Titel: | Polytechnische Rundschau. |
Fundstelle: | Band 326, Jahrgang 1911, S. 365 |
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Polytechnische Rundschau.
Polytechnische Rundschau.
Dampfturbinen für Abdampfverwertung.
Die moderne Zweidruckturbine in Verbindung mit absetzend arbeitenden
Hüttenwerksmaschinen ist erheblich ökonomischer als der Betrieb mit
Zentralkondensation. In Verbindung mit einem Dampfsammler wird ein Dampfverbrauch
annähernd wie bei ständig umlaufenden Maschinen erreicht. Auch mit einer
vorgeschalteten Hochdruckstufe zur Verarbeitung von Frischdampf bei Abdampfmangel
sollte ein Wärmespeicher nicht fehlen, um den Betrieb so wirtschaftlich wie
möglich zu gestalten. Zweckmäßig wird die Abdampfturbine für die größte vorkommende
Abdampfmenge bemessen und für die Regel mit Zusatz von Frischdampf betrieben; läßt
sich die Belastung der Abdampfturbine immer auf genügender Höhe halten, so kann der
Wärmespeicher ziemlich klein ausfallen. Statt einer reinen Frischdampf- und einer
reinen Abdampfturbine wird man zweckmäßig eine einzige Zweidruckturbine wählen, deren kleinste
Dauerbelastung der größten Abdampfmenge entspricht; für größere Turbinenbelastungen
und bei geringerer Abdampfmenge, wird dann Frischdampf zugesetzt, den die
Zweidruckturbine ökonomisch verarbeiten kann.
Die Zweidruckturbine für Abdampfverwertung wird fast von allen Dampfturbinenfirmen
gebaut, und zwar meist mit einem Geschwindigkeitsstufenrad im Hochdruckteil und mit
einem vielstufigen Niederdruckteil nach dem Gleich- oder Ueberdruckprinzip. Die
Ueberdruckturbine gewährt einen hohen Wirkungsgrad, ohne daß im Niederdruckteil die
ihr anhaftenden Mängel, Spaltverlust, zunehmende Schaufellänge usw., hier besonders
nachteilig auftreten.
Verwandt mit der Abdampfturbine ist die Gegendruck- und Anzapfturbine für
Dampfentnahme zu Heizzwecken; bei ersterer ohne, bei letzterer mit Anschluß an eine
Kondensation. Die Hochdruckstufe wird durch einen gewöhnlichen Regulator beeinflußt,
während für die Niederdruckstufe der Druck in der Heizleitung selbsttätig konstant
gehalten wird. Bei geringer Leistung und gleicher Heizdampfmenge muß bei einer
Gegendruckturbine Frischdampf unter reduziertem Druck zugesetzt werden; bei größerer
Leistung der Turbine und geringerem Heizdampfbedarf muß der überschüssige Dampf ins
Freie gelassen werden; in beiden Fällen tritt also ein unwirtschaftliches Arbeiten
ein. Bei Parallelbetrieb mit anderen Turbinen gibt man letzteren einen kleineren
Ungleichförmigkeitsgrad, damit die Gegendruckturbine möglichst wenig von den
Belastungsschwankungen berührt wird.
Die Anzapfturbine wird angewendet bei geringerem Bedarf an Dampf für Heizzwecke als
für Krafterzeugung, und wenn zeitweise, z.B. im Sommer, überhaupt kein Heizdampf
benötigt wird. Die Regelung geschieht hier ebenso wie bei der Zweidruckturbine durch
einen gewöhnlichen Geschwindigkeitsregulator, der auf die Hochdruckstufe einwirkt;
außerdem noch durch einen Druckregler an der Anzapfstelle. Sinkt die Belastung und
damit der Druck an der Anzapfstelle, so schließt der Druckregler das Ventil nach dem
Niederdruckteil so weit, bis der Heizdampfdruck wieder seine normale Höhe erreicht
hat. Bei ganz geringer Leistung schließt sich das Ventil nach der Niederdruckstufe
ganz, und es muß reduzierter Frischdampf zum Heizen zugefügt werden. Bei größerer
Heizdampfentnahme sinkt der Zwischendruck, und das Schließen des Niederdruckventils
bedingt Geschwindigkeitsabnahme der Maschine, worauf der Tourenregulator der
Hochdruckturbine mehr Frischdampf zuführt. Beim Parallelarbeiten erhält zweckmäßig
wieder die Anzapfturbine den größeren Ungleichförmigkeitsgrad, beim Parallelarbeiten
einer Gegendruck- und Anzapfturbine übernimmt die letztere als die ökonomischere
Maschine die Belastungsschwankungen.
Bei einer Abdampfturbine liegen die Verhältnisse anders. Diese muß den Abdampf der
Primärmaschinen möglichst vollständig verarbeiten und durch eine möglichst
empfindliche eigne Regelung die Belastungsschwankungen des Netzes von den
Primärmaschinen fernhalten. Eine Regulierung mit geringen Tourenschwankungen ist
aber hier schwierig, weil der Regulator nach vollem Oeffnen des Niederdruckventils
noch einen weiteren Tourenabfall zum Oeffnen des Hochdruckventils braucht. Trotzdem
muß der Gesamtungleichförmigkeitsgrad der Maschine kleiner sein als derjenige der
parallelarbeitenden Maschinen. Auch beim Uebergang vom Frischdampfbetrieb zum reinen
Abdampfbetrieb wird nur eine Tourenschwankung von 1 bis 2 v. H. eintreten dürfen,
wenn dieselbe für die parallelarbeitenden Maschinen 34 v. H. beträgt. Bei ständiger
Verbindung des Dampfsammlers mit der Turbine kann bei Frischdampfbetrieb bei einem
Unterdruck in der Zwischenstufe das Vakuum durch eintretende Luft verschlechtert
oder bei einem Ueberdruck in der Zwischenstufe Dampf in den Dampfsammler
treten. Um die erwähnten Nachteile zu vermeiden, werden bei einer Konstruktion von
Rateau Frischdampf- und Abdampfventil so
miteinander verbunden, daß letzteres geschlossen ist, wenn ersteres ganz geöffnet
ist. Hierbei wird die Zuschaltung von Frischdampf durch einen Druckregler in der
Abdampfleitung besorgt; der Tourenregulator ist also entlastet. Bei normalem Druck
im Dampfsammler wird nur das Niederdruckventil vom Regulator verstellt. Bei Abnahme
dieses Druckes schließt der Druckregler das Niederdruckventil und öffnet das
Frischdampfventil. Bleibt dabei die Belastung konstant, so geschieht die
Umschaltung, ohne daß der Regulator in Tätigkeit tritt. Bei Belastungsänderung
werden beide Ventile entsprechend der Belastung geöffnet oder geschlossen.
Bei der von den Bergmann-Elektrizitätswerken
ausgeführten Regulierungseinrichtung steht sowohl das Niederdruck- wie das
Hochdruckventil unter dem Einfluß des Touren-Regulators, und zwar bildet immer das
eine Ventil den festen Drehpunkt für den Regulatorhebel bei der Verstellung des
andern Ventiles. Außerdem steht das Niederdruckventil noch unter dem Einfluß eines
Druckreglers, welcher bei sinkendem Druck im Dampfsammler (schon bei einer Aenderung
um 1/10 at) das
Niederdruckventil vermittels einer Hilfssteuerung schließt. Hier arbeiten ebenfalls
Druck- und Geschwindigkeitsregulator zusammen.
Auch bei der Reguliereinrichtung für Zweidruckturbinen der Gütehoffnungshütte, deren Maschinen im Hochdruckteil ein zweikränziges Curtis-Rad mit Düsen- oder Drosselregulierung haben und
im Niederdruckteil als Ueberdruckturbine ausgebildet sind, ist für die
Belastungsänderung ein Tourenregulator, für die Aenderung der Abdampfmenge ein
Druckregler angeordnet. Bei sinkender Tourenzahl öffnet der Regulator das
Niederdruckventil allmählich bis zu seiner höchsten Stellung. Es stößt dann der
Endpunkt der Ventilstange gegen einen vom Druck im Dampfsammler betätigten
Schwimmer; dadurch wird auch das Frischdampfventil geöffnet. Je mehr der Druck im
Dampfsammler sinkt, um so früher kommt die Ventilstange des Niederdruckventils zum
Anschlagen und das Frischdampfventil zum Oeffnen. Ist kein Abdampf vorhanden, so
steht der Schwimmer so tief, daß sich das Niederdruckventil überhaupt nicht öffnen
kann und der Regulator nur das Frischdampfventil beeinflußt. Bei einer andern
Anordnung der Reguliereinrichtung der Gutehoffnungshütte sind zwei Ventilgruppen, bestehend aus Niederdruck- und
damit starr verbundenem Hochdruckventil, die eine zur Betätigung durch den
Tourenregulator, die andere durch den Druckregulator vorgesehen. Bei hohem
Sammlerdruck, wobei nur mit Abdampf gearbeitet wird, sind beide Niederdruckventile
offen; das eine vom Tourenregulator betätigte hebt und senkt sich entsprechend der
Belastung, mit ihm das angehängte Frischdampfventil, das aber ohne Einfluß ist, weil
das andere vom Druckregler betätigte Frischdampfventil geschlossen ist. Bei
fehlendem Abdampf ist das vom Druckregler betätigte Niederdruckventil geschlossen,
das anhängende Frischdampfventil ganz geöffnet. Die andere Ventilgruppe wird vom
Tourenregulator verstellt. Bei geringem Sammlerdruck wird mit Frischdampf und
Abdampf gearbeitet; dabei ist die unter dem Einfluß des Druckreglers stehende
Ventilgruppe halb geöffnet die andere Gruppe öffnet und schließt sich je nach
Belastung. Druckregler und Tourenregler sind hier vollständig getrennt; für Abdampf-
und Frischdampfbetrieb wird hier nur etwa der gleiche Muffenhub bezw. Tourenabfall
erforderlich.
Die Gutehoffnungshütte verwendet wie alle anderen Firmen
eine Oeldruckhilfssteuerung bei ihrer Regulierung, jedoch mit einer etwas
anderen Rückführung des Steuerschiebers in die Mittellage; es stecken nämlich
Steuerschieber und Steuerkolben ineinander, so daß bei einer durch die Bewegung des
Steuerschiebers bewirkte Veränderung in der Lage des Steuerkolbens ersterer immer
wieder seine Mittellage zu den Durchtrittsöffnungen einnimmt. Eine ähnliche
Anordnung benutzt die Firma zu einer weiteren Vereinfachung der Regulierung von
Zweidruckturbinen, wie es aus Fig. 1 hervorgeht. Der
kleine Steuerkolben d steht unter dem Einfluß des
Tourenregulators; die mit Oeffnungen versehenen Büchsen g und h können vom Druckregler verstellt
werden, und zwar mit Hilfe eines Zahnstangengetriebes, durch welches die mittlere
unverschiebliche Büchse w gedreht wird. Die Unterkanten
der Büchsen g und h haben
steile Gewindeflächen und heben und senken sich bei einer Drehung von w unter dem Einfluß eines auf ihnen lastenden
Federdruckes. Durch diese gegenseitige Bewegung von Steuerschieber und -Büchsen wird
das Drucköl je nach der Belastung und nach der vorhandenen Abdampfmenge bald unter
den Steuerkolben des Frischdampf-, bald unter denjenigen des Abdampfventils geleitet
bezw. das dort vorhandene Drucköl abgeleitet und so der nötige Dampf für beide
Betriebsarten zugelassen, wobei der Tourenregulator unabhängig ist von dem Rückdruck
des Druckreglers für den Dampfsammler. Bei Dampfsammlern mit beweglicher Glocke wird
der Druck konstant gehalten und kann daher nicht in der vorbeschriebenen Weise für
die Regulierung verwendet werden. Man benutzt dann die Bewegungen der Glocke
dazu.
Textabbildung Bd. 326, S. 367
Fig. 1.
Die A. E. G. hat bei ihren Zweidruckmaschinen einen vom
Tourenregulator verstellten Hilfssteuerschieber und in der Druckölleitung einen
weiteren Steuerschieber, der das Drucköl zuerst unter den Steuerkolben des
Abdampfventils und später bei höchster Lage desselben auch unter denjenigen des
Frischdampfventils treten läßt. Ein Druckregler in der Abdampfleitung schließt
selbsttätig bei Unterschreitung eines gewissen Druckes im Dampfsammler diesen von
der Turbine ab, damit bei Frischdampfbetrieb kein Dampf in den Sammler gelangen
kann; auch schließt sich das Ventil im selben Maß als die Abdampfmenge abnimmt,
unter Konstanthalten des Druckes im Dampfsammler. Da dieses Druckreglerventil mit
einer Hilfsölsteuerung (vom Dampfdruck im Sammler betätigt) versehen ist, kann es
auch als selbsttätiges Absperrventil im Falle einer Störung in der Oellieferung oder
bei unzulässiger Tourensteigerung dienen. Der Tourenregulator erhält ein großes
Arbeitsvermögen und einen Ungleichförmigkeitsgrad für den Uebergang vom Frischdampf-
zum Abdampfbetrieb von nur 1 v. H. Es soll sogar bei einer Anlage beim Umschalten
von Abdampf auf Frischdampf nur eine Tourenänderung von 0,3 v. H. erreicht worden
sein. (Grunewald.) [Zeitschrift des Vereins deutscher
Ingenieure 1911, S. 210–215, S. 247–254 und S. 378 bis 388.]
M.
Wasserturbinen von A. Riva & Co. auf der Weltausstellung
in Brüssel.
Die Konstruktionswerkstätten von A. Riva & Co. in
Mailand stellten in Brüssel eine einfache Francis-Turbine mit Spiralgehäuse aus, von welcher im ganzen vier Stück
für das Werk Cedegolo der Società Elettrica Bresciana
in Brescia geliefert werden. Diese Turbinen leisten bei einem Gefälle von 95 m und
einer normalen Wassermenge von 3000 l i. d. Min. bei 504 Umdr. i. d. Min. je 3200 PS
und haben 1100 mm Laufraddurchmesser. Die Laufräder sind fliegend auf der Welle
angeordnet und mit hydraulischem Druckausgleich versehen. Das Wasser wird durch ein
mit 18 Schaufeln versehenes Leitrad eingelassen, welches durch einen
Oeldruckregulator eingestellt wird. Außerdem hatte die Firma eine kleine Francis-Turbine für 30 m Gefälle und 5 PS-Leistung bei
einem Wasserverbrauch von 18 l i. d. Sek. ausgestellt, sowie eine kleine Pelton-Turbine mit Nadelregulierung für 5 PS-Leistung
bei 2500 Umdr. i. d. Min. und 200 m Gefälle. (Hofer.)
[Zeitschr. f. d. gesamte Turbinenwesen 1911, S. 104 bis 106.]
H.
Versuche an einem 6000 KW-Turbo-Alternator.
Die Dampfturbine ist gebaut von Richardsons, Westgarth
& Co., Hartepool, nach Zeichnungen von Brown, Boveri & Co. in
Baden. Sie ist eine reine Parsons-Turbine mit zwei
getrennten Gehäusen für die Hoch- und Niederdruckstufen, letztere im hinteren Teile
mit geteiltem, gegenläufigem Dampfstrom. Sie ist gebaut für eine maximale Leistung
von 9000 PSe bei einem Dampfüberdruck von 13 at und
einer Ueberhitzung von 90°. Der Alternator erzeugt Dreiphasenwechselstrom und
leistet bei normaler Belastung 7000 KVA bei einem Leistungsfaktor von 0,9. Die
Spannung beträgt 5750 V. Der Oberflächenkondensator hat etwa 120 qm Kühlfläche und
arbeitet mit Kühlwasser von 7°. Bei den Versuchen wurden folgende Ergebnisse
erzielt:
Leistung
KW
4256
5600
6257
Umdrehungen i. d. Min
1210
1210
1210
Dampfdruck vor der Turbine kg/qcm
13,5
13,3
13,3
Dampftemperatur ° C
285
286
291
Druck im Kondensator abs. mm/Hg
20
22
22,5
Temperatur im Kondensator ° C
23
24,5
24,5
Temperatur des Kühlwassers Eintritt
6,7
6,7
6,7
„ „ „ Austritt
10
11
11,7
Dampfverbrauch i. d. Std. kg
23900
30700
34000
Dampfverbrauch für 1 KW/Std. kg
5,63
5,48
5,39
Dampfverbrauch für 1 KW/Std. auf 90° Ueberhitzung und
730 mm Vakuum um- gerechnet
kg
5,48
5,35
5,35
Die Versuche wurden im normalen Betriebe nach einer Betriebszeit von fünf Monaten
vorgenommen, während welcher keinerlei Veränderungen an der Maschine stattfanden.
Siezeigen, daß die Oekonomie sich nach längerem Betrieb nicht geändert hat.
[Engineering 1911, S. 314.]
M.
Woltmann-Wassermesser mit auswechselbarer Meßtrommel.
Die bekannten Woltmann-Wassermesser werden in der Regel
in Trinkwasserleitungen zwischen zwei Absperrschiebern derart eingebaut, daß
unmittelbar an dem Messer ein Stopfbüchsenrohr angebracht wird, damit der
Wassermesser, wenn er gereinigt oder nachgeprüft werden soll, leicht im ganzen
herausgehoben werden kann.
Textabbildung Bd. 326, S. 368
Fig. 1.
Diese Anordnung, welche sich für Leitungen bis zu 300 mm
lichter Weite in der Praxis bewährt hat, weil bis dahin der Messer von zwei
Arbeitern ohne Mühe herausgehoben werden kann, ist für größere Leitungen von 400 bis
750 mm und darüber nicht mehr anzuwenden. Die schweren Messergehäuse können
nur mit großem Zeitaufwand ausgebaut und herausgehoben werden, so daß man die Pumpen
stillsetzen, die Arbeit also in den Nachtstunden ausführen muß. Wesentlich
erleichtert wird der Vorgang durch die in Fig. 1
wiedergegebene Messerbauart der Siemens & Halske
A.-G., Berlin-Nonnendamm. Der Unterschied gegenüber der üblichen
Konstruktion besteht lediglich darin, daß die Meßtrommel in das Gehäuse von oben
direkt eingesetzt ist und nach Entfernen des Deckels mit zwei in die Oesen
eingehängten Haken im ganzen herausgehoben werden kann. Da das schwere Gehäuse an
seiner Stelle verbleibt, so fällt die lediglich für den Ausbau des Gehäuses
erforderliche Stopfbüchse fort; außerdem braucht der Schacht nicht mehr für das
Gehäuse, sondern nur für den Deckel bemessen zu werden. Falls die Wassermessung
nicht unterbrochen werden darf, kann mann eine Reservetrommel in Bereitschaft
halten. Das Auswechseln der Meßtrommel wird dann ohne bemerkenswerten Zeitverlust
erfolgen können. Auch die Genauigkeit der Wassermessung wird verbessert, da durch
die Anordnung des Flügelrades in einer besonderen Trommel seine zentrale Stellung in
der Leitung stets gewahrt bleibt.
H.