Ogrzewanie postojowe Webasto w lokomotywie

[Rogoz]

Jako, że mamy wakacje u sezon ogórkowy postanowiłem sprowokować kolejny temat do dyskusji - nawiązując do wątku o Lxd2

Swego czasu liznąłem trochę wiedzy naprawiając Webasto w samochodzie i tak się zastanawiałem nad zaadoptowaniem tego ustrojstwa w mniejszych lokomotywach. Konkretnie mam na myśli wykorzystania do tego pieca Webasto Thermo Top C. Ma on moc grzewczą 5.2kW i jest w stanie nagrzać silnik 1.9TDI do temperatury 90st.C w ciągu 15min zużywając 0.6l ON na godzinę pracy. Do zasilania elektroniki pieca i pomp potrzeba 32W ze źródła zasilania 12V - czyli ciągnie z akumulatora ok. 2.6A.
Oczywiście zdaję sobie sprawę, że silnik loka ma kilkukrotnie większą pojemność ale gdyby piec popracował przez godzinę to nagrzałby go do temperatury umożliwiającej bezproblemowy rozruch. Istnieje też możliwość ustawienia włączenia pieca na określoną godzinę przy wykorzystaniu zegara preselekcyjnego.

Dane techniczne piecy Thermo Top: http://www.webasto.pl/am/graphics/file_brochure_car_heaters_technical_pl_93kb.pdf

Do założenia ogrzewania postojowego do loka potrzebujemy kupić:
- piec Thermo Top C sterowany analogowo lub cyfrowo
- elektryczna pompa cieczy (wymusza obieg cieczy chłodzącej)
- elektryczna pompa paliwa
- rura wydechowa z tłumikiem
- wiązka elektryczna
- węże wodne
Koszt używek powinien się zamknąć w kwocie ok. 500-800zł. Opcjonalnie, swego czasu na Allegro można też było kupić nowe piece Thermo Top C sterowne cyfrowo za ok 370zł, które do wysterowania wymagały wymagały zegara tzw. owalnego typ 1533 wyposażonego w magistralę W-Bus (180zł).

Przykładowe foty z aukcji:






Do tego musimy przerobić:
- instalację paliwową  - dorobić krĂłciec do poboru paliwa ze zbiornika
- instalację wodną - dorobić króćce do podłączenia się do małego obiegu

Zalety mojego rozwiązania:
- niskie zuĹźycie paliwa
- ograniczenie rozruchów "na zimno" co przyczyni się do podwyższenia trwałości sinika
- możlwość zaprogramowania godziny włączenia

Wady:
- mała wydajność wymagająca długiego czasu grzania
- konieczność przeróbki instalacji wodnej

Jeżeli ktoś jest chętny na takie rozwiązanie to mogę pomóc moją wiedzą i dokumentacją

[Phinek]

a

[Piottr_tt]

Rumun ma Wapora. A Wls150 ma? A Wls 40/50?

[Rogoz]

A Wls150 ma? A Wls 40/50?

Piotrze, z ust mi to wyrwałeś - myślałem o dorobieniu ogrzewania postojowego to tej rodziny lokomotyw.
Na pewno wiem, że w przypadku WLs 40/50 będzie trochę modzenia z instalacją wodną, gdyż loki te standardowo nie posiadają termostatu.

[Kucyk]

Phinek!!!

Rozwińmy temat!

Mógłbyś zanegować adwersarza tym, że w Lxd2 silnica ma ponad dziesięciokrotnie większą masę niż w Maluchu 1.9GTI WRC (Warcy, Rycy, Cesczy) i dla tego kotłowanie przez 3 godziny takim webaścikiem niezbyt ma sens...

Na powaĹźnie.

Temat ciekawy i można coś konkretnego z niego zrobić...

[Rogoz]

Temat ciekawy i można coś konkretnego z niego zrobić...

A pewnie, że można. Skoro dałem radę rozpracować piec w samochodzie to i do loka założę. Jako ciekawostkę dodam, że dorobiłem do swojego pieca zdalne sterowanie po telefonie GSM. Zatem piszę SMS, piec się włącza a ja przychodzę za kilkanaście minut do nagrzanego samochodu.

Wracając do tematu - na rynku mamy dwóch producentów tzw. mokrych ogrzewań postojowych: Webasto i Ebespacher. Ja zdecydowałem się na tego pierwszego producenta z uwagi na to, że na necie znalazłem więcej dokumentacji i rozpracowałem budowę takiego pieca w moim bolidzie (przy okazji czyszczenia komory spalania).

A teraz przedstawię obrazowo jak to działa. Na poniższym rysunku umieściłem przekrój pieca Webasto.

Źródło: ogrzewania-hary.pl

To owalne po lewej stronie to elektryczna pompa cieczy. Wymusza ona krążenie płynu chłodzącego w małym obiegu silnika. Płyn ogrzewa się w komorze spalania i płynie sobie dalej do silnika tam robi pełną rundkę i powrotem do pompy.
Króciec po lewej u góry to wlot powietrza, u dołu mamy wylot spalin. Komorę spalania każdy bez trudu zlokalizuje. Na procesem spalania czuwa elektronika znajdująca się w prawej przykrywce. Z kolei pod lewą przykrywką znajduje się wiatrak dmuchający powietrze do komory spalania.
Po uruchomieniu piec działa na pełnej mocy która jest utrzymywana do osiągnięcia zadanej temperatury (ok 80st.), po czym następuje zmniejszenie mocy. Dalszy wzrost temperatury powoduje wyłączenie pieca.
Do załączenia pieca możemy wykorzystać:
- zwykły włącznik podający 12V na wejście wyzwalające (tylko piec sterowany analogowo)
- zegar preselekcyjny umożliwiający włączenie pieca o zadanej godzinie na zadany czas
- pilot zdalnego sterowania - teoretycznie zasięg do 1km
- telefon GSM
W praktyce do zastosowania w loku wystarczą dwa pierwsze rozwiązania

CDN...

[Martin]

W Skandynawii szeroko rozpowszechniony jest system wstępnego grzania silników z wykorzystaniem prądu z gniazdka w ścianie.
Otóż w układ chłodzenia pojazdu wmontowana jest elektryczna grzałka. Złącze do jej zasilania najczęściej wyprowadzone jest gdzieś pod przednim zderzakiem lub wmontowane w atrapę chłodnicy. Właściciel samochodu, zaparkowawszy swój pojazd wieczorem, wyjmuje z bagażnika przewód i podłącza grzałkę do parkingowego przyłącza (230V). Moc grzałki dobiera się tak, aby ciecz chłodząca miała utrzymaną temperaturę 20-40C.
Nasze lokomotywy raczej nie nocują na szlakach, zawsze w szopie prąd się znajdzie. A ich wyjazdy są z reguły zaplanowane wcześniej.
Koszt grzałki będzie najpewniej znacznie niższy niż pieca paliwowego a i skomplikowanie układu mniejsze.
Koszt eksploatacji pewnie byłby w obu systemach bardzo zbliżony.
Co byście powiedzieli na takie rozwiązanie?

[Waldi7]

Ogrzewanie elektryczne dobre jest... w silniku o niezbyt dużej pojemności skokowej (układu chłodzenia też).
Podgrzanie bloku i głowicy ułatwia start zimnego silnika, ale przy wielkiej (bo tak trzeba to chyba powiedzieć w stosunku do samochodów) pojemności układu chłodzenia lokomotywy obawiam się, że tuż po rozruchu pompa cieczy "rozgoni" ciepełko po całym układzie ... "i po ptokach". Silnik trzeba nagrzać po staremu, chociaż łatwiej odpalił.
Druga zagwozdka tkwi w zasilaniu szopy - jaką moc musi (muszą) mieć grzałka (grzałki), żeby podgrzewanie było efektywne? Auto osobowe - ok. 1,5 kW wystarczy, mała ciężarówka dwa razy więcej, a lok? Zabezpieczenia i przekroje przewodów mogą być znacząco za małe, w większości przypadków, poza tym cena "prądzia"...

Za grzaniem elektrycznym może przemawiać stosunkowo prosty montaż (grzałki są wykonywane jako pokrywki, korki, zaślepki silników, więc może coś by dopasował), ale przy odpowiednio dobrym zabezpieczeniu połączeń elektrycznych na loku i w szopie (lepiej, żeby nikogo toto nie utłukło, a wszelka prowizorka w temacie mści się okrutnie).
Przeciw - trzeba by koszty dokładnie wyliczyć, bo Webasto, nawet trochę za małe mocą grzewczą, może być bardziej ekonomiczne i mniej "czasochłonne".

[Martin]

Moce fabrycznych grzałek do silników samochodów osobowych w zasadzie nie przekraczają 500W. Strona http://www.calix.se/consumer/soka.asp do mojego dwulitrowego diesla zaleca 400W.
W przypadku samochodów ciężarowych proponowane są zasadniczo dwie moce: 750W i 1500W przy znacznie większych pojemnościach skokowch.
Pamiętajmy, że ideą jest uzyskanie przez noc temperatury 20-40C przy dwudziestostopniowym skandynawskim mrozie.

Natomiast nie zakładam Ĺźadnych prowizorek w szopowych instalacjach elektrycznych  :smile:

[Kajetan]

A to ja zadam pytanie:

Ile litrow wody "wchodzi" do silnika rumuna?
Ile wazy silnik?

Zalozmy ze samej wody (4150 J/kgK) jest 200 litrow i ze chcemy ja podgrzac o 50 st C. Musimy w nia zatem wpakowac 41,5MJ ciepelka co daje godzinna prace grzalki o niebagatelnej mocy 11,5kW. A przeciez dochodzi jeszcze podgrzanie znacznie ciezszego (choc o znacznie mniejszej pojemnosci cieplnej bo metalowego) zelastwa silnika oraz straty ciepla. Zalozmy ze da to drugie tyle.
Podsumowujac, zadne tam prowizorki tylko SILA i to z zabezpieczeniem ze 40A na faze. Dodam ze Rogow ma bardzo solidna instalacje silowa, ale na CALE przylacze przewidziano 100A.
Koszt takiego podgrzewania wyniesie kilkanascie zlotych.

PS. Oczywiscie oprocz grzania musimy takze caly czas ta woda beltac przy uzyciu jakiejs pompy.

[Kucyk]

Kolego Rogoz!

Nie trzymaj userów w napięciu.

Można by jakiś opis układu zdalnego sterowania za pomocą SMS poprosić?

Panowie, automatyka wkracza na wąskie tory. I to lubię!!! :mrgreen:

Teraz kwestia bardziej prozaiczna: silniki lokomotyw nie dość, że ważą od tony w górę, to jeszcze nie posiadają izolacji cieplnej jak np. terma, więc analogia do grzania wody ma się do nich nijak.

@Kajetan
Ile ciepła potrzeba dostarczyć aby ogrzać o 20*K tonę stali, zakładając straty rzędu 0,3?

[Rogoz]

Można by jakiś opis układu zdalnego sterowania za pomocą SMS poprosić?

MĂłwisz i masz.
Tak jak już wspominałem wcześniej piece Thermo Top można załączać na 2 sposoby:
- piec "analogowy" - podanie na wejście sterujące napięcia +12V
- piec "cyfrowy" - podanie na wejście sterujące cyfrowo "zmodulowanego" sygnału wyzwalającego (magistrala W-Bus/CAN), np. z zegara preselekcyjnego 1533. Koszt takiego zegara to ok 170-300zł

Źródło: www.rd-automobile.de/
Wymienione typy pieców różnią się od siebie tylko modułem elektronicznym; wymiana płytki z pieca cyfrowego robi analogowy i vice versa. Z racji łatwiejszego sterowania piece analogowe osiągają wyższe ceny na wtórnym rynku.

Zakładamy, że mamy taki piec już zamontowany na loku i nagle dopada nas kaprys dorobienia sterowania pieca przy użyciu SMSów. W tym celu należy za sumę ok 150zł zakupić:
- kartę SIM
- używaną Nokię, jeden z następujących modeli: 5110, 5130,6130,6130,3330,3410
- moduł sterujący GSM, np taki: http://allegro.pl/item697611425_powiadomienie_sterowanie_podsluch_alarm_sms_gsm.html

Montujemy to do kupy i podłączamy i konfigurujemy w sposób następujący:
- piec analogowy - przekaźnik wyjścia OUT1 lub OUT2 podaje +12V na wejście sterujące pieca; dopóki to napięcie jest podawane piec pracuje, po jego zaniku przechodzi do trybu wygaszania
- piec cyfrowy - tu sprawa jest nieco bardziej skomplikowana, gdyż musimy obejść magistralę W-Bus/Can co wbrew pozorom jest proste.
W tym celu należy wyprowadzić na zewnątrz obudowy zegara 1533 dwa przewody od przycisku włącznika ogrzewania. Do tych przewodów podłączamy jeden z przekaźników wyjścia OUT1 lub OUT2. Chwilowe zwarcie obwodu włącza ogrzewanie, kolejne wyłącza. W przypadku gdy sygnał wyłączenia ogrzewania nie zostanie podany ogrzewanie pracuje przez taki czas jaki został zaprogramowany na panelu zegara (10-60min.)

Cd. poematu nastąpi

[Kajetan]

grzania wody ma się do nich nijak.

Ma sie o tyle zeby chociaz zasygnalizowac ogrom energii, ktora trzeba w to wpakowac. Nie mowie o wyliczaniu co do minuty czasu grzania tylko jego bardzo zgrubnym oszacowaniu.

Ile ciepła potrzeba dostarczyć aby ogrzać o 20K tonę stali, zakładając straty rzędu 0,3?

Stal ma Cw=500 J/kgK (dane z tablic) czyli pomijajac straty potrzeba Cw*dT*m=10MJ. To, ile ciepla idzie "w bok", ciezko oszacowac.

Osobiscie uwazam ze elektryczne podgrzewanie rumuna przy istniejacych Webasto nie ma sensu. W mniejszych motorkach mozna o tym podumac.

[Phinek]

a

[Martin]

oryginalne webasto ma (2 x 13,9 =) 27,8 kW

Oryginalne webasto ma za zadanie także ogrzać kabinę...

[Dariusz]

- Po co się grzeje silnik przed uruchomieniem?
Po to aby ułatwić rozruch. I to z 2 powodów. Po pierwsze dlatego, iż zimy olej jest gęsty i wykazując większą lepkość poważnie utródnia wprowadzenie silnika w ruch. Czytaj, grzejemy OLEJ po to aby rozrusznik mógł być sensownie mniejszy i nie był zamęczany przy każdym rozruchu. Po drugie grzejemy wówczas, gdy proces spalania tego wymaga (patrz MB lub bardziej "samochodowe" 4C90). Niestety w tym drugim wariancie musimy liczyć się z tym, że podgrzać należy albo powietrze wpadające do cylindra (grzałki powietrza, podgrzewanie płomieniowe) albo cały silnik (dużo zdrowsze).

Dołączając się do tematu, chciałbym podać tu jeszcze uwarunkowanie historyczno-technologiczne. Lata 60-te kiedy projektowano konstrukcję to lata wykorzystywania do smarowania z lekka modyfikowanych olei mineralnych. Ich zasadniczą cechą eksploatacyjną było silne uzależnienie własności smarnych od temperatury pracy. Stąd jeśli będziecie czytać instrukcje eksploatacji silników spalinowych z tamtych lat zauważycie, że wszędzie zwraca się pilną uwagę na konieczność rozgrzania silnika przed jazdą na wolnych obrotach. Tak więc kwestia podgrzania silnika to również (oprócz podstawowego zapewnienia pewności rozruchu silnika z wtryskiem pośrednim) zapewnienie właściwej temperatury czynnika smarującego.
Jeśli chodzi o kwestie oporu stawianego przez zimny olej, to ma ono mniejsze znaczenie. Jasne, ze przy -20 st. olej zamieniał się w żel, ale uruchomienie silnika było również wtedy niemożliwe (oczywiście pomijam metody na tzw kopciucha). Dla zespołu napędowego Lxd2 istotnym generatorem oporów jest sama konstrukcja zespołu napędowego z nierozłączalnym sprzęgłem silnik-skrzynia. I tu faktycznie zimny olej przekładni do duży opór. Dlatego też, kiedy rozpoczęto adaptacje konstrukcji do montażu silników WOLA okazało się, że dostępne wtedy dla tego silnika rozruszniki są za słabe, aby w trudnych warunkach cieplnych zapewnić właściwą szybkość rozruchową. Powrócono więc do oryginalnych rumuńskich rozruszników o istotnie większej mocy. Dla kolejek wschodniej DOKP takie adaptacje wykonywała lokomotywownia I Kl. KD w Werbkowicach.

[Phinek]

a

[Dariusz]

Oczywiście można by wystosować tezę (sugerując się postem Dariusza), iż wystarczy zastosować nowoczesny olej... oczywiście jest to w sprzeczności z praktyką eksploatacji silnika i już znaczym przebiegu.

Niestety, dokładnie tak jest. Trudno wyobrazić by było sobie efekty potencjalnego zalania starej WOLI nowoczesnym syntetykiem  :grin:
- rozpuszczenie laków, uruchomienie całego szlamu, rozszczelnienie złącz i kto wie co jeszcze ...