Sulzer-höyrykoneen näytösluontoisen käyttämisen tekniset edellytykset

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, miten vuosikymmeniä seissyt, museoitu Sulzer-höyrykone voitaisiin käynnistää ja käyttää sitä aika ajoin näytösluontoisesti. Finlayson & Co:n Tampereen-tehtaan entinen Sulzer-höyryvoimakone sijaitsee alkuperäisellä paikallaan. Vuonna 1900 käyttöönotettu suuri mäntähöyrykone on seissyt käyttämättä 1950-luvulta. Höyryä koneelle tuottaneet höyrykattilat on purettu, kuten myös suurin osa muusta höyryjärjestelmästä. Sen sijaan itse kone on miltei täysin säilytetty ja periaatteessa käyntikunnossa. Tällä hetkellä se on osa museota, ja siten yleisön nähtävillä. Tällaista konetta voitaisiin näytösluontoisesti käyttää, jos höyryntuotto ja lauhdutusjärjestelmä rakennettaisiin koneen ympärille uudelleen. Järjestelmään käytettävissä olevat tilat ovat hyvin rajalliset.

Koneen toiminnan tarkka selvittäminen oli ensimmäinen edellytys höyryjärjestelmän mitoitusta varten. Koneen omia teknisiä dokumentteja ei ole enää tallessa. Vanhaa mäntähöyrykoneisiin liittyvää teknistä kirjallisuutta oli kuitenkin saatavilla pienen etsimisen jälkeen, ja loppujen lopuksi kyseisestä koneyksilöstäkin löytyi joitain hajanaisia, yksittäisiä tietoja. Höyryn käyttämisestä energiatekniikassa on saatavilla paljon tietoa, koska sitä käytetään nykyäänkin sekä voimaloissa että teollisuudessa. Koneeseen liittyvät laskut ovat normaalia energiatekniikkaa ja termodynamiikkaa, joskin osassa vanhemmista laskuista on käytössä vanhentuneet yksiköt. Lisäksi yksiköitä käytettiin välillä SI-järjestelmästä poiketen.

Lähes yhtä tärkeää kuin laskelmat oli itse koneen tutkiminen. Mekanismeista ja periaatteista päästiin hyvin selville teoreettisen tiedon tukemana. Huomattiin, että kone on erittäin huolellisesti, tarkasti ja kestävästi rakennettu. Se edustaa aikalaisekseen hämmästyttävää insinööri- sekä valmistusteknistä osaamista ja kestää vertailun nykyaikaisiinkin konepajatuotteisiin, nousten varsinkin viimeistelyn tasossa ylikin.

Todettiin myös, että kyseisen koneen tekniset vaatimukset täyttäviä nykyaikaisia höyrykattiloita on markkinoilla moneltakin eri valmistajalta. Koska Sulzer-kone on suuri, sen käyttäminen tyhjäkäynnilläkin vaatii melko suurta höyryntuottoa kattilalta. Kuitenkin suuritehoinenkin nykyaikainen höyrykattila mahtuu verrattain pieneen tilaan, kun verrataan 1900-luvun alun höyrykattiloihin. Lauhdutinjärjestelmää ei löydy valmiina, vaan se pitäisi rakentaa koneen vaatimusten perusteella. Sen sijoittelu on kuitenkin myös vapaampaa, koska se voidaan rakentaa myös käytettävissä olevien tilojen mukaisesti. Koneen käyttäminen vaatii erikoisosaamista, joka on suurimmaksi osaksi kadonnut. Ennen käynnistämistä se olisi myös huollettava ja säädettävä. Suurimmaksi ongelmaksi jäänee kuitenkin rahoituksen löytäminen tällaiseen projektiin.

The aim of this thesis was to investigate how an old steam engine which has been un-used by decades could be possible to start and use for demonstration purpose. In Finlayson & Co’s former factory building, there is still a huge Sulzer reciprocating steam engine in its original place. The engine was introduced in 1900, but has remained un-used since the 1950’s. By now, steam boilers and almost everything but the engine itself has been disassembled. In theory, the machine is in working condition, but there is a long way to go. At the moment, the engine is part of a museum and open to public viewing. If the steam system could be re-built using the newest technology, the engine could be running occasionally for demonstrational purposes.

The first thing to do was make exact sense of the operating principle of the engine. There is no technical documentation left for this engine. However, old technical literature regarding steam engines can still be found. Also, a small amount of information was found about the specific engine from various sources. There is a lot of information about energy technology and thermodynamics, because steam is used widely in power-plants and for industrial purposes. The calculations in respect of the piston steam engine were old and some units used were out of use nowadays. Besides, units that were used are in conflict with SI -system.

The calculations were almost as important as investigating engine itself. Fortunately, that was possible. The engine was found to be of precise build, engineered clearly and meticulously to make a robust, reliable and effective engine. The art of work is comparable with machines made today. In fact, there is no such precisely done machines any more in industry.

When calculations were complete, it was evident that there are many steam boilers on the market today, which can produce the needed amount of steam per hour to make it possible for the engine to run. Although idling, huge piston engine requires a lot of steam. Boilers with the required specifications are quite compact compared to the size of boilers in 1900. The steam condenser must be built as custom work anyway, so the system could be fitted where ever there is room for it, no matter what the shape of the room is. To actually run the engine there is need for special skills, which have mostly forgotten. Many services and inspections must also be done. Still, the biggest puzzle could be financing.