Neue Meßgeräte zur Dampfkesselüberwachung. Von Dipl.-Ing. Jul. Möller, Frankfurt a. M. JUL. MOELLER, Neue Meßgeräte. Um den Betrieb neuzeitlicher Großkraftwerke einfach und wirtschaftlich führen zu können, faßt man möglichst große Leistungen in einer Einheit zusammen. Ein Dampfkessel von 500 m2 Heizfläche galt noch vor wenigen Jahren als Hochleistungskessel, während heute die 2000 m2-Grenze längst überschritten ist. Die Aufgabe, solche Riesenkessel zu überwachen, führte neben der Weiterentwicklung der bekannten Druck-, Mengen- und Temperaturmesser zum Bau neuartiger Meßgeräte. Dazu gehören Druckstrebungszeiger, Temperaturwächter und Wasserstand fernzeiger, deren Aufbau und Wirkweise nachstehend beschrieben werden: Textabbildung Bd. 339, S. 106 Bild 1. Schema des Druckstrebungszeigers. Druckstrebungszeiger. Um den Dampfdruck auf einer bestimmten vorgeschriebenen Höhe (Soll-Druck) zu halten, muß der Heizer die Feuerleistung stets der Dampfleistung anpassen. Ein Maß für die Feuerleistung im Vergleich zur Dampfleistung sind die Schwankungen des Dampfdrucks. Fällt der Druck, dann ist die Feuerleistung zu klein. Steigt der Druck, dann ist die Feuerleistung zu groß. Zur Beurteilung der Feuerleistung ist die absolute Höhe des Drucks verhältnismäßig unwichtig, denn man braucht zur Erzeugung von 1 kg Dampf von 15 atü 620 kg/cal., von 20 atü 623 kg/cal., beide bezogen auf 50° Speisewassertemperatur. Bei gleichbleibender Dampfleistung ergibt sich also durch die geringe Feuermehrleistung von nicht ganz ½% schon die erhebliche Dampfsteigerung von 5 at. Das entscheidende Kennzeichen, ob die Feuerleistung der Dampfleistung entspricht, ist nicht die Absoluthöhe des Drucks, sondern sein Streben zu steigen oder zu fallen. Ist der Druck durch eine vorübergehende Lastspitze abgefallen, so läßt sich der Druckabfall sofort beheben durch geringes Steigern der Feuerleistung, etwa durch kurzes Oeffnen des Rauchgasschiebers. Bei dauernd vermehrter Dampfleistung hingegen ist eine Drucksteigerung nur durch dauernde Feuermehrleistung herbeizuführen, etwa durch Erhöhen der Brennstoffschicht. Da ein gewöhnliches Manometer nur die Augenblickshöhe des Drucks angibt, lassen sich daraus noch keine Schlüsse ziehen, wie die Feuerführung zu handhaben ist, denn ein Druckabfall kann eine vorübergehende oder eine dauernde Steigerung der Dampfleistung als Ursache haben. In beiden Fällen wird der Heizer geneigt sein, durch andauernd stark erhöhte Feuerleistung den Dampfdruck wieder zum Steigen zu bringen. Das ist richtig, wenn eine dauernde Steigerung der Dampfleistung Ursache des Druckabfalles war, – ist falsch, wenn eine vorübergehende Steigerung Grund ist, weil dann kurzzeitige Feuermehrleistung schon genügt hätte. Textabbildung Bd. 339, S. 106 Bild 2. Temperaturwächter. Die Anzeige mit dem gebräuchlichen Manometer, das eine kleine Skala und langsames Zeigerspiel hat, ist daher unvollkommen und schuld daran, daß die Drucklinie fast aller von Hand gesteuerten Kessel stark pendelt. Daher hat die Hartmann & Braun A.G. einen Druckstrebungszeiger gebaut, der, auf der Grundlage eines Manometers arbeitend, alle Richtungsänderungen des Drucks mitmacht und an einem Leuchtbild ansagt, ob der Druck steigt oder fällt. Im einzelnen arbeitet der Druckstrebungszeiger wie Bild 1 zeigt: Die Achse eines Manometers trägt einen Kontaktarm k, der mit geringem Spiel zwischen den Zinken a und b einer Kontaktgabel steht. Die Kontaktgabel kann der vollen Drehung der Manometerachse folgen, wird aber durch eine Schleiffeder f leicht gebremst. Strebt der Druck nach oben, dann legt sich der Kontaktarm an den Kontaktzinken a an und schaltet ein Leuchtzeichen „Druck steigt“ ein. Strebt der Druck nach unten, dann legt sich der Kontaktarm an den Kontaktzinken b und schaltet ein Leuchtzeichen „Druck fällt“ ein. Verharrt der Druck längere Zeit auf gleicher Höhe, dann löst sich der Kontaktarm k und schwebt frei zwischen den Zinken der Kontaktgabel. Beide Leuchtzeichen sind ausgeschaltet. Durch diesen Druckstrebungszeiger wird dem Heizer angezeigt, nach welcher Richtung der Dampfdruck strebt und ihm somit eindeutig klargemacht, wie das Feuer zu führen ist. Vor allen Dingen wird zweckloses Steigern der Feuerleistung unterlassen, wenn das Leuchtschild angibt, daß der Druck bereits wieder steigt, und umgekehrt läßt dauerndes Fallen des Drucks erkennen, daß die Feuerleistung zu gering ist. Mit dem Druckstrebungszeiger ist ein wichtiger Helfer für sichere Feuerführung geschaffen. Textabbildung Bd. 339, S. 107 Bild 3. Signaltafel. Textabbildung Bd. 339, S. 107 Bild 4. Kondensationsgefäß. Temperaturwächter. Die Bildung von Entzündungsherden in Kohlenbunkern ist eine Gefahr, deren Verhütung besondere Maßnahmen verlangt. Einerseits müssen die Thermometer, die auf die Temperaturerhöhung hinweisen sollen, durch die ganze Masse des Staubes verteilt sein, andererseits würde eine Häufung von gleichartigen Thermometern weder übersichtlich noch betriebssicher sein, vom Kostenpunkt ganz abgesehen. Für solche Zwecke baut deshalb die Hartmann & Braun A.G. einen besonderen Temperatur-Wächter, der zusammen mit Widerstands-Thermometern arbeitet. Von diesen Thermometern sind etwa 5 bis 12 im ganzen Raum des Staubbunkers verteilt. Je nach der Höhe des Bunkers sind sie 2–7 Meter lang. Sie werden an der Bunkerdecke in staubdicht schließenden Kugelpfannen aufgehängt. Ihre Beweglichkeit bewirkt, daß sie den oft sehr starken seitlich schiebenden Kräften der Staubmassen ohne Beschädigung nachgeben können. Sämtliche Thermometer sind durch einen Umschalter mit einem Kreuzspul-Meßgerät verbunden. Der Umschalter wird durch einen Motor ständig langsam gedreht und bringt dadurch der Reihe nach alle Thermometer mit dem Meßgerät in Verbindung. (Bild 2.) Jede einzelne Meßstelle kommt also gleichmäßig in Zeitabständen von einigen Minuten zur Unterbrechung. Das Kreuzspul-Meßgerät besitzt einen Grenzkontakt für die höchst zulässige Temperatur. Steigt die Temperatur im Bunker an irgendeiner Stelle über das zulässige Maß, so schließt der Grenzkontakt einen Signalstromkreis. An der Uebersichtstafel (Bild 3) fällt die Fallklappe der betreffenden Meßstelle, und ein Lärmsignal ertönt. Dadurch wird angezeigt, in welchem Bunker und an welcher Stelle sich ein Entzündungsherd zu bilden droht. Textabbildung Bd. 339, S. 108 Bild 5. Schema des Wasserstandfernzeigers. Wasserstandfernzeiger. Das an der Obertrommel sitzende Wasserstandglas eines Großkessels liegt etwa 5 bis 10 m über Kesselflur. In dieser Höhe ist selbst bei genügender Beleuchtung der Wasserstand nur schlecht abzulesen. Da die neuzeitlichen Kessel eine äußerst hohe Verdampfleistung haben, fällt der Wasserstand sehr rasch, wenn einmal die Speisung aussetzt. Die Beobachtung des Wasserstandes ist also nicht nur umständlicher, sondern auch bedeutungsvoller geworden. Um dem Heizer die Prüfung des Wasserstandes zu ermöglichen, mußte daher eine Einrichtung geschaffen werden, die es gestattet, den Kesselwasserstand unmittelbar am Arbeitsplatz des Heizers abzulesen. Für manche Fälle wurde außerdem noch verlangt, daß die Schwankungen des Wasserstandes fortlaufend aufgezeichnet werden, um das rechtzeitige Speisen der Kessel oder das zuverlässige Arbeiten des Speiseapparates prüfen zu können. Allen diesen Anforderungen entspricht der H & B-Wasserstandfernzeiger, bei dem der schwankende Kesselwiderstand verglichen wird mit einem stets gleichbleibenden Wasserstand. Als Vergleichsgerät für die Wasserstände wird die H & B-Ringwaage benutzt. Im einzelnen arbeitet der Wasserstandfernzeiger wie folgt: An der Obertrommel des Kessels wird ein Kondensationsgefäß angebaut, wie es Bild 4 zeigt. Dieses Kondensationsgefäß ist immer bis an den Ueberlauf mit Kondenswasser gefüllt, da stets Dampf kondensiert (Bild 5.) Das überschüssige Kondenswasser fließt über den Ueberlauf in die Obertrommel zurück; der Kondenswasserspiegel ist also stets gleich hoch. Zum vergleichweisen Messen dieses festen Kondenswasserstandes mit dem schwankenden Kesselwasserstand dient eine H & B-Ringwaage. Das ist ein leicht drehbar gelagertes Ringrohr aus Stahl, zur Hälfte mit Quecksilber gefüllt. Der freie Raum oberhalb des Quecksilbers ist durch eine Scheidewand in zwei Kammern getrennt. Stehen beide Kammern unter gleichem Druck, so steht die Ringwaage in der Grundstellung und wird in dieser Stellung durch das am Ringrohr befestigte Gegengewicht gehalten. Einseitiger Ueberdruck in einer Kammer verschiebt das Quecksilber; dadurch wird das Ringrohr einseitig belastet. Es dreht sich so weit, bis das ausschwingende Gegengewicht das Gewicht der einseitig verschobenen Quecksilbersäule wieder ausgleicht. Um nun mit der Ringwaage den schwankenden Kesselwasserstand zu messen, führt man in die neue Kammer eine Leitung vom Kondensgefäß, in die andere Kammer eine Leitung vom tiefsten Punkt der Obertrommel. Auf die Quecksilberfüllung wirkt also – unabhängig vom statischen Dampfdruck, der auf beiden Seiten gleich ist! – der Höhenunterschied der beiden Wasserspiegel. An der Skale der Ringwaage kann dann der jeweilige Wasserstand abgelesen werden. Durch rote Striche macht man den höchsten und niedrigsten Wasserstand noch besonders kenntlich. Textabbildung Bd. 339, S. 108 Bild 6. Wasserstandfernzeiger. Die Ringwaage kann an beliebiger Stelle unterhalb der Obertrommel angeordnet sein. Bild 6 zeigt ein Kesselsteuerpult mit einem Wasserstandfernzeiger dahinter. Will man den Kesselwasserstand aufzeichnen, so wird statt der anzeigenden eine schreibende Ringwaage eingebaut, wobei die Wasserstandschwankungen auf einem ablaufenden Papierstreifen aufgeschrieben werden. Sowohl anzeigende als auch schreibende Ringwaagen können mit einem elektrischen H & B-Fernsender ausgerüstet werden, der die gemessenen Werte auch an entferntliegenden Ort, ins Betriebbüro, zur Kesselwarte usw., überträgt.