Fig. 13. Schaufelungsraum in der Dampfturbinenabteilung der A.-G. Brown Boveri & Co. in Baden (Schweiz). 8. April 1905. gerüstet, das unter dem Einfluß eines Regulators steht. Außerdem ist noch ein Sicherheitsregler eingebaut, der auf die Haupteinströmung einwirkt und sie selbsttätig absperrt, sobald die regelrechte Umlaufzahl um etwa 15 vH überschritten wird. Dadurch ist der Gefahr des Durchgehens der Turbine nach Möglichkeit vorgebeugt. Die Regelung ist ganz vorzüglich. Keine Kolbenmaschine reguliert so schnell und mit so geringen Umdrehungsschwankungen wie die Dampfturbine. Der Grund dafür ist bekanntlich der, daß die Turbine eine reine Drehbewegung ausführt, daher weder die dem Kurbelmechanismus eigentümlichen periodischen Geschwindigkeitsschwankungen und ungleichen Kraftübertragungen kennt, noch auch den Nachteil der Kompression in bezug auf den Ungleichförmigkeitsgrad. Sodann aber kommt bei der Turbine noch vor allem in Betracht, daß der Dampf in Bruchteilen einer Sekunde durch alle Räder hindurchgeströmt ist, während es bei einer drei- oder vierzylindrigen Dampfmaschine immerhin einige Sekunden währt, bis der unter dem Einfluß des Regulators eingeführte Dampf durch die Zylinder gelangt ist. Als Geschwindigkeitsregulator wird der Hartungsche Federregler mit zwei in wagerechter Ebene ausschlagenden Gewichten benutzt. Sein Unempfindlichkeitsgrad ist infolge der nahezu entlasteten Gelenke und der daher geringen Eigenreibung sehr klein, zumal hier die Verstellkraft nur auf das Steuerventil eines Hülfsmotors (Servomotors) einzuwirken hat und der Regler selbst durch ein besondres, von der Turbinenwelle bewegtes Gestänge in stete kleine Schwingungen versetzt wird, um die Reibung der Ruhe auszuschalten. Bekanntlich wird durch die Regulierung eine pulsierende Dampfeinströmung herbeigeführt. Bei den hier zur Erörterung stehenden großen Turbinen wird das Einlaßventil etwa 150 mal in der Minute auf und ab bewegt. Der Dampf tritt also in ebensovielen Absätzen oder Stromstößen, entsprechend den Füllungen einer Kolbenmaschine, in die Turbine ein. Bei kleinen Turbinen steigt diese Zahl bis auf 250. Sieht man von der vermehrten Drosselung ab, die bei der Turbine mit der Verkürzung der Einströmzeit verbunden ist, so hat. dem Erfinder offenbar die Ventildampfmaschine vorgeschwebt, deren Einlaßventile an jedem Zylinder bei 75 bis 125 Umläufen der Schwungradwelle insgesamt 150- bis 250 mal in der Minute öffnen. Die Brown, Boveri-Parsons-Turbine ist wegen ihrer guten Regulierbarkeit ganz besonders für den Antrieb parallel zu schaltender Drehstromerzeuger geeignet; fallen doch die sattsam bekannten Uebelstände fort, die bei so manchen Kolbenmaschinen sowohl während dieses Schaltvorganges als auch nachher im Betriebe zutage getreten sind. Bei Turbinenantrieb ist weder das Pendeln noch das Ausdemtritt-Fallen zu befürchten. Erleichtert wird das Parallelschalten freilich auch durch die besondre Bauart des umlaufenden Magnetfeldes usw. der Drehstrommaschinen jener Fabrik. Das vom Regulator beeinflußte Einlaßventil wirkt bis zur Höchstleistung der Turbine, d. h. bis 6000 KW = rd.9700 PS;. Um für vorübergehende Fälle eine noch größere Leistung, und zwar bis zu etwa 10000 PS, zu erzielen, z. B. bei plötzlich auftretenden Ueberlastungen während der Vorbereitungszeit für das Einschalten eines neuen Maschinensatzes, ist ein besondres Umleitventil eingebaut 1), das den Frischdampf auch unmittelbar in die Mitteldruckstufe einführt. Es dient auch, wie schon erwähnt, bei etwaigem Versagen der Kondensation dazu, die Minderleistung der dann mit Auspuff arbeitenden Turbine auszugleichen. Die dadurch erzeugte Mehrleistung ist natürlich mit einem höhern spezifischen Dampfverbrauch verbunden, da, ganz abgesehen von dem Fortfall der Kondensation, durch diese Beaufschlagung ein Rückstau für die rückwärtigen Hochdruckstufen verursacht wird. Die Benutzung dieses Aushülfeventiles soll deshalb auch auf Notfälle beschränkt bleiben. Immerhin bildet es ein wertvolles Sicherheitsmittel, zumal hier im Eisenbahnbetriebe. 1) Vergl. Z. 1904 S. 1440. Brown, Boveri & Co. haben auch eine bel Ueberlastungen selbsttätig wirkende Frischdampfzuführung für die der ersten Hochdruckstufe folgenden Druckstufen ersonnen; vergl. fhr Schweizer Patent Nr. 25439 vom Jahre 1902. Mit der Leistung von 10000 PS, stellen die St. OuenTurbinen die zurzeit größten Ausführungen dar. Brown, Boveri & Co. haben jetzt eine Turbine von regelrecht 6000 KW Leistung in Bestellung, die bis auf rd. 12000 PS; gesteigert werden kann. Wie stellt sich nun der Dampf- und Kohlenverbrauch? Beide Werte hängen wie bei der Kolbenmaschine in erster Linie von der Höhe der Expansion ab; diese kann hier nun sehr weit getrieben werden, da ihr absoluter Enddruck sich bis auf die Kondensatorspannung herabmindern läßt. In der 5000 KW-Turbine ist sie bei Vollbelastung und je nach dem Grade der Luftverdünnung des Kondensators eine nicht weniger als 100- bis 120 fache, überragt somit die bei guten neuzeitlichen Dampfmaschinen üblichen Werte um das etwa 5- bis 6 fache. Die Turbine kann eben das Expansionsgebiet zwischen der absoluten Nallinie und der Atmosphärenlinie viel weiter ausnutzen, als die Kolbenmaschine es vermag, wenn deren Niederdruckzylinder und Steuerteile in den praktisch noch zulässigen Grenzen verbleiben sollen. Gerade dadurch aber wird der Turbine bei großer Einzelleistung mindestens die wirtschaftliche Ebenbürtigkeit in bezug auf Dampf- und Kohlenverbrauch gesichert, zumal bei ihr wechselnde Temperaturen der Einzelteile, daher Kondensationsverluste, nicht auftreten und zudem von der Dampfüberhitzung ausgiebigster Gebrauch gemacht werden kann. Im allgemeinen wird die letztere auf 100 bis 150° über die Temperatur des gesättigten Dampfes getrieben, bei einem Kesseldruck von gewöhnlich 12 at 11). Bei Leerlauf vollzieht sich die Expansion des Dampfes naturgemäß nur in einem Teile der Räder; die übrigen Räder laufen hierbei leer mit, aber im Vakuum, so daß sie verhältnismäßig, wenig Widerstand verursachen. Der Eigenwiderstand der Turbine ist gering; ihre Walze und Welle drehen sich z. B. nach Abstellen des Frischdampfes - je nach dem Vakuum noch 20 bis 30 Minuten lang, ehe sie zum Stillstand kommen. Brown, Boveri & Co., denen ich auch die Unterlagen zu den Figuren 1 bis 7 sowie 16 verdanke, haben einen Dampfverbrauch von 6,8 kg für 1 KW-st bei den vollbelasteten Pariser Turbinen gewährleistet, wobei ein Dampfdruck von 12 at, eine Dampftemperatur von 300° und eine Luftverdünnung von mindestens 90 vH bei 760 mm Barometerstand vorausgesetzt ist. Rechnet man diesen Dampfverbrauch für die Dampfmaschine um, unter Zugrundelegung eines mechanischen Wirkungsgrades von 0,90, während derjenige der Drehstromerzeuger einschließlich Erregung nach Brown, Boveri & Co. zu 0,95 angesetzt werden darf, so ist 1 KW Leistung gleichbedeutend mit 1,59 PS;. Für 1 PS-st ergibt sich daher ein Dampfverbrauch von 6,8 = 4,27 kg. 0,095 15 000 19,5 kg = 27,7 t Kohlen mehr als die Dampfturbinen gebrauchen. Bei einem Preise von 16 M/t würde das täglich eine Mehrausgabe von 443 M oder jährlich rd. 162 000 M bedeuten. Legt man statt des vertraglichen, wohl etwas hoch bemessenen Dampfverbrauchs einen solchen von nur 6,7 kg (einschließlich Konden. satorbetriebes) zugrunde, den Brown, Boveri & Co. hier mindestens zu erreichen glauben, so würde sich die Kohlenersparnis bei den 5000 KW-Turbinen auf jährlich rd. 205 000 M belaufen. Aber selbst wenn der Kohlenverbrauch in beiden Fällen stündl. Dampfverbrauch für 1 KW 1 Psi 6,903 7,662 der gleiche wäre, sind diese Turbinen den neueren Corliss - Maschinen des Bercy-Werkes, wie überhaupt allen Kolbenmaschinen ähnlicher oder größerer Leistung, entschieden überlegen in bezug auf den schon erörterten Oelverbrauch, Reinheit des Kondensates, schnelle Inbetriebsetzung und Regulierung, ferner aber auch in bezug auf Raumbedarf, Fundamentgröße, Gewicht und Anlagekosten. Die letzteren vier Punkte bedürfen hier noch einer kurzen Begründung. Die Figuren 17 bis 19 zeigen die allgemeinen Umriẞlinien der beiden vorstehend in Vergleich gezogenen Maschinensätze der Kraftwerke in St. Ouen und Bercy; es sind darin diejenigen der 5000 KWTurbinen durch Schraffur hervorgehoben. Hiernach beansprucht die Turbine mit ihrem Stromerzeuger 43 qm der Bodenfläche und einschließlich der ausladenden Zubehörteile 53 qm im Grundriß, die 2100 KW-Dampfmaschine nebst Stromerzeuger, vergl. Z. 1904 Taf. 23, dagegen 108 bezw. 120 qm, das ist das 2- bis 2,2fache derjenigen Fläche, die die mehr als doppelt so leistungsfähige, allerdings auch 92 mal so viele Umläufe machende Turbine einnimmt. Die Höhe des Turbinensatzes über Fußboden beträgt etwa 1 von derjenigen der Bercy-Maschinen, während die Tiefen ausdehnung unter Fußboden nahezu dieselbe ist: 5 m gegen 4,7 m. Der Oberflächenkondensator bedingt kein Mehr an Grundfläche, da er von der Turbine allseitig 9100 1800 überdeckt wird. Ebenso liegen ja seine Pumpen nebst ihren Antriebmotoren sämtlich im Kellergeschoß, das hier geräumiger sein muß als bei den Kolbenmaschinen; der Platzbedarf dieser Pumpen ist in die obigen 53 qm Grundrißfläche nicht einbezogen. Um nun den unmittelbaren Flächenvergleich der Maschinenhallen beider Kraftwerke zu ermöglichen, werde die Bercy-Anlage mit den neueren Maschinen und Kesseln bis zu derselben Leistungsgröße ausgebaut gedacht wie das St. Ouen-Werk. Sie enthielte dann 10 Corliss-Maschinen von je 2100 KW, und ihre Länge betrüge nach Fig. 358 in Z. 1904 S. 1926 einschließlich Erregermaschine rd. 165 m, also gerade 100 m mehr, als das Turbinenwerk nötig macht. Die Hallenbreite mißt 16,34 m bei einer Gebäudehöhe von 16 m über Fußboden; das ergäbe dann eine Grundfläche von 165×16,34 rd. 2700 qm. = Die vier Dampfturbinen nebst Erregermaschinen sind. nach Fig. 1 in einer Halle von 6520 1300 qm Grundfläche untergebracht, begnügen sich also mit dem 0,48 fachen der Bercy-Hallenfläche, und eine Bauhöhe von 10 bis 12 m ist für sie ausreichend. Für die Hallenbreite würden schon 16 m genügen; Brown, Boveri & Co. hatten sogar in ihrem ersten, allerdings für 3000 KW-Turbinen bearbeiteten Entwurfe nur 15 m angenommen. Das Maß von 20 m ist auf ausdrücklichen Wunsch der Bestellerin gewählt worden. Wäre die Turbinenhalle ebenso breit wie die Maschinenhalle in Bercy, also 16,34 m, so würde ihre Grundfläche nur 39 vH der letzteren ausmachen. Die durchschnittlich auf 1 qm Hallenfläche entfallende Leistung berechnet sich hiernach für die zehn 2100 KW-Maschinen und 16,34 m Hallenbreite zu 7,8 KW vier 5000 KW-Turbinen » 20,0 » » 15,4 Zieht man nunmehr auch die Kesselanlage in den Vergleich hinein, so ergibt sich für das Bercy-Werk mit seinen beiden je 160 m langen und 16,9 m breiten, also 2700 qm großen Kesselhäusern ohne Bunker, aber einschließlich der in der Halle untergebrachten Schaltanlagen und Diensträume, eine überdachte Grundfläche von insgesamt 8100 qm, das ist das Dreifache der Maschinenhalle. Das Turbinenwerk dagegen bedeckt einschließlich seines 2100 qm großen Kesselhauses ohne Bunker, aber mit dem Anbau für die Stromverteilung und Diensträume, Fig. 3, 3850 qm, das ist zunächst wieder das rd. Dreifache der eigentlichen Maschinenhalle und 471⁄2 vH der Bercy-Anlage. Haben nun auch an diesem letzteren günstigen Wert die Wasserrohrkessel des St. Ouen-Werkes erheblichen Anteil, so wird doch zweifellos in jedem Falle durch die Verwendung von Dampfturbinen an Bodenfläche gespart und die Ausgabesumme für Grunderwerb und Gebäude eingeschränkt. Anderseits lassen sich auf einem gegebenen Grundstück durch sie weit größere Energiemengen erzeugen als durch Kolbenmaschinen. Selbstverständlich erleiden die vorstehend für die Turbinen errechneten Verhältniszahlen eine Einbuße, wenn größere Kolbenmaschineneinheiten in Ansatz gebracht werden, als im Bercy-Werk in Benutzung stehen; trotzdem verbleibt auch dann noch eine namhafte Raumersparnis auf seiten der Turbinen. Hierzu treten nun ferner die Ersparnisse an den Fundamenten, betreffs derer man nur die Figuren 3 bis 6 mit Fig. 359 und Text in Z. 1904 S. 1926 in Vergleich zu stellen braucht, um den Unterschied zugunsten der Dampfturbinen zu erkennen. Sehr beträchtlich ist endlich die Gewichtersparnis bei den Dampfturbinen. Nach Angabe der Erbauer wiegt die 5000 KW-Turbine rd. der Kondensator nebst Pumpen, Antriebmotoren und Rohrleitungen. 60 t 50 » zusammen 110 t Das Gewicht des 5000 KW-Stromerzeugers beträgt nach gleicher Quelle rd. 90 t, so daß sich das Gewicht eines vollständigen Turbinensatzes auf rd. 200 t stellt. Die mehrfach genannten Bercy-Maschinen von 2100 KW wiegen nach Z. 1904 S. 1928 je 375 t; sie sind sonach 3,4 Die Werte verschieben sich für die zuerst in Betrieb genommenen 1500 KW-Maschinen des Bercy-Werkes natürlich noch weit mehr zugunsten der Turbinen, wie sie umgekehrt wieder durch die Wahl größerer Dampfmaschineneinheiten zugunsten der Kolbenmaschinen beeinflußt werden. Hier sollte jedoch lediglich der Vergleich zwischen der St. Ouen-Anlage und dem andern, im vorigen Jahre vollendeten Kraftwerk der Pariser Stadtbahn gezogen werden. Bedenkt man nun noch, daß sich auch der Anschaffungspreis der Dampfturbinen niedriger stellt als derjenige der Kolbenmaschinen gleicher Leistung, so erscheint ihre Verwendung in dem Kraftwerk von St. Ouen nach jeder Richtung hin vorteilhaft und wirtschaftlich durchweg begründet. Wird der von den Erbauern auf Grund aller ihrer bisherigen Erfahrungen bestimmt erwartete niedrige Dampfverbrauch tatsächlich erreicht, worüber die in wenigen Monaten erzielten Betriebsergebnisse bündigen Aufschluß geben werden, so wird jene Kraftanlage unzweifelhaft erheblich dazu beitragen, der Dampfturbine den Weg auf ihrem unaufhaltsamen Siegeszuge zu ebnen. Im Anschluß hieran sei noch mitgeteilt, daß der Verkehr der Stadtbahn auch im letztverflossenen Jahr andauernd zugenommen hat. Die Nachwirkung des Brandunglückes auf die Benutzung der Bahn, die sich im Winter 1903 so fühlbar äußerte, scheint nunmehr endgültig ausgeschaltet zu sein. Durch die am 19. Oktober v. Js. erfolgte Eröffnung der 6 km langen Teilstrecke Villiers-Père Lachaise der Linie Nr. 3 ist natürlich die Zahl der Fahrgäste und die Einnahme wesentlich gegen die Vorjahre gesteigert worden. Die folgende Uebersicht im Verein mit den Figuren 20 und 21 gibt hierüber näheren Aufschluß; sie ergänzt die in Z. 1904 S. 1998 gegebenen Verkehrswerte und ermöglicht dadurch einen Ueberblick über die ersten fünf für den Betrieb in Frage kommenden Kalenderjahre 1900/04. Hiernach haben im Jahre 1904 nicht weniger als 140 247 228 Personen das verhältnismäßig kleine Stadtbahnnetz benutzt, wodurch eine Roheinnahme von 20 348 954,95 frs erzielt worden ist. vom Am 25. Januar ds. Js. wurde das nach dem hochgelegenen Gambetta-Platz führende Schlußstück der Linie Nr. 3 dem Verkehr übergeben. Die für jenen Monat auf dem nunmehr 31,8 km langen Liniennetz auf Grund der verkauften Fahrkarten ermittelte Zahl der Fahrgäste beläuft sich nach den Chefingenieur Hrn. Bienvenu mir freundlichst gemachten Angaben auf 16 210 023, die Roheinnahme auf 2 394 641,10 frs. Der diesjährige Gesamtverkehr der Stadtbahn kann zufolge der bisherigen Ergebnisse auf 180 bis 190 Millionen geschätzt werden, wobei der Verkehrszuwachs außer Ansatz geblieben ist, der nach demnächstiger Eröffnung der Südringstrecke Passy-Place d'Italie und des Südabschnittes der Linie Nr. 5 Place d'Italie-Arsenal usw. zu erwarten ist. |