Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 04/2017, 20.04.2017

Digitale Helfer für «Schiller»

Die – nicht der – «Schiller» ist eines der historischen Dampfschiffe, die auf dem Vierwaldstättersee im Linienverkehr stehen. Um die Inbetriebnahme nach der periodischen Frühjahrsüberholung zu vereinfachen, wurde die Dampfmaschine der Schiller von Spezialisten der Shiptec AG, Luzern, zusammen mit dem Institut für Produktentwicklung IPEK der Hochschule Rapperswil digitalisiert.

Autor: Martin Einsiedler, Prof. Dr. Albert Loichinger IPEK Zentrum für Produktentwicklung HSR, Rapperswil

Die Digitalisierung der Industrie hält kontinuierlich Einzug in die Industrieunternehmen und deren Produkte. Nicht alle Anlagen und Produkte können jedoch von Grund auf für eine Digitalisierung ausgerichtet werden.

Gerade bei historisch wertvollen Anlagen ist eine nachrüstende Digitalisierung gewünscht, um sowohl Betriebssicherheit als auch Funktion der Anlage in Zukunft sicherzustellen. Auf den Schweizer Seen nördlich und südlich des Alpenhauptkammes sind viele Dampfschiffe aus der Anfangszeit des vorherigen Jahrhunderts unterwegs. Diese werden in der Regel im Linienbetrieb eingesetzt. Daher müssen sie den Anforderungen eines zuverlässigen Betriebs gewachsen sein.

Auf dem Vierwaldstättersee sind fünf historische Dampfschiffe in Betrieb, die im Sommerhalbjahr den fahrplanmässigen Liniendienst auf dem gesamten See bestreiten. Diese im Hafen Luzern beheimateten Schiffe werden von der Shiptec AG in Luzern instandgehalten und optimiert. Der tägliche Betrieb dieser Denkmäler der Technikgeschichte ist ein Beispiel, wie historische Technik und heutige Anforderungen an den Betrieb realisiert und zuverlässig eingesetzt werden. Dies erfordert nebst aufwendigen Wartungsarbeiten zu Beginn jeder Sommersaison eine Neuabstimmung und Justierung der mehrstufigen Dampfmaschinen.

Die Steuerung einer solchen Dampfmaschine erfolgt mit mechanisch gekoppelten Ventilen. Also im Grundsatz ähnlich wie in einem modernen Verbrennungsmotor, wo eine Kennfeldsteuerung in Kombination mit einer Zünd- und Einspritzanlage diese Aufgabe übernimmt. Auf der Dampfmaschine ist die Steuerung jedoch ausschliesslich mechanisch verwirklicht.

Mit der Justierung der Steuereinrichtungen an den mehrstufigen Maschinen zu Beginn einer Sommersaison müssen im Rahmen einer Testfahrt alle Betriebspunkte für den Fahrbetrieb neu eingestellt und überprüft werden. Die ursprünglich vorgesehenen Hilfsmittel stammen noch aus der Bauzeit der Schiffe und sind nur sehr eingeschränkt verwendbar.

Mit Hilfe von geeigneter Sensorik, die auf die Anforderungen der Dampfmaschine abgestimmt ist, hat das Institut für Produktentwicklung der Hochschule Rapperswil im Frühjahr 2016 in wenigen Wochen eine digitale Erfassung der Betriebszustände an der Dampfmaschine umgesetzt, mit der die thermodynamischen Kenngrössen mehrstufiger Dampfmaschinen transparent dargestellt werden können.

Diverse Fehlerbilder, zum Beispiel nicht optimal eingestellte Ventile oder unzureichende Dampfversorgung, können nun online dargestellt und somit direkt behoben werden. Dies erlaubt dem Maschinentechniker nun in kürzester Zeit, die Maschine korrekt zu justieren und zu überprüfen. Neben dem Erfahrungswissen steht jetzt ein Werkzeug zur Verfügung, welches auf den Schiffen unkompliziert eingesetzt werden kann.

Auf Einstellfahrten zu Saisonbeginn im Vorfeld des Linienbetriebes werden die Schiffe getestet und die Maschinen gegebenenfalls neu justiert. Dabei wurde im Frühjahr 2016 nachgewiesen, dass mithilfe der auf der Software «Labview» von National Instruments basierten Erfassung und einer automatisierten Auswertung die Maschine in den erforderlichen Betriebspunkten optimal eingerichtet ist und mit möglichst gutem Wirkungsgrad läuft. So können die Maschinen besser überwacht und somit schonender betrieben werden.

Shiptec AG
6005 Luzern, Tel. 041 367 66 95
info@shiptec.ch


IPEK Zentrum für Produktentwicklung
8640 Rapperswil, Tel. 055 222 48 50
Albert.Loichinger@hsr.ch



Steuerstand der Dampfmaschine auf der «Schiller», Baujahr 1906. (Bilder: IPEK)


Indikatordiagramme im Fahrbetrieb, erstellt aus einer typischen Messung; die Basisdaten liefert ein handelsüblicher Drucksensor in der Maschine.