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Das Angebot Indizieren umfasst ein Hardware- und Softwarepaket welches in der Lage ist, verschiedenste schnell veränderliche Größen, die an Verbrennungs- und Kolbenmaschinen auftreten zu erfassen.

Technische Daten:

Auslöser/Trigger:	Drehwinkelgeber an Kurbel oder Nockenwelle
Triggerauflösung:	200 Impulse/ Umdrehung
Auflösung indizierte Messgröße:	11 Bit
Maximale Drehzahl:	7000 U/min


Zylinderinnendruck	Drehmoment	Ansaugluft-Volumenstrom

Weitere Messgrößen wie z. B. Lambdasondensignal auf Anfrage.

Verfügbare Darstellungen

Jede indizierte Größe kann über das Zylindervolumen V oder den Kurbelwellenwinkel alpha aufgetragen werden.

Abgeleitete Messgrößen

Drehzahl, Kurbelwellenstellung, Mittlerer indizierter Druck, Liefergrad, Liefermenge.

Diagramm-Browser

Jeder Zyklus der Kolbenmaschine wird erfasst und in einem Diagrammbrowser dargestellt. Dort kann jedes einzelne Diagramm ausgewählt und weiterverarbeitet werden.

Stichworte: Indizieren, Zylinderinnendruck, P/V-Diagramm, P/alpha-Diagramm, pmi, mittlerer indizierter Druck

Indizieren von Dampfmaschinen

Aufgabe

Entwicklung eines Systems für Dampfmaschinen(-Lokomotiven), mit dem auf einfache Weise, ohne aufwendige Demontage der Dampfmaschine genaue Aussagen über den aktuellen Wirkungsgrad, den Verschleiß und die Notwendigkeit zur Wartung und damit die Vermeidung von teuren Folgeschäden gemacht werden kann.

Abb. 1: Dampflok bei der Einfahrt in den Bahnhof.

Auftraggeber

Der Auftraggeber, die BVO-Bahn GmbH, ansässig im Kurort Oberwiesenthal betreibt touristischen Bahnverkehr auf einem von der Reichsbahn erworbenes Schienennetz im oberen Erzgebirge. Mit vier Dampflokomotiven (Abb. 1), Personen- und Salonwagen werden hier Touristen zum Wandern und Skifahren auf den Fichtelberg gefahren. Die Fahrzeit beträgt 1 Stunde. Da der Hauptbetrieb im technikfeindlichen Winter stattfindet, wird ein hoher Aufwand betrieben, um den Schienenverkehr bei jeder Witterung aufrecht zu erhalten. Die Wartung der Dampflokomotiven

spielt eine entscheidende Rolle. Der Betriebsleiter und Prokurist, Herr Schienen-Ingenieur Reichelt hat dazu die Firma TeLC beauftragt, dies mit moderner Technik zu unterstützen.

Historisches

Mit der Messung des Druckes in den einzelnen Dampfzylindern kann ein P/V-Diagramm (Druck gegen Volumen) erzeugt werden, aus dem die für die Aufgabenstellung nötigen Informationen gewonnen werden können. Dieses grundsätzliche Methode war bereits zur Hochzeit der Dampfmaschinen bekannt.

Damals wurde das Diagramm mit dem „Maihak Indikator“ erzeugt, in dem Druck und Kolbenhub über Federmechanismus und Seilzug übertragen wurden. Ergebnis war ein Diagramm von der Fläche zweier Briefmarken. (Abb.2 Maihak Indikator).
Typ und Federn mussten je nach Betriebsart sorgfältig ausgewählt werden. Dies führte zu

Abb. 2: Maihak Indikator

Messfehlern und damit zu Ungenauigkeiten in der Interpretation.

Der Einsatz dieser Testeinrichtung verlangte ein manuelles Eingreifen des Bedieners. Dies wurde realisiert, indem eine Gleisstrecke befahren wurde, auf der vier Bediener ungehindert neben der in Schrittgeschwindigkeit fahrenden Lock herlaufen und nach jeder Kolbenbewegung den Eingriff durchführen konnten. Limitierende Faktoren waren hier die Begrenzung der Fahrgeschwindigkeit auf Schrittgeschwindigkeit und das genaue Abpassen des Bedienereingriffes.
Diese manuelle Messmethode wurde nicht mehr verbessert da die Dampfmaschinen durch den Verbrennungsmotor verdrängt wurde.

Abb.3: Druckaufnehmer am doppeltwirkenden Zylinder

Durchführung

Die Lösung der gestellten Aufgabe erforderte die genaue Erfassung der P/V-Diagramme.
Hierzu wurden 4 moderne Druckgeber an jeder Seite der beiden doppeltwirkenden Zylinder angebracht. (Abb.3)
Ein Kolbenhubgeber - als Impulsgeber ausgeführt - wurde OT-genau an der Triebachse der Lok angebracht.
Die vorhandene Erfassungssoftware für Motortechnik und Indizieren wurde für diese Erfordernisse parametriert.

Die PC- gestützte Datenerfassung wurde in einem Messwagen (Abb. 4) der hinter die Lokomotive gespannt wurde installiert. Mit dieser Datenerfassung konnten mehrere hundert Druck-Messungen pro Radumdrehung und damit eine genaue Aufzeichnung des Diagramms für jeden einzelnen Zylinder realisiert werden. Das System funktioniert ohne Zutun eines Bedieners und kann bei jedem Betriebszustand bis zur Höchstgeschwindigkeit und auf jeder Gleisstrecke betrieben werden. Alle Loks wurden mit Adaptern für die Druck- und Huberfassung ausgestattet.

Abb.4: Messwagen Innenraum

Bewertung:

An den gemessenen Diagrammen kann im Vergleich mit einem idealen Diagramm sehr genau festgestellt werden, wo Probleme auftreten. Turnusmäßig werden ab jetzt die Untersuchungen vorgenommen.

Abb.5: Original-Druckmessung in einem Dampfzylinders und Schema

Ausblick

Durch die hohe Aussagekraft dieser detailgenauen Diagramme sind Folgeaufträge zur Bestimmung verschiedener anderer wartungsrelevanter geometrischer Größen geplant.