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Verfahren zur Bestimmung- des Versalzungsgrades bei Dampfturbinen
Es wurden vielfach Beobachtungen gemacht, daß im Innern von Dampfturbinen, insbesondere
von Hochd#uckturbinen, eine Verlegung der Querschnitte durch Salze auftritt. Da
eine solche Versalzung jedoch in allen Fällen den Wirkungs,-Tad und dieWirtschaftlichkeit
der Anlage herabsetzt, in schwereren Fällen aber auch zu einer Störung des Betriebes
und sogar zu schweren Beschädigungen der Turbinenanlagen führen kann, liegt die
Aufgabe vor, den Versalzungsgrad in geeigneter Weise zu messen. Man hat dies 'bisher
meist in der Weise versucht, daß man die im Innern der Turbine entstehenden Anstauungen
infolge Verlegung der Querschnitte dadurch zur Anzeige 'bringt, daß hoch-empfindliche
Manometer oder Differentialmanometer am Innenraum der Turbine angeschlossen werden.
Der Vergleich der gemessenen Druckdifferenzen mit einer für verschiedene Druck-
und Temperaturbereiche aufgestellten Tabelle läßt sodann erkennen, ob. Versalzung
vorliegt. Durch t>
bestimmte Grenzwerte kann man einen Gefahrenzustand abgrenzen.
Diese Methode hat aber den Nachteil, daß sie sehr ungenau ist, denn es genügt nicht,
allein die Belastung festzustellen, sondern eine Verengung des Querschnittes ist
dann vorhanden, wenn die zu einem bestimmten Dampfdruck zugeordnete Dampfmenge -,nicht
mehr durch die Schaufeln hindurchströmen kann.
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Zur Feststellung einer Vers-alzung hat man deshalb die beiden Meßgrößen
deraxt auf Anzeigeinstrumente Übertragen, daß im unversaJzen,en Zustand der Turbine
die Zeiger der übereinander angeordneten Druck- und Mengenanzeigeggeräte bei jeder
Belastung der Turbine genau aufeinander einspielen. Tritt V',ersalzung ein, dann
bleibt der Zeiger des Mengenmessers hinter jenem des Druckmessers zurück. Aus, der
Größe des Abstandes der beiden Zeig-er kann man Schlüsse auf den Versalzungsgrad
ziehen.
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Die beschriebene Methode hat jiedoch den Nachteil, daß man die Größe
der Versalzung zahlenmäßig nicht unmittelbar ablesen kann, da für einen gleich hohen
Versalzungszustand der Abstand der beiden Zeiger nicht über ZD
die
ganze Skala -leichbleibt, sonde#ii sich I I mit dem Ausschlag ändert. Es ist demnach
erforderlich, da13 für jeden Punkt der Skala die Abhängigkeit des Zeigerabstandes
vom Versalzungsgrad festgestellt wird. Zur Ermittlung des #"ersalzui-iI-s-rades
muß man mit dem abgelesenen Zei-erabstand in die I II zum betreffenden Ausschlag
gehörige Kurve gehen.
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Bekannt ist es auch -. in einem zur Dampfturbin#e parallel geschalteten
Gehäuse mittels üingesetzter Blenden den Druckverlauf in der Turbine nachzubilden
und durch ein an der Meßstelle zwischen Turbine und Nachbildungsgehäuse eingeschaltetes
Manomet#er Drucktinterschiede, welche infolge der Versalzung auftreten, festzustellen.
Auch diese Anordnung hat den, Nachteil der Ungenauilkeit, da es schon mit Rücksicht
auf die Unleichförmigkeit der Außentemperatur schwierig ist -, in dem parallel geschalteten
Gehäuseden Druckverlauf in der Turbine wirklich genau nachzubilden. Dazu kommt,
daß die jeweilige Nachbildung immer nur für die Turbine gilt, mit der sie gerade
verbunden ist. Schließlich muß bei der bekannten Anordnung die Meßapparatur in unmittelbarer
Nähe der DampfturbLie angeordnet werden, wenn nicht lange, wiederum Meßungenauigkeiten
bedingende Rohrleitungen zwischen Turbine und Nachbildungsgebäuse in Kauf genommen
werden sollen. Es ist dadurch nicht möglich, die Meßwerte auch zu einer Beobachtungsstelle
zu übertragen, welche von der Dampfturbine entfernt lieg,t. Demgegenüber hat die
Erfindung den Vorteil einer großen Genauigkeit, ein es leichten Einbaues der Meßapparatur
infolge der Möglichkeit, die Meßeinrichtung an bereits vorhandene Druck- und Mengenmesser
anzuschließen; endlich ermöglicht sie die übertragung der Meßwerte an räumlich beliebig
wählbare Beobachtiiiigsstellen. Erreicht wird dies dadurch, daß der Versalztingsgrad-,
der bei-Spiels-,veise in Prozenten der Querschnittsfläche- ausgedrückt -wird -.
dadurch direkt zur Anzeige gebracht wird, daß mail mittels Quotientenmeßgeräten
die Beziehung, welche n#I-schen dem Dampfdruck an der Verbraucherstelle und
der jeweiligen Dampfmen.-e besteht-, zur Darstellung brin - t.
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Als Grundlage dient hierbei die folgende Formel:
Darin bedeuten P den Radkammerdruck, JI die Dampfmen '-e -, a, und
b Konstanten.
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Den Verlauf des Radkammerdruckes bei radialbeaufschlagten Höchstdruckturbinen
zeigt Fil-. i. Als Abszisse ist die Dampfmenge. als Ordinate der Dampfdruck aufgetragen.
Die Kurven für unversalzte und ver salzte Maschinen lassen sich annähernd durch
Geraden ersetzen, welche sich an einem Punkte schneiden; wie ans der Figur hervorgeht,
liegt der Schnittpunkt dei einzelnen Geraden so nahe am Schnittpunkt der Koordinatenachse,
daß die sich daraus ergebenden ,creriii-en Werte von a und b. oft verna(-h-I
l# lässig#t werden, können.
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Einige zur direkten Anzeige des Versalzun-s-rades geeignete Schaltun-en
sind in 1 27'
In I' I' b
den 17i-. 2 bis 5 schematisch
dargestellt. In Fi-. 2 wird zur Anzei-c ein Kreuzspulgerat in Bruckenschaltung benutzt.
Der veränderliche Widerstand M wird durch ein Mengenmeßgerät, das die durchströmende
Dampfmenge mißt, der veränderliche Widerstand/; durch ein Druckmeßgerät. das den
Druck an der Verbraucherstelle feststellt, 1)cciiiflul')t. a und b sind feste
Widerstände, deren Werte entsprechend den Größen a, und b. die in
der oben an-e-ebenen Gleichun- vorkommen, I I C
gewählt werden. Die Bestimmung
dieser Werte geschieht durch Eichung. Die übrigen Brückenwiderstände sind mit 1.
2, 3 und 4. die Stromquelle mit 5 und das Kreuzspulgerät mit K bezeichnet.
Da die Ptink-te6 und 7, 8 und 9 sowie io und i i paarweise
gleiches Potential besitzen, kann die Brücke vereinfacht werauch entsprechend Fi--.3
den. Die Beziehun-eii haben die -leichü Bedeutung wie in der Fig. 2. Das Kreuzspul-Z,
gerät brin', -t in beiden Fällen den Quotienten
zur Anzeige. Selbstverständlich kann die Schaltung bei Anwendung eines Kreuzspulgerätes
noch andere zweckmäßige Ausbildungen erhalten, da die ange I - ebenen Schal
-tun,-smöglichkeiten nur als Beispiele zu b#etrachten sind.
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Die Messung des Versalzun-sgrades kann auch durch selbsttätige Kompensation
in Brückenschaltun- erfolgen. Fig. 4 zeigt sehematisch eine Möfflichkeit der selbsttätigen
Kompensation. Die linke Brücke enthält den entsprechend den wechselnden Mengen veränderlicheii
Widerstand .11, den Justierwiderstand b und die festen Widerstände i und
2. Die Richtbrücke setzt sich aus dem veränderlichen Widerstand A der von den Druckänderun-en
abbängig ist, dem Justierwiderstand a, und den festen Widerständen # und 4 zusammen.
In der Diagonale der ZD Richtbrücke befindet sich ein fester Widerstand IV. Die
linke Brücke weist einen Potentionietenviderstand R auf, der über ein Galvailometer
G mit dem Punkt 12 verbunden ist. je nachdem, ob das Galvanometer nach rechts
oder nach links ausschlä - t -. wird der Schleifkontakt auf dem Potentiometerwiderstand
verschoben
und das Gleichgewicht in der Gesaintanordnung hergestellt. Die Stellung des Schleifkontaktes
ist ein Maß für den Versalzungsgrad. Die Stromquelle ist wieder mit 5 bezeichnet
und in der üb-
lichen Weise angebracht. Da die Punkte 6
und
7, 8 und 9 sowie io und i i wieder paarweises gleiches Potential zeigen,
so kann die Brückenanordnung auch entsprechend Fig. 5 vereinfacht werden.
Die Bedeutung der Beziehungen ist die gleiche wie in Fig.4. Auch die Art der Arbeitsweise
ändert sich nicht. Es werden lediglich Leitungsverhindungen und feste Widerstände
gespart. Auch diese-Kompensationsschaltungen sind inannigfacher Verwendung fähig,
ohne daß dadurch grundsätzliche Änderungen des Meßprinzips eintreten.
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Falls an der Mengenmeßstelle Druckschwankungen auftreten, muß geimäß
weiterer Ausbildung des Verfahrens die Ant zeige dadurch berichtigt werden, daß
der Einiluß der Druckschwankungen auf die Mengenmessung mittels an sich bekannterDruckberichtigungsanchrdnungen
kompensiert wird, so daß die Größe des veränderlichen Widerstandes M in den Schaltungen
nach Fig. 2 bis 5 ein Maß für die diuckberichtigte Menge ist. Temperaturänderun--en
-ehen in die Mengen- und Druckmessung am Innenraum der Turbine gleichsinnig ein,
so daß eine besondere Temperaturkorrektur sich im allgemeinen erübrigt.
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Die vorher beschriebenen Schaltbilder sind schematische Darstellungen.
Selbstverständlich können zur Änderung der Empfindlichkeit und Angleichung an gegebene
Verhält.' nisse Vorwiderstände und Nebenwiderstände sowie andere Maßnahmen Verwendung
finden.