Welche Eigenschaften haben Wasserturbenvakuumpumpen und Dampfvakuumsysteme, und in welchen Umgebungen werden sie eingesetzt?

Der größte Vorteil der Wasserring-Vakuumpumpe ist, dass sie keinen Dampf verbraucht! Der größte Nachteil der Dampfstrahlung ist der hohen Dampfverbrauch sowie die geringe Wirkungsgrad!

Vorteile der Wasserringpumpe: Einfache Konstruktion, geringe Anforderungen an die Fertiggenauigkeit, einfache Verarbeitung. Kompakte Bauweise, hohe Drehzahl der Pumpe; in der Regel kann sie direkt mit dem Elektromotor verbunden werden, ohne dass ein Reduziergerät erforderlich ist. Daher lässt sich mit kleinen Baugrößen eine große Leistung erzielen, und der Platzbedarf ist ebenfalls gering. Komprimierte Gase sind im Grunde genommen isotherm, das heißt, es kommt zu nur geringen Temperaturänderungen während des Komprimierungsprozesses. Da es im Pumpenraum keine metallischen Reibflächen gibt, ist eine Schmierung der Pumpe nicht notwendig, und die Abnutzung ist sehr gering. Die Dichtung zwischen den drehbaren und festen Teilen kann direkt durch eine Wasserdichtung gewährleistet werden. Gleichmäßiges Einatmen, stabile und zuverlässige Funktionsweise, einfache Bedienung, leicht zu warten. Nachteile: Niedrige Effizienz, in der Regel etwa 30 %, bei besseren Fällen bis zu 50 %. Der Vakuumgrad ist niedrig – und das liegt nicht nur an strukturellen Beschränkungen, sondern vor allem an dem Sättigungsdampfdruck der Arbeitsflüssigkeit. Mit Wasser als Arbeitsflüssigkeit kann ein maximaler Druck nur von 2000~4000 Pa erreicht werden. Mit Öl als Arbeitsflüssigkeit kann eine Druckstärke von 130 Pa erreicht werden. Kurz gesagt: Da die Gaskompression in der Wasserringpumpe isotherm erfolgt, können brennbare und explosionsgefährdete Gase abgesaugt werden. Da es keine Entlüftungsventile sowie Reibflächen gibt, können staubhaltige Gase, kondensierbare Gase sowie Gas-Wasser-Mischungen abgesaugt werden. Aufgrund dieser herausragenden Eigenschaften wird es trotz seiner geringen Effizienz weiterhin weit verbreitet eingesetzt. Beim Kaltstart der Dampfturbine kann es aufgrund des großen Mengens an Luft im Inneren zu folgenden Schäden kommen, wenn kein Vakuum erzeugt wird: (1) Beim Anlaufen ist eine große Menge an Dampf erforderlich, um den Reibwiderstand in den Lagern sowie die Trägheitskräfte des Rotors zu überwinden. Dadurch erhöht sich der Druck des Dampfs auf die Läuferblätter. (2) Aufgrund des Luftvorrats im Zylinder wird die Druckreibung der langen Läuferblätter verstärkt, was wiederum zu einer Erhöhung der Abgastemperatur führt. (3) Aufgrund von Luft im Kondensator wird der Wärmetausch zwischen Dampf und Wasser im Kondensator beeinträchtigt. Dadurch steigt die Temperatur des Abgasstroms an, was wiederum zur Verformung des Metalls der Zylinder führt. Zudem lockern sich die Verbindungen der Kupferrohre im Kondensator, wodurch es zu Leckagen kommt. (4) Da sich die Luft nicht kondensiert, steigt der Druck des Dampfes, der aus dem Dampfturbinenraum entweicht. Dadurch wird die Sicherheitstür des Kondensators ausgelöst. Aus den oben genannten Gründen muss vor dem Start einer Kondensatorturbine zunächst ein Vakuum erzeugt werden. So ist es: Beim Kaltstart muss zunächst Vakuum erzeugt werden, anschließend wird der Achsschutz eingebaut. Wenn zuerst der Achsschutz eingebaut und anschließend das Vakuum erzeugt wird, gelangt die Dampfversorgung für den Achsschutz direkt in die Zylinder – insbesondere in die Niedertemperaturzylinder. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Zylinder und des Rotors sowie zu großen Temperaturunterschieden zwischen den oberen und unteren Zylindern. Dadurch kann es zum thermischen Verformen des Rotors kommen, wodurch die Zylinder eine „Katzenrücken“-Form annehmen können. Außerdem führt das Vorher-Einbringen des Achsverschlusses und anschließende Erzeugen eines Vakuums dazu, dass sich der Rotor an der Stelle des Achsverschlusses durch die Wärme ausdehnt. Je länger dieser Prozess andauert, desto stärker ist die Ausdehnung. Dadurch kann es während des Startvorgangs zu einem Überschreiten der zulässigen Dehnung kommen. Selbst wenn dies nicht geschieht, wird die Geschwindigkeit, mit der Last aufgebaut werden kann, eingeschränkt – dadurch verlängert sich die Zeit zur Aufwärmung. Bei Kohlekraftwerken führt dies außerdem zu einem erhöhten Verbrauch an Zusatzbrennstoff. Deshalb wird der Achsschutz in der Regel eine halbe Stunde vor dem Anlaufen eingebaut. Außerdem dient es dazu, zu verhindern, dass ein vorzeitiger Betrieb des Achsverschlusses dazu führt, dass die Explosionsklappe des Niederdruckzylinders ausgelöst wird.