Text-Bild-Ansicht Band 326

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durch bestimmt, daß bei festgebremstem Rotor eine kleine Dampfmenge in die Turbine eingelassen und die Abnahme der Dampfwärme an verschiedenen Stellen gemessen wurde, nachdem Beharrungszustand eingetreten war. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz zwischen Dampf und Außenluft wurde die mittlere Temperatur des ein- und austretenden Dampfes in jeder Stufe zu Grunde gelegt. Es ergab sich in der Hochdruckstufe eine in der Stunde bei 1° Temperaturdifferenz ausgestrahlte Wärmemenge von 49,6 Wärmeeinheiten, für die Niederdruckstufe 26,4 Wärmeeinheiten, im ganzen 68,3 Wärmeeinheiten. Mit diesen Werten wurden die Strahlungsverluste bei der belasteten Turbine für die dort gemessenen Dampf- und Lufttemperaturen ermittelt. Im großen und ganzen wird auch unter den wirklichen Betriebsverhältnissen der ermittelte Strahlungsverlust auftreten, da die Dampfströmung nur von untergeordnetem Einfluß auf die Strahlung des Gehäuses ist. In Arbeitseinheiten ausgedrückt beträgt der Strahlungsverlust der untersuchten Turbine 14,5 PS, d.h. etwas weniger als 5 v. H. der Normalleistung. Doch ist nicht der volle Betrag als Verlust anzusehen, weil nur so viel von der durch Strahlung verlorengehenden Wärme in Arbeit umgesetzt werden könnte als dem thermischen Wirkungsgrad entspricht.

Die Dampfmenge, welche zur Sperrung der Labyrinthdichtungen beim Austritt der Welle aus dem Gehäuse zugeführt wurde, wurde mit Hilfe einer Düse gemessen; das zugehörige Regulierventil wurde so eingestellt, daß kein Dampf nach außen trat. Der Druckabfall vor und hinter der Düse wurde durch ein Differentialmanometer, der Ueberdruck vor der Düse durch ein gewöhnliches Quecksilbermanometer gemessen; auch die Dampftemperatur vor der Düse wurde bestimmt. Auf diese Weise konnte die Sperrdampfmenge ziemlich genau bestimmt werden; doch ist sie im allgemeinen so gering gegenüber der arbeitenden Dampfmenge, daß ein bei ihrer Bestimmung gemachter Fehler nicht in Betracht kommt.

Zur Bestimmung des Dampfverbrauchs der Turbine unter den verschiedenen Betriebsverhältnissen wurden vier Versuchsreihen zu je vier Versuchen vorgenommen. Als Belastungsstufen wurden gewählt: Vollast zwei Drittel, ein Drittel der Normallast und Leerlauf. Die Dampftemperaturen wurden von 190° (gesättigt) auf 230°, 320° und 370°C gesteigert. Diese beiden Versuchsreihen wurden bei gleichem Vakuum von annähernd 90 v. H. vorgenommen. Eine weitere Versuchsreihe wurde vorgenommen mit veränderlichem Gegendruck und zwar von 0,13–1,01 kg/qcm. Schließlich wurde auch noch der Einfluß der Düsen- und Drosselregulierung durch eine Versuchsreihe festgestellt. Da die elektrischen und mechanischen Verluste genau bestimmt worden waren, so konnte die Leistung an der Turbinenwelle und damit die Umsetzung der Dampfenergie in der Turbine ermittelt werden. Der Gesamtdampfverbrauch einschließlich des Stopfbuchsensperrdampfes (bei der hinteren Stopfbuchse etwa 50 kg i. d. Stunde) betrug für die PS-Stunde an der Welle bei 90 v. H. Vakuum und gesättigtem Dampf (12,5 at abs. und 190°C) 7,35, 7,85, 9,85, 16,3 für Vollast, zwei Drittel, ein Drittel Last und Leerlauf; die entsprechenden Zahlen bei 230° Ueberhitzung waren: 6,75, 7,33, 9,13, 15,7 und bei 320° Ueberhitzung 6,16, 6,54, 8,02, 15,17 und bei 370° Ueberhitzung 5,49, 6,11, 7,24, 12,07 kg. Bei Veränderung des Vakuums von 0,13 kg auf 0,20 und 0,366 und 1,01 veränderte sich der Dampfverbrauch von 7,06 auf 7,81 bezw. 9,78 bezw. 12,94 kg bei 230° Dampftemperatur und 12,5 at abs. Dampfspannung vor der Turbine. Bei gleicher Leistung und gleichem Dampfzustand vor und hinter der Turbine nahm der Dampf verbrauch von 6,94 auf 7,19 und 7,36 kg zu, wenn mit sechs bezw. acht bezw. neun Düsen gearbeitet wurde; dabei betrug der Druck vor der ersten Stufe 11,20 bezw. 8,75 bezw. 8,01 kg/qcm abs.

Die Messung der Dampfzustände an verschiedenen Stellen der Turbine, an welchen der Dampf nachweislich überhitzt war, ließ eine weitere Berechnung der Strahlungsverluste als Unterschied der verschwundenen Wärme und der geleisteten Arbeit zu. Im Vergleich zu den früheren Strahlungsversuchen ergab sich eine Abweichung von ungefähr 3 v. H., ein immerhin befriedigendes Resultat in Anbetracht der Schwierigkeit, mit welcher die Bestimmung der Dampfzustände verknüpft ist. Eine zuverlässigere Bestimmung derselben ermöglichte die Anwendung eines Thermoelementes an einer Stelle. Es zeigte sich, daß da, wo stagnierender Dampf vorhanden ist, die Dampftemperaturen einer Stufe erheblich niedriger angezeigt werden als im strömenden Dampf.

Die Versuche mit überhitztem Dampf und deren weitere Bearbeitung ergaben, daß der Einfluß der Ueberhitzung auf die Oekonomie für die verschiedenen Temperaturgrade ziemlich verschieden ist. In der Nähe der Sättigungstemperatur entspricht. einer Ueberhitzung von etwa 40° eine Verbesserung im Dampf verbrauch von etwa 1 v. H., während bei Dampf von 380° schon eine weitere Ueberhitzung um nur 8° genügt, um dasselbe Resultat zu erzielen. Im Gegensatz dazu zeigt die Kolbendampfmaschine gerade in der Nähe des Sättigungszustandes die stärkste Verbesserung ihrer Oekonomie durch die Ueberhitzung. Bei der Turbine werden die Düsen- und Schaufelverluste mit zunehmender Temperatur geringer; eine mäßige Ueberhitzung bringt jedoch noch keinen Vorteil, eher den Nachteil der höheren Anlagekosten für den Ueberhitzer.

Die Versuche mit verändertem Gegendruck konnten nur bis zu einem Vakuum von 90 v. H. ausgedehnt werden; es ergab sich der doppelte Dampfverbrauch bei Auspuff gegenüber dem Verbrauch bei 90 v. H. Vakuum bezw. bei gleichem Dampfverbrauch die doppelte Leistung. Die weitere Verfolgung der Resultate ergab eine Verbesserung des Dampfverbrauchs von 1,66 v. H. bei einer Erhöhung des Vakuums um 1 v. H. in der Nähe von 90 v. H. Vakuum.

Für den Versuch mit 320° Ueberhitzung wurde eine Gesamtbilanz der Verluste und der in Arbeit eingesetzten Wärme aufgestellt. Daraus ergab sich, daß die elektrischen Verluste, die Strahlungs- und Ventilationsverluste unbedeutend sind gegenüber den Verlusten in den Düsen und Schaufeln. Die Verluste durch Lagerreibung und durch die Abdichtung der Welle, ferner durch die Drosselregulierung treten etwas mehr hervor; eine Verringerung dieser Verluste würde sich immerhin lohnen, durch Verminderung der Düsen- und Schaufelverluste könnte aber der Wirkungsgrad der Turbinen noch am wirksamsten j verbessert werden.

Bei der Regulierung durch Abschaltung von Düsen ergab sich ein Minimum des Dampfverbrauchs bei etwa 200 KW-Leistung, danach wieder ein Ansteigen desselben. Das hat darin seinen Grund, daß in dem letzteren Bereich die Niederdruckstufe schon über das Maximum ihres Gütegrades hinaus ist, so daß bei weiterer Leistungssteigerung der günstigste Einfluß der Düsenregulierung durch den abnehmenden Wirkungsgrad der Niederdruckstufe beeinträchtigt wird. Man könnte diesem Uebelstand nur dadurch begegnen, daß auch die Niederdruckstufe mit einer unter dem Einfluß des Regulators stehenden Düsenregulierung versehen ist. Das führt aber in den meisten Fällen zu einer zu umständlichen Konstruktion, weshalb darauf verzichtet wird. (Mitteilungen aus dem Maschinenlaboratorium der techn. Hochschule Charlottenburg.) [Zeitschrift