Das Kesselhaus

Es wurde bereits festgestellt, dass der Wasserstand in einem Dampfkessel auf Grund folgender Faktoren stark variiert:

• Der Last
• Der Geschwindigkeit der Laständerung
• Der Wasserzirkulation innerhalb des Kessels

Diese Umstände erschweren die genaue Überwachung und Regelung des Kesselwasserniveaus. Es wird eine ruhige Wasserfläche benötigt, die repräsentativ für den tatsächlichen Kesselwasserstand ist.

Bei Schwimmer- und Elektrodenniveauregelungen wird dies auf zwei Arten erreicht:

• Externe Messkammern
• Innenliegende Schutzrohre

Externe Messkammer

Dies sind außen angebrachte Messkammern, die über Rohrverbindungen zum Kessel verfügen. Sie sind in der Regel, aber nicht immer, mit Schwimmfüllstandsregelungen ausgestattet. Einige typische Anordnungen sind in Abbildung 3.19.1 dargestellt.

Es werden zwei externe Messkammern benötigt:

• Eine Messkammer beinhaltet die Füllstandsregelung und den ersten Niedrigwasseralarm
• In der anderen befindet sich der zweite Niedrigwasseralarm und der Hochwasseralarm (falls vorhanden)

Dadurch wird sichergestellt, dass sich die beiden Niedrigwasseralarme in unabhängigen Messkammern befinden.

Die externen Messkammern werden mit „sequenziellen Spülventilen" und (optional) mit Dampfabsperrventilen ausgestattet.

Hinweis: Wenn Absperrventile eingebaut sind, verlangen die britischen Vorschriften, dass sie in Offenstellung verriegelt werden.

Traditionell wurden Schwimmerregelungen in externen Messkammern installiert, wobei Elektroden ebenso gut funktionieren und den Vorteil haben, dass keine beweglichen Teile verschleißen können. 

Innenliegende Schutzrohre (direkt montierte Füllstandsregelungen)

Die manchmal als direkt montierte bezeichneten Füllstandsregelungen erfordern die Installation von Schutzrohren im Kesselmantel, wie in Abbildung 3.19.4 dargestellt ist. Der erste und zweite Niedrigwasseralarm müssen in separaten Schutzrohren montiert werden, so dass sie völlig unabhängig voneinander sind.

Die Schutzrohre selbst sind keine Standardbauteile und werden für jeden einzelnen Kessel individuell gefertigt. Da die Konstruktion der Schutzrohre jedoch einen so großen Einfluss auf den reibungslosen Betrieb der Füllstandsregelung haben kann, werden im Folgenden einige Hinweise für deren Auslegung und Installation gegeben:

Durchmesser

Ein Schutzrohr in DN 80 sorgt für stabile Bedingungen und bietet genügend Platz für die Sondenzentrierung. Sollen zwei Sonden (z. B. Niveauregelung/Hochwasseralarmelektrode plus selbstüberwachender Niedrigwasseralarmelektrode) in einem einzigen Schutzrohr installiert werden, ist in der Regel eine Nennweite von DN100 erforderlich.

Länge

Das Schutzrohr sollte so weit wie technisch möglich zwischen den Kesselrohren hineinreichen.

Einbauort

Sollte die Einbaulage der Sonden frei wählbar sein, gelten folgende Empfehlungen:

• So weit wie möglich vom Anschluss des Dampfentnahme- und Sicherheitsventils entfernt (mindestens 1 m), aber nicht zu nahe an den Kesselendplatten.
• So nah wie möglich an der Füllstandsanzeige. Anschlüsse am Kesselmantel, in der Nähe der Vorderseite, sind oft vorteilhaft.
• Einbau in Schutzrohre mit oberen und unteren Bohrungen für den Dampf- und Wassereintritt, mit einem Blindboden gegen das Eindringen von Dampfblasen und einem nicht durchgehenden Schlitz entlang des Schutzrohres.

Der Einsatz von direkt montierten Regelungen in innenliegenden Schutzrohren hat eine Reihe von wesentlichen Vorteilen:

• Bei einem neuen Kessel sind sie oft eine kostengünstigere Alternative, da die Kosten für zwei oder drei Schutzrohre in der Regel geringer sind als die für zwei externe Messkammern und die zugehörigen sequentiellen Spülventile.
• Die Fortschritte in der Elektronik auf Grund moderne Technologien können voll genutzt werden.

Schwimmerregelungen

Obwohl der Trend hin zur Verwendung von direkt montierten Elektrodenregelungen geht, sieht man immer noch direkt montierte Schwimmerregelungen, bei denen sich der Schwimmer unter Verwendung einer Flansch- und Schutzrohranordnung im Kesselmantel befindet.

Standardausführungen

Direkt montierte Schwimmerregelungen verwenden die gleichen Funktionsprinzipien und Bauteile wie ihre in Messkammern montierten Äquivalente, mit der Ausnahme, dass die Messkammer gegen einen großen Rundflansch und eine Schutzrohranordnung ausgetauscht wird, um die Regelung direkt am Kesselmantel zu montieren. Das Schutzrohr kann fest oder demontierbar sein und stellt sicher, dass die Schwimmerstange nicht beschädigt und eine korrekte vertikale Bewegung erreicht wird.

Direkt montierte Schwimmerregelung mit Prüfeinrichtungen

Um die britischen HSE-Leitlinien für unbeaufsichtigte Kesselhäuser zu erfüllen, können direkt montierte Schwimmerregelungen eine Einrichtung zum Funktionstests des Mechanismus beinhalten, ohne den Wasserstand im Kessel absenken zu müssen. Die Prüfung kann manuell oder durch eine Zeitschaltuhr ausgelöst/kontrolliert werden. Der Test wird durch Absenken des Schwimmers auf das Niedrigwasseralarmniveau durchgeführt.

Hydraulische „Becherprüfeinrichtung“

Der Test wird durch Absenken des Schwimmers auf das Niedrigwasseralarmniveau über folgende Vorgehensweise erreicht:

An der Schwimmerstange befindet über dem Schwimmer ein Becher, der über kleine Rohrleitungen und Ventile im Montageflansch der Regelung für ca. 24 Sekunden mit Wasser aus der Kesselspeisepumpe gefüllt wird (siehe Abbildung 3.19.6).

Das zusätzliche Gewicht überwindet den Auftrieb des Schwimmers und lässt ihn absinken. Dadurch wird die Brennerzündung gestoppt und das Alarmsystem betätigt. Nachdem das Prüfventil in der Zuleitung von der Förderpumpe zur Regelung geschlossen wird, läuft das Wasser über eine kleine Bohrung im Becherboden ab, so dass der Schwimmer wieder in die normale Betriebsstellung aufsteigen kann. Die Steuerung der Wasserzufuhr zum Becher kann auch über ein Magnetventil erfolgen, das durch eine Zeitschaltuhr oder einen manuell betätigten Schalter ausgelöst werden kann.

Elektromagnetische Prüfeinrichtung

Der Schaltkopf beinhaltet eine Magnetspule unterhalb der Baugruppe mit den einzelnen Schaltern. Diese umschließt einen Anker, der sich im Inneren des Edelstahl-Mittelrohres befindet und an der Schwimmerstange befestigt ist.

Um den Prüfzyklus einzuleiten, kann die Spule über eine Zeitschaltuhr oder einen manuell betätigten Schalter mit Strom versorgt werden, und der Schwimmer wird nach unten gedrückt, um die Brennerzündung zu stoppen und das Alarmsystem auszulösen. Wenn die Spule wieder spannungsfrei ist, steigt der Schwimmer auf sein normales Niveau.

Elektrodenregelungen

Elektrodenregelungen Einkanalige (nicht selbst-überwachende, äußerst genaue) Elektroden können in Schutzrohre eingebaut werden, und da sie keine beweglichen Teile haben, halten sie oft länger als ein gleichwertiges Schwimmersystem.

Die Verwendung von innenliegenden Schutzrohren in Verbindung mit äußerst genauen, selbstüberwachenden Elektroden und Regelungen bringt erhebliche Vorteile in Bezug auf die Prüfanforderungen und das von Behörden, wie der britischen Health and Safety Executive, geforderte Überwachungsniveau. Dies wird im nächsten Modul weiter erläutert.