer ist, als eine gleichwertige Dampfförderanlage.
Die Ersparnisse, welche mit der elektrischen Förderanlage mit Akkumulatorbetrieb
gegenüber den verschiedenen Typen der Dampffördermaschine zu erzielen sind und
wie die angelegten Mehrkosten sich verzinsen, ist aus der nachstehenden Tabelle
zu entnehmen:
Maschinen-type derD.-F.
Betriebskosten mit
Erspart durchdie E.-F.
Mehrausgabenvon 60000 M.
D.-F.
E.-F.
verzinstsich
ist be-zahlt inJahren
M.
M.
M.
%
%
C.-F. m. K.
16300
12400
3900
24,0
6,5
15,0
C.-F. o. K.
19100
12400
6700
35,0
11,1
9,0
Z.-F. m. K.
21900
12400
9500
43,4
15,8
6,0
Z.-F. o. K.
25800
12400
13400
51,9
22,3
4,4
Hieraus ergibt sich, dass der Betrieb einer elektrischen Fördermaschine selbst
dann noch erhebliche Vorteile bietet, wenn die Anlage eines Akkumulators
erforderlich wird, da die elektrische Zentralstation nicht ausreicht oder eine
besondere Zentrale hierfür errichtet werden muss.
Kraftzentrale.
Aus dem Energieverbrauch dieser Förderanlage von 10890 K.-W. während eines Zuges
in 67 Sekunden ergibt sich der durchschnittliche Energieverbrauch zu
\frac{10890}{67}=163 K.-W.-Sek.
Bei einer Spannung von 600 Volt und 95 % Wirkungsgrad
der Stromleitung berechnet sich die Stromstärke am Schaltbrett der
elektrischen Zentrale zu
\frac{163\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,600}=286 Ampère.
Die Dampfmaschine der elektrischen Zentrale berechnet sich zu
\frac{163\,\cdot\,1000}{736\,\cdot\,0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,0,86}=292 PSi.
Der Dampfverbrauch der elektrischen Fördermaschine in der elektrischen Zentrale
stellt sich in diesem Fall auf
\frac{10150\,\cdot\,1000}{112\,\cdot\,300\,\cdot\,8\,\cdot\,2,31}=16,34\mbox{ kg}
pro Stunde und Nutzpferd gegen 25 kg pro Stunde und
Nutzpferd bei der besten Dampffördermaschine.
II. Fall. Förderung von 600 t täglich aus 300 m Tiefe.
Allgemeines.
Die hier in Betracht kommende Förderanlage wird in den ersten Jahren nur aus
einer Tiefe von 300 m zu fördern haben, es fragt sich nun, wie unter diesen
Verhältnissen die Betriebskosten der Dampffördermaschine sich zu den
Betriebskosten der elektrischen Fördermaschine stellen und wie gross die
elektrische Zentrale werden muss bezw. wie stark die elektrische Zentrale in
Anspruch genommen wird.
Bei 600 t Förderung in 8 Stunden berechnet sich die durchschnittliche Dauer eines
Zuges wieder zu 67 Sekunden. Nimmt man nun die Dauer eines Zuges wieder zu 45
Sekunden an, so bleibt für die Bedienung der Förderkörbe eine Zeit von 22
Sekunden, was ausreicht. Aus der Kraftbilanz ergeben sich die passenden
Geschwindigkeitsverhältnisse für die Förderung wie folgt:
16
Sekunden
lang
0,55
m
sekundliche Beschleunigung
70
m
25
„
„
8,80
„
Beharrungsgeschwindigkeit
220
„
4
„
„
2,20
„
Verzögerung
17
„
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
45
Sekunden Förderzeit auf eine Tiefe von
307
m
Die grössere Verzögerung in diesem Falle resultiert aus der geringeren bewegten
Masse.
Dampffördermaschine.
Die mittlere Nutzleistung der Fördermaschine berechnet sich für diesen Fall
zu
\frac{600\,\cdot\,1000\,\cdot\,300}{8\,\cdot\,60\,\cdot\,60\,\cdot\,75}=84\mbox{ PS.}
Bei dieser Beanspruchung wird der Dampfverbrauch der
Compoundfördermaschine mit Kondensation infolge der kleineren Leistung und der
gleich hohen Verluste wie im ersten Fall auch entsprechend höher sein und
beträgt erfahrungsgemäss etwa 28 kg pro Stunde und Nutzpferd.
Hieraus berechnen sich die jährlichen Dampfkosten zu
\frac{84\,\cdot\,28\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}=11741,18\mbox{ M.}
Rechnet man hierzu noch diedKosten für Reparaturen und die
Ausgaben für Schmier- und Lidermaterial mit 1158,82 M., sowie die Betriebskosten
für die Seilfahrt und die Kosten, welche durch die Abkühlungsverluste während
der Stillstandsperioden nach Schluss der Förderschicht entstehen, mit 1100 M.,
so berechnen sich die gesamten Betriebskosten zu
11741,18 + 1158,82 + 1100 = 14000 M.
pro Jahr.
Die Vorteile des Heissdampfbetriebes können auch hier unberücksichtigt bleiben,
da die Abkühlungsverluste die auf 1,54 m ermässigte Kolbengeschwindigkeit der
Maschine noch grösser ausfallen als im ersten Falle bei 400 m Fördertiefe.
Der Dampfverbrauch einer Compoundfördermaschine ohne Kondensation beträgt in
diesem Falle mindestens 33 kg pro Stunde und Nutzpferd, die jährlichen
Betriebskosten einer solchen Maschine betragen daher unter Zugrundelegung der
gleichen Nebenkosten wie bei der Compoundfördermaschine mit Kondensation
\frac{84\,\cdot\,33\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1163,28+1100=16100\mbox{ M.}
Zur Vervollständigung des Vergleiches der Dampffördermaschine mit der
elektrischen Fördermaschine sollen auch die Betriebskosten der
Zwillingsfördermaschine für diesen Fall berechnet werden.
Die Zwillingsfördermaschine mit Kondensation verbraucht in diesem Falle pro
Stunde und Nutzpferd mindestens 38 kg gesättigten Dampf, auf Speisewasser
gerechnet, hieraus ergeben sich die jährlichen Betriebskosten einschliesslich
der Nebenkosten zu
\frac{84\,\cdot\,38\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1165,54+1100=18200\mbox{ M.}
Wenn die Zwillingsfördermaschine ohne Kondensation des Abdampfes arbeitet, so
beträgt der Dampfverbrauch pro Stunde und Nutzpferd mindestens 45 kg, in diesem
Falle berechnen sich die jährlichen Betriebskosten unter Berücksichtigung der
Nebenkosten dann zu
\frac{84\,\cdot\,45\,\cdot\,8\,\cdot\,300\,\cdot\,2,08}{1000}+1130,24+1100=21100\mbox{ M.}
Die Zusammenstellung der Betriebskosten der Dampffördermaschine ergibt in diesem
Falle:
Compoundfördermaschine
mit
Kondensation
14000
M.
„
ohne
„
16100
„
Zwillingsfördermaschine
mit
„
18200
„
„
ohne
„
21100
„
Diese Betriebskosten der Dampffördermaschine sind nun mit denjenigen einer
gleichwertigen elektrischen Fördermaschine zu vergleichen, um zu prüfen, ob auch
in diesem Falle, wenn nur aus 300 m Tiefe gefördert wird, die grösseren
Anlagekosten durch die Ersparnisse im Betrieb gerechtfertigt sind.
Elektrische Fördermaschine.
Aus dem angenommenen Geschwindigkeitsschema berechnet sich die Tourenzahl der
Treibscheiben bezw. der Motoren der elektrischen Fördermaschine aus
n\,\cdot\,2,5\,\cdot\,\pi=8,8\,\cdot\,60;\ n\,\frac{8,8\,\cdot\,60}{2,5\,\cdot\,\pi}=67 in der Minute.
Die für die Beschleunigung in Rechnung zu nehmenden, auf den Umfang der
Treibscheibe bezogenen Gewichte setzen sich in diesem Falle wie folgt
zusammen:
Zwei Förderkörbe à 1540 kg
3080
kg
Zweimal zwei Förderwagen à 280 kg
1120
„
Nutzlast
1400
„
Zwei Förderseile à 300 m, Oberseil und Unterseil mit zwei Seilbeschlägen
2350
„
Drei Treibscheiben
4780
„
Zwei Seilscheiben
2770
„
Zwei Motoranker
835
„
––––––––––
Ganzes Gewicht am Umfange der Treib- scheibe
16335
kg
Beschleunigungsmoment:
\frac{G\,\cdot\,0,55\,\cdot\,1,25}{g\,\cdot\,0,75}=\frac{16335\,\cdot\,0,55\,\cdot\,1,25}{9,81\,\cdot\,0,75}=1530 kgm
Statisches Moment: \frac{1400\,\cdot\,1,25}{0,75}=2334 „
––––––––––––––––––––––––––––––
3864
kgm
Ganzes Widerstandsmoment während der Be- schleunigung oder für jeden der beiden Motore \frac{3864}{2}
=
1932
„
Statisches Moment für jeden Motor \frac{2334}{2}
=
1167
„
Kraftbedarf am Ende der Beschleunigung:\frac{3864\,\cdot\,0,55\,\cdot\,16}{2\,\cdot\,75}
=
227
PS
oder pro Motor \frac{227}{2}
=
114
„
Kraftbedarf während der Beharrung:\frac{1400\,\cdot\,8,8}{0,75\,\cdot\,75}
=
219,02
„
oder pro Motor \frac{219,02}{2}
=
110
„
Kraftzunahme pro Sekunde während der Be- schleunigung \frac{227}{16}
=
14,2
„
Die Summe der aufgewendeten Kraft auf 1 Se- kunde reduziert, ergibt für die Beschleuni- gungszeit a\,(1+n)\,\frac{n}{2}=14,2\,(1+16)\,\frac{16}{2}
=
1931,2
PS
für die Beharrungsperiode 25 . 219,02
=
5475,5
„
für die ganze Fahrt in 45 Sekunden: 1931,2 + 5475,5
=
7406,7
„
Durchschnittlicher Kraftaufwand während der ganzen Fahrt in 45 Sekunden \frac{7406,7}{45}
=
165
„
Durchschnittlicher Kraftbedarf in 45 Sekunden:\frac{1400\,\cdot\,300}{45\,\cdot\,0,75\,\cdot\,75}
=
165
„
Hieraus ergibt sich, dass für die bewegten Massen das Geschwindigkeitsschema richtig gewählt ist. Die kürzere Dauer des Aus-laufes bezw. die grössere Verzögerung ist durch die kleinere Masse bedingt.
Die durchschnittlich in 67 Sekunden auf- gewendete Arbeit beträgt \frac{7406,7}{67}
=
111
„
Die verbrauchte Kraft berechnet sich eben- falls zu \frac{1400\,\cdot\,300}{67\,\cdot\,0,75\,\cdot\,75}
=
111
„
Textabbildung Bd. 317, S. 91
Fig. 3.; Maschinentype der D.-F.; Dampfverbrauch pro Stunde und Nutzpferd; Betriebskosten der; Erspart durch die E.-F.; Mehrausgaben;
verzinsen sich; sind bezahlt in Jahren; Akkumlator
Energiebedarf der elektrischen Förderanlage.
Wird für diesen Fall die Stromspannung auf 500 Volt reduziert, so berechnet sich
die Stromstärke für das Ende der Beschleunigungsperiode bei verstärkter Erregung
aus
500\,\cdot\,0,8\,\cdot\,A=\frac{3864\,\cdot\,0,55\,\cdot\,16\,\cdot\,736}{2\,\cdot\,75};
A=\frac{3864\,\cdot\,0,55\,\cdot\,16\,\cdot\,736}{2\,\cdot\,75\,\cdot\,0,8\,\cdot\,500}
=
417
Ampère
oder für jeden Motor zu \frac{417}{2}
=
209
„
Für die Beharrungsperiode und bei einem Wirkungsgrad der Motoren von 0,92 bei
normaler Erregung, berechnet sich die Stromstärke aus
500\,\cdot\,0,92\,\cdot\,A=\frac{1400\,\cdot\,8,8\,\cdot\,736}{0,75\,\cdot\,75};
A=\frac{1400\,\cdot\,8,8\,\cdot\,736}{0,75\,\cdot\,75\,\cdot\,0,92\,\cdot\,500}
=
350
Ampère
oder für jeden Motor zu \frac{350}{2}
=
175
„
Energiebedarf am Ende der Beschleunigung:\frac{417\,\cdot\,500}{1000}
=
209
K.-W.-Sek.
Energiebedarf während der Beharrung:\frac{350\,\cdot\,500}{1000}
=
175
„
Energiebedarf für die ganze Fahrt:\frac{16\,\cdot\,209}{2}+25\,\cdot\,175
=
6047
„
Energiebedarf für den Leerlauf des Anlass- aggregates während eines Förderzuges aus 300 m Tiefe in 67 Sekunden:\frac{38\,\cdot\,500\,\cdot\,67}{1000}
=
1273
„
––––––––––––––
Für jeden Zug von 1400 kg aus 300 m Tiefe in 67 Sekunden werden im ganzen ver- braucht
7320
K.-W.-Sek.
oder \frac{7320}{60\,\cdot\,60}
=
2,04
K.-W.-Std.
Bei zweckmässiger Wahl der Pausen lässt sich der Energieverbrauch in diesem Falle
wohl auf 2,0 K.-W.-Std. herunterbringen.
Betriebskosten.
Die Betriebskosten der elektrischen Förderung von 600 t täglich in 8 Stunden aus
300 m Tiefe berechnen sich wie folgt:
Anzahl der Züge in 8 Stunden \frac{600\,\cdot\,1000}{1000}=429 Züge.
Gesamter Energieverbrauch pro Jahr
429 . 300 . 2,04 = 262548 K.-W.-Std.
Unter Zugrundelegung der gleichen Verhältnisse betreffend die Zentrale wie im
ersten Fall, berechnen sich die Betriebsausgaben zu
\frac{429\,\cdot\,300\,\cdot\,2,04\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,736\,\cdot\,0,86}\,\cdot\,\frac{6,30\,\cdot\,2,31}{1000}=6832\mbox{
M.}
Rechnet man für Reparaturen und für Schmiermaterial 768 M. und die
Seilfahrtskosten mit 600 M., so ergeben sich die ganzen jährlichen
Betriebskosten zu
6832 + 768 + 600 = 8100 M.
Die Ersparnisse, welche mit der elektrischen Fördermaschine in diesem Falle
gegenüber den verschiedenen Typen der Dampffördermaschinen zu erzielen sind und
wie die angelegten Mehrkosten sich verzinsen, ergibt sich aus der nachstehenden
Tabelle:
Maschinen-type derD.-F.
Betriebskosten der
Erspart durchdie E.-F.
Mehrausgabenvon 24000 M.
D.-F.
E.-F.
verzinstsich
ist be-zahlt inJahren
M.
M.
M.
%
%
C.-F. m. K.
14000
8100
5900
42
24,5
4,0
C.-F. o. K.
16100
8100
8000
50
33,0
3,0
Z.-F. m. K.
18200
8100
10100
56
42,0
2,4
Z.-F. o. K.
21100
8100
13000
61
54,0
1,9
Wie die Tabelle ergibt, sind die Ersparnisse ganz bedeutend, so dass die Anlage
der elektrischen Förderung auch für diesen Fall sehr zu empfehlen ist.
Kraftzentrale.
Der grösste Stromverbrauch mit
209+\frac{38\,\cdot\,500}{1000}=228 K.-W.-Sek.
tritt am Ende der 16. Sekunde auf, in der 14. Sekunde
erreicht derselbe mit
175+\frac{38\,\cdot\,500}{1000}=194 K.-W.-Sek.
die Höhe des Stromes der Beharrungsperiode. Durch die Wahl
entsprechender Schwungmassen in der Dampfmaschine bezw. im Anlassaggregat
brauchen diese Elemente nur dem Stromverbrauch der Beharrungsperiode zu
entsprechen, denn die grössere Belastung dauert nur 2,4 Sekunden.
Bei einem Energieverbrauch von 194 K.-W.-Sek. während
der Fahrt, berechnet sich die Stromstärke am Schachtbrett der elektrischen
Zentrale zu
\frac{194\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,500}=408
bei 500 Volt Spannung.
Aus dem Energieverbrauch der Beharrungsperiode berechnet sich die Stärke der
Dampfmaschine zu
\frac{194\,\cdot\,1000}{736\,\cdot\,0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,0,86}=347 oder 350 PSi.
Aus den berechneten jährlichen Dampfkosten von 6832 M. ergibt sich der
Dampfverbrauch der elektrischen Fördermaschine in der elektrischen Zentrale
zu
\frac{6832\,\cdot\,1000}{84\,\cdot\,300\,\cdot\,8\,\cdot\,2,31}=14,70\mbox{ kg}
pro Stunde und Nutzpferd, während der Dampfverbrauch der
Compoundfördermaschine mit Kondensation in diesem Falle 28 kg pro Stunde und
Nutzpferd beträgt.
Elektrische Fördermaschine für 300 m Tiefe mit Akkumulatorbetrieb.
Wenn in diesem wie im ersten Falle die Zwischenschaltung eines Akkumulators
notwendig wird, wodurch ein Stromverlust auf den gesamten Strom von 15 %
stattfindet, wird der Energieverbrauch
1,15\,\cdot\,6047+\frac{38\,\cdot\,500\,\cdot\,67}{1000}=8227 K.-W.-Std.
=\frac{8227}{60\,\cdot\,60}=2,285 K.-W.-Std.
betragen.
Der gesamte Stromverbrauch für das Jahr berechnet sich zu
\frac{8227\,\cdot\,429\,\cdot\,300}{60\,\cdot\,60}=294115 K.-W.-Std.
Hieraus berechnen sich die Betriebskosten zu
\frac{294115\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,736\,\cdot\,0,68}\,\cdot\,\frac{6,3\,\cdot\,2,31}{1000}=7654\mbox{ M.}
Rechnet man hierzu für Reparaturen und Schmiermaterial 766
M., die Kosten der Seilfahrt mit 600 M. und 800 M. für Versicherungsgebühr und
Kosten der Nachfüllsäure, so stellen sich die gesamten Betriebskosten auf
7654 + 746 + 600 + 800 = 9800 M.
Die Mehrkosten der elektrischen Fördermaschine mit Akkumulatoranlage gegen eine
gleichwertige Dampffördermaschine werden auch in diesem Falle etwa 60000 M.
betragen.
Der Betrieb der elektrischen Fördermaschine mit Akkumulatorschaltung ergibt
gegenüber der Dampffördermaschine das folgende Resultat:
Maschinen-type derD.-F.
Betriebskosten der
Erspart durchdie E.-F.
Mehrausgaben von60000 M.
D.-F.
E.-F.
verzinstsich
ist be-zahlt inJahren
M.
M.
M.
%
%
C.-F. m. K.
14000
9800
4200
30
7,0
14
C.-F. o. K.
16100
9800
6300
39
10,5
9
Z.-F. m. K.
18200
9800
8400
46
14,0
7
Z.-F. o. K.
21100
9800
11300
54
19,0
5
Es ergibt sich, dass auch in diesem Falle trotz der bedeutenden Mehrkosten die
Anlage einer elektrischen Fördermaschine durch die grossen Ersparnisse im
Betrieb sich wohl rechtfertigt.
Betrieb von Fördermaschinen mittels Dampf oder
Elektrizität.
Maschinentypeder D.-F.
Dampfverbrauch proStunde und Nutzpferd
Betriebskosten der
Erspart durch dieE.-F.
Mehrausgabe
D.-F.
E.-F.
D.-F.
E.-F.
verzinstsich
ist bezahltin Jahren
kg
kg
M.
M.
M.
%
%
I. Fall.1400 kg Nutzlast in 45 Se-kunden aus 400 m Tiefe.
Akkumulator
ohne
C.-F. m. K.C.-F. o. K.Z.-F. m. K.Z.-F. o. K.
25303542
14,5114,5114,5114,51
16300191002190025800
10400104001040010400
5900 87001150015400
36,245,552,560,0
24,636,248,064,0
4,0 3,0 2,0 1,6
mit
C.-F. m. K.C.-F. o. K.Z.-F. m. K.Z.-F. o. K.
25303542
16,3416,3416,3416,34
16300191002190025800
12400124001240012400
3900 6700 950013400
24,035,043,451,9
6,511,115,822,3
15,0 9,0 6,0 4,4
II. Fall.1400 kg Nutzlast in 45 Se-kunden aus 300 m Tiefe.
Akkumulator
ohne
C.-F. m. K.C.-F. o. K.Z.-F. m. K.Z.-F. o. K.
28333845
14,7014,7014,7014,70
14000161001820021100
8100810081008100
5900 80001010013000
42,050,056,061,0
24,533,042,054,0
4,0 3,0 2,4 1,9
mit
C.-F. m. K.C.-F. o. K.Z.-F. m. K.Z.-F. o. K.
28333845
16,4016,4016,4016,40
14000161001820021100
9800980098009800
4200 6300 840011300
30,039,046,054,0
7,010,514,019,0
14,0 9,0 7,0 5,0
Ge-schwin-digkeit
kgm
Zeit inSek.
Volt
Ampère
K.-W.-Sek.
PS
Volt
Ampère
K.-W.
PS
I. Fall.
BeschleunigungBeharrung v =Auslauf
0,7512,0 2,0
44972334–
1623 6
45
600600–
552389–
331239–
360300–
Zentralebezw. beiAkku-mulator
600600
460286
262163
468292
II. Fall.
BeschleunigungBeharrung v =Auslauf
0,558,82,2
38642334–
1625 4
45
500500–
417350–
209175–
227219–
Zentralebezw. beiAkku-mulator
500500
408260
194123
350220
Kraftzentrale.
Der durchschnittliche Energieverbrauch der elektrischen Fördermaschine berechnet
sich aus dem gesamten Energieverbrauch während eines Zuges mit 8227 K.-W. zu
\frac{8227}{87}=123 K.-W.-Sek.
Bei einer Spannung von 500 Volt und 95 % Wirkungsgrad der Stromleitung berechnet
sich die Stromstärke am Schaltbrett der Zentrale zu
\frac{123\,\cdot\,1000}{0,95\,\cdot\,500}=259 bezw. 26p Ampère.
Die Dampfmaschine der elektrischen Zentrale berechnet sich in diesem Falle zu
\frac{123\,\cdot\,1000}{736\,\cdot\,0,95\,\cdot\,0,93\,\cdot\,0,86}=220
Der Dampfverbrauch der elektrischen Fördermaschine in der Zentrale berechnet sich
zu
\frac{7654}{2,31}\,\cdot\,\frac{1000}{84\,\cdot\,300\,\cdot\,8}=16,4\mbox{ kg}
pro Stunde und Nutzpferd gegen 28 kg pro Stunde und Nutzpferd bei der
besten Dampffördermaschine.
Schlussbemerkung.
Neben den grossen Ersparnissen an Betriebskosten gewährt die elektrische
Fördermaschine die Vorteile, dass das Drehmoment während der Fahrt, einerlei ob
langsam oder schnell gefördert wird, stets gleichmässig ist, wodurch die ganze
Fördereinrichtung sehr geschont wird. Die Dampfleitungen auf dem Zechenplatz und
in den Maschinenhäusern mit den vielen Reparaturen fallen bei der elektrischen
Fördermaschine weg, die Maschine ist jederzeit, solange die Zentrale geht,
betriebsfertig und auch die lästige Wärme ist aus dem Fördermaschinenraum
verschwunden, so dass diese Art der elektrischen Förderung bald im Bergbau sich
Bahn brechen dürfte.
Lübtheen, im Oktober 1901.
Fr.
Buschmann.