Elektrische Temperaturkontrolle in Dampfkesselbetrieben. Von G. Quaink, Charlottenburg. QUAINK: Elektrische Temperaturkontrolle in Dampfkesselbetrieben. Leistungen, wie sie Dampfkessel und Dampfmaschinen bei Abnahmeversuchen aufweisen, sind im Dauerbetriebe nur zu erreichen, wenn dafür gesorgt wird, daß Kessel und Maschine unter den gleichen günstigen Bedingungen arbeiten. Diese lassen sich aber nur bei einer regelmäßigen Kontrolle aller dafür in Betracht kommenden Größen einhalten. Brennstoffwägungen, Speisewassermesser, Rauchgasprüfer und vor allen Dingen auch Temperaturmeßgeräte sind hierfür ebenso wichtig wie Wasserstandsgläser und Dampfdruckmesser. Besonders nachdrücklich ist durch den Krieg darauf aufmerksam gemacht worden, daß eine regelmäßige Ueberwachung im Dampfkesselbetriebe notwendig ist. Kohlenknappheit infolge verminderter Förderung und erhöhte Kohlenpreise zwingen dazu, die in dem Brennstoff enthaltene Energie möglichst auszunutzen. Das ist aber nur möglich, wenn man dem Heizer ein Meßinstrument in die Hand gibt, mit dem er in jedem Augenblick feststellen kann, ob die in der Feuerung erzeugte Wärme durch Dampferzeugung nutzbar gemacht wird oder ungenutzt durch den Schornstein entweicht. Dringend notwendig wird ein solches Instrument dann, wenn erfahrene und eingearbeitete Heizer eingezogen und durch ungeübte Leute ersetzt sind. Einen zuverlässigen Anhalt, ob die in der Feuerung erzeugte Wärme möglichst vollkommen von dem Dampfkessel aufgenommen wird, gibt eine Beobachtung der Temperatur von abziehenden Feuerungsgasen an der Stelle, wo sie den Kessel verlassen, also im Fuchs. Würde zwischen dem Kessel und den Heizgasen ein vollkommener Wärmeaustausch stattfinden können, so müßte die Temperatur der Abgase gleich der Dampftemperatur sein. Da jedoch der Wärmeaustausch nur unvollkommen ist, so ist sie stets höher und das um so mehr, je unvollkommener die Wärme durch den Kessel aufgenommen wird. Erfahrungsgemäß wird die Wärme der Feuerung am besten ausgenutzt, wenn die Temperatur der Abgase 50° C über der Dampftemperatur liegt. Ausnahmen sollten nur vorkommen, wenn die festgestellte Abgastemperatur nicht ausreicht, günstige Zugverhältnisse im Schornstein herbeizuführen. Da sich bei einer gegebenen Anlage bald bestimmen läßt, in welchem Verhältnisse die Abgastemperatur zur Dampftemperatur stehen muß, so reicht eine Messung der Abgastemperatur aus, um dem Heizer zu zeigen, ob seine Regelung der Feuerung wirtschaftlich vorteilhaft ist. Ist es ihm nicht mehr möglich, bei einer vorgeschriebenen Abgastemperatur den nötigen Dampfdruck oder die verlangte Temperatur des überhitzten Dampfes zu halten, so weist dies darauf hin, daß die Leistungsfähigkeit des Kessels, zum Beispiel infolge von Kesselsteinbildung, herabgegangen ist. Wenn auch das Messen der Abgastemperatur allein schon für den Heizer gute Anhaltspunkte gibt und dem Betriebsleiter eine Ueberwachung des Heizers ermöglicht, so empfiehlt es sich doch, die gesamten Wärmevorgänge der Kessel- und Maschinenanlage dauernd zu beobachten und auch zum Beispiel die Temperaturen des Speisewassers, des überhitzten Dampfes, Kondensator- und Ekonomiser-Temperaturen usw. regelmäßig festzustellen oder registrieren zu lassen; denn wirklich wertvolle Einblicke in die Wärmevorgänge lassen sich nur aus regelmäßig vorgenommenen Beobachtungen oder aus Registrierkurven gewinnen. Für diese Zwecke sind elektrische Temperaturmeßgeräte am besten geeignet, weil man mit ihnen Messungen an allen beliebigen Stellen vornehmen kann, auch an solchen, die während des Betriebes unzugänglich sind, weil das Ablesen des Temperaturgrades nicht am Thermometer selbst zu erfolgen braucht, sondern Fernmessungen möglich sind, und weil es leicht ist, neben der Anzeige von Temperaturwerten auch selbsttätig Aufzeichnungen in Form von Kurven zu erhalten. Man benutzt in Dampfkesselbetrieben entweder thermo-elektrische Pyrometer, wie sie zum Beispiel für Temperaturmessungen im Fuchs durch die Normen für Leistungsversuche usw. vorgeschrieben sind, oder Widerstandsthermometer. Mit Thermoelementen mißt man bekanntlich eine Temperatur dadurch, daß man die Lötstelle zweier an einem Ende miteinander verbundenen Drähte der zu messenden Temperatur aussetzt und die freien Enden über ein Meßinstrument kurzschließt, mit dem man die thermoelektrische Kraft des Elementes mißt. Da diese gesetzmäßig von dem Unterschiede der Temperaturen abhängig ist, die an der Lötstelle und an den freien Enden der Drähte vorhanden sind, so kann man die Skala des Instrumentes nach Celsiusgraden teilen, wenn sich die freien Enden der Elementdrähte dauernd in derselben Temperatur befinden. Das ist aber in Dampfkesselbetrieben gewöhnlich leicht zu erreichen. Textabbildung Bd. 332, S. 70 Abb. 1. Thermoelemente mit offenem mit geschlossenem Eisenschutzrohr Textabbildung Bd. 332, S. 70 Abb. 2. Widerstandsthermometer zum Einschrauben in Rohrleitungen Als Thermoelemente zum Messen höherer Temperaturen benutzte man früher mit Vorliebe solche aus Edelmetallen. In der letzten Zeit hat jedoch die Reindarstellung von nicht edlen Metallen derartige Fortschritte gemacht, daß man in Dampfkesselbetrieben nicht mehr auf die teueren Platinmetalle angewiesen ist. Man verwendet für Temperaturen bis 550° C, also für Messungen in gesättigtem oder überhitztem Dampf usw., Thermoelemente aus Kupfer und Konstantan, für Temperaturen bis 900° C Elemente aus Eisen und Konstantan, bis 1100°C solche aus Nickel und Nickelchrom (DRP. der Siemens & Halske A.-G. Wernerwerk). Bei den ersteren ist der Konstantandraht mit Asbest isoliert und von einem dünnen, an einem Ende geschlossenen Kupferrohr umgeben, mit dessen Boden er verlötet ist. Kupferrohr und Konstantandraht werden entweder unmittelbar bis zu den Klemmen des Meßinstrumentes geführt oder in einer besonderen Anschlußdose mit den Zuleitungen zum Instrument verbunden. Mit Hilfe einer zu jedem Element gelieferten Verschraubung läßt sich dieses in Rohrleitungen, Gefäßen usw. so befestigen, daß es bis zu einer gewünschten einstellbaren Tiefe eintaucht. Bei den Thermoelementen aus Eisen und Konstantan sowie Nickel-Nickelchrom sind die beiden Metalldrähte an einem Ende miteinander verlötet, durch einen Asbestschlauch gegeneinander isoliert und gemeinsam in ein Rohr aus Quarzglas eingebaut. Das Quarzrohr schützt man entweder durch ein unten, offenes, kurzes oder durch ein längeres, unten geschlossenes Eisenrohr (Abb. 1). Die Rohre endigen in einen wasserdichten, metallenen Anschlußkopf, in dem die Elementdrähte mit den Zuleitungen zum Meßinstrument verbunden werden. Die Elemente mit ihren Schutzrohren lassen sich leicht so, zum Beispiel in den Fuchs, einfügen, daß sich die Lötstellen in den strömenden Rauchgasen befinden. Abgesehen von dem niedrigeren Preise haben die Elemente aus nicht edlen Metallen vor den Platinelementen den Vorzug, daß sie sich leicht durch Drähte aus demselben Stoffe verlängern lassen, wenn die freien Enden in der Anschlußdose oder im Anschlußkopf in einem Bereich mit wechselnder Temperatur liegen. Dazu kommt, daß die thermoelektrische Kraft dieser Elemente erheblich größer ist als diejenige der Edelmetallelemente. Man kann deshalb elektrisch weniger empfindliche, also billigere, einfach und kräftig gebaute Meßinstrumente als Temperaturzeiger verwenden und erreicht trotzdem immer noch eine größere Meßgenauigkeit, als man sie für derartige Betriebsmessungen verlangen muß. Für Messungen in Dampfkesselbetrieben sind aber auch die elektrischen Widerstandsthermometer durchaus geeignete Meßgeräte. Man mißt mit ihnen den elektrischen Widerstand eines dünnen Metalldrahtes, den man an die Meßstelle bringt und mit einem Meßinstrument, einer Stromquelle und unveränderlichen Vergleichswiderständen so zusammenschaltet, daß der Ausschlag des Instrumentzeigers dem Widerstände entspricht. Da dieser Widerstand zu der Temperatur des Drahtes in gesetzmäßigen Beziehungen steht, teilt man die Instrumentskala nach Temperaturgraden. Textabbildung Bd. 332, S. 70 Abb. 3. Schalttafel mit Temperaturzeiger (oben) Druckknöpfen (unten) und Regler (in der Mitte) Das einzelne Widerstandsthermometer besteht aus einer Spirale feinen Platindrahtes, die in Quarzglas eingeschmolzen und durch ein Metallrohr geschützt ist (Abb. 2). Die Enden des Drahtes sind mit freiliegenden oder wasserdicht abgedeckten Klemmen verbunden, von denen Anschlußleitungen zu dem Temperaturzeiger führen; diesen kann man beliebig weit von der Meßstelle entfernt aufstellen. Während bei thermoelektrischen Pyrometern die Thermoelemente gleichzeitig Stromquelle sind, bedürfen die Widerstandsthermometer einer besonderen Stromquelle, für die jedoch einige Trockenelemente ausreichen. Beide Einrichtungen bieten aber den Vorteil, daß man nicht für jedes Element oder jedes Widerstandsthermometer einen besonderen Temperaturzeiger braucht, sondern daß einer für mehrere Thermometer oder Pyrometer ausreicht. Man ordnet ihn in diesem Falle auf einer Schalttafel (Abb. 3) an und darunter eine Reihe von Druckknöpfen, durch die man Schalttasten in Tätigkeit setzen kann. Drückt man einen Knopf, so wird dadurch mit dem Temperaturzeiger ein bestimmtes Element oder Thermometer verbunden, dessen Aufstellungsort auf einem Täfelchen neben dem Druckknopf genau bezeichnet ist. An dem Temperaturzeiger bleibt die gewünschte Angabe so lange sichtbar, bis man entweder einen anderen Knopf oder eine besondere Auslösetaste drückt, die dann jede Verbindung zwischen dem Temperaturzeiger und den Thermometern aufhebt. Man kann also zum Beispiel auch die Temperaturangaben einer besonders wichtigen Meßstelle dauernd anzeigen lassen, während man Ablesungen der übrigen Temperaturen nach Bedarf oder zu bestimmt vorgeschriebenen Zeiten vornimmt. Verwendet man an Stelle oder neben den Temperaturzeigern registrierende Instrumente (Abb. 4), die die Temperatur nicht nur anzeigen, sondern auch gleichzeitig registrieren, so gewinnt man dadurch den Vorteil, daß man den Gang der Temperatur an bestimmten Stellen genauer verfolgen und daraus sichere Schlusse auf das Arbeiten der gesamten Anlage sowohl als auch der Bedienung ziehen kann. Textabbildung Bd. 332, S. 71 Abb. 4. Registrierender Temperaturzeiger