Bremse Windkraftanlage, Überlastelement und Monitoring
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Zwei Applikationen aus der Windkraftindustrie zeigen, wie Kupplungen und Bremsen von Mayr Antriebstechnik die Anlagen sichern. So präsentiert das Unternehmen auf der Wind Energy 2022 eine neue Pitch Bremse Windkraftanlage. Das EAS-axial Überlastelement dient zur Begrenzung der Zug- und Druckkräfte beim Ölwechsel auf dem Meer. Und für die Yaw und Pitchantriebe haben die Allgäuer eine Monitoring-Lösung entwickelt, welche unter die Bremsentechnologie 4.0 fällt.
Inhalt
- Hochperformante Pitch-Bremsen für Windenergieanlagen
- Abrisssicherung für Container zum Ölwechsel an Windkraftanlagen
- Monitoring-Lösungen für Yaw- und Pitchbremsen
Hochperformante Pitch-Bremsen für Windenergieanlagen
08.09.2022 | Der Trend geht auch in der Windkraftanlage hin zu Servomotoren für Pitch-Antriebe, wo sie die geregelten AC-Antriebe weitgehend ersetzen. Das stellt auch die Bremssysteme vor neue Herausforderungen. Mayr Antriebstechnik stellt hierfür auf der Wind Energy 2022 seine neu entwickelte und auf die hohen Anforderungen der Windräder optimierte Roba-stop-M-Pitch-Bremse vor.
Mit einer hohen Performance Dichte eignen sich die Pitch-Bremsen für Anwendungen mit Umgebungstemperaturen bis +90 °C und Temperaturen am Anbauflansch bis max. +120 °C. Bei Not-Halt leisten diese Sicherheitsbremsen auch eine hohe Reibarbeit. Klassische Servobremsen werden wegen ihrer offenen Bauweise im Motorgehäuse integriert.
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Das geschieht vorzugsweise auf der A-Lagerseite vom Motor. Roba-stop-M Sicherheitsbremsen lassen sich inner- und außerhalb vom Gehäuse platzieren. Mit der geschlossenen Bauweise erzielt die Pitch-Bremse schon standardmäßig Schutzart IP 54. Wird sie entsprechend zusätzlich abgedichtet, ist sogar Schutzart IP 66 möglich, was den offenen B-lagerseitigen Anbau ermöglicht.
Pitch-, Yaw-Bremsen und Condition Monitoring
Mayr bietet im Pitch-Bereich eine Vielzahl an Servobremsen. Die neue Roba-stop-M Pitch-Bremse gesellt sich zur Roba-servostop Baureihe, die A- oder B-seitig im Motor verbaut werden kann, Temperaturen bis 120 °C standhält und eine geringe Massenträgheit aufweisen. Für A-seitig angeflanschte Bauformen gibt es die Roba-alphastop-Bremsen. Der Motor muss hier über eine verlängerte Welle verfügen oder das Bremssystem sollte mit integrierter Welle ausgestattet sein.
Folgendes ist dabei zu beachten: Wird der Motor z. B. für Wartungsarbeiten abgebaut, fehlt die Sicherheitsbremse und es sind Sicherungsmaßnahmen nötig, um unerwünschte Bewegungen der Rotorblätter oder Gondel zu vermeiden. Sicherheitsbremsen wie die Roba-topstop können auch bei abgebautem Motor an der Anlage bleiben. Sie halten im energielosen Zustand den Antriebsstrang sicher. Diese modularen Systeme gibt es mit passgenauen Montageflanschen und lassen sich so flexibel in vorhandene Antriebe integrieren. Neben den Pitch-Bremsen bietet Mayr auch speziell entwickelte und getestete Sicherheitsbremsen für Yaw-Antriebe.
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Gerade bei Offshore-Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn Wartungsarbeiten effizient gebündelt und genau zum richtigen Zeitpunkt durchgeführt werden. Hierfür bietet der Antriebsspezialist mit dem Roba-Brake-Checker ein optimales Condition Monitoring Tool.
Abrisssicherung für Container zum Ölwechsel an Windkraftanlagen
07.12.2018 | Der Wechsel von Hydraulik- und Getriebeöl bei Offshore Windkraftanlagen ist eine Herausforderung. Deshalb hat die Firma Speedwind Offshore ein containergebundenes System für den schnellen und sauberen Ölwechsel auf dem Meer entwickelt – derzeit weltweit das einzige mit Zertifizierung durch den DNV GL. In der Abrisssicherung setzt das Unternehmen dabei auf „EAS-axial“ Überlastelemente von Mayr Antriebstechnik.
Ein regelmäßiger Wechsel der Hydraulik- und Getriebeöle ist aufgrund der starken Belastung eine wichtige Voraussetzung für eine lange Lebensdauer der Windkraftanlagen. Zusätzlich wirken sich schwankende Temperaturen und Witterungseinflüsse auf die Eigenschaften der Schmierstoffe aus. Mit dem Container SWOC 1.0 hat Speedwind Offshore aus Wilhelmshaven ein System für den schnellen, sicheren und sauberen Ölwechsel auf dem offenen Meer entwickelt. Der 20-Fuß-Container zum Absaugen und Befüllen der Anlagen wird auf Schiffen zu den Windparks transportiert.
„Der Container benötigt dabei keinerlei Equipment vom Schiff, lediglich den Platz zum Abstellen“, erläutert Uwe Thiele, Projektmanager bei Speedwind Offshore. „Eingesetzt werden darf der Container auf allen Schiffen, die in Windparks arbeiten, denn er ist vom DNV GL (Det Norske Veritas und Germanischer Lloyd) zertifiziert. Wir sind damit das einzige Unternehmen weltweit, das einen Ölwechselcontainer mit dieser Zertifizierung anbieten kann.“
Sichere und saubere Container Befüllung
Der Container verfügt über zwei separate Schlauchsysteme für die sortenreine Befüllung der Getriebe- und Hydrauliksysteme und ist sowohl für den Tages- als auch den Dauereinsatz ausgelegt. Er erfüllt dabei die gängigen internationalen Arbeits- und Umwelt-Sicherheitsstandards nach Solas (Safety of life at sea) und Marpol (Convention for Prevention of Marine Pollution).
So sorgt zum Beispiel eine speziell entwickelte Abrisssicherung dafür, dass beim Befüllen bzw. Abpumpen kein Öl austreten kann und vermeidet damit zuverlässig Gewässerverschmutzungen und Umweltschäden. In der Abrisssicherung werden die bewährten EAS-axial Überlastelemente von Mayr eingesetzt, dem Spezialisten für Kupplungen und Bremsen aus Mauerstetten im Allgäu.
Diese Überlastelemente sind im Safety-Arm des Ölwechselcontainers verbaut und rasten aus, wenn die Zug- bzw. Druckkraft zu groß wird und den vorher eingestellten Wert überschreitet. Eingestellt wird die Auslösekraft über die Vorspannkraft von Tellerfedern. Im Überlastfall verschiebt sich der Bolzen im Inneren des EAS-axial Kraftbegrenzers relativ zum Gehäuse und bewegt dabei die Schaltsegmente radial nach außen. Die Kraftübertragung wird damit sofort unterbrochen.
Zuverlässige Kraftbegrenzung auch bei starkem Seegang
„Die Abrisssicherung wird benötigt, wenn die Schiffe – auch mit Dynamischen-Positionier-Systemen (DPS) – während des Ölwechselvorgangs zum Beispiel bei starkem Seegang ihre Position nicht mehr halten können und von den Windkraftanlagen abdriften“, beschreibt Uwe Thiele die Vorrichtung. „Wenn der Druck (bzw. Zug) zu stark wird, rastet das Überlastelement in unserem Sicherheitssystem aus und sendet über den integrierten Endschalter ein Signal an unsere SPS. Dadurch wird der sogenannte Notfall ausgelöst und die Ölpumpen hören auf zu arbeiten. Das passiert alles blitzschnell. Ein Ölunfall auf dem Meer wird somit zuverlässig verhindert.“
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Die EAS-axial sind aus hochwertigen Werkstoffen gefertigt und verfügen über gehärtete Funktionsteile. Sie erlangen damit eine hervorragende Wiederholgenauigkeit. Im störungsfreien Betrieb bieten sie eine spielfreie Kraftübertragung bei hoher axialer Steifigkeit.
„Wichtig für uns ist zudem, dass sich bei diesen Überlastelementen die Auslösekraft individuell und stufenlos einstellen lässt“, ergänzt Uwe Thiele. Darüber hinaus ist der Freilaufweg der Elemente beim Ausrasten in Zug- und Druckrichtung über die konstruktive Längenauslegung frei wählbar. Die Wiedereinrastung der Überlastelemente erfolgt nach Beseitigung der Überlast automatisch beim Zurückfahren des zentralen Bolzens in seine ursprüngliche Position.
Monitoring-Lösungen für Yaw und Pitch Bremse Windkraftanlage
26.07.2018 | Windkraftanlagen rund um den Globus sind mit den elektromagnetischen Bremsen des Antriebsspezialisten ausgestattet. Denn als weltweit führender Hersteller für Windkraftbremsen bietet das Familienunternehmen aus dem Allgäu mit den „Roba-stop-M“-Bremsen speziell für Yaw- und Pitchantriebe in der Windenergie entwickelte und getestete Sicherheitsbremsen.
„Alle Bremsen Komponenten sind sicher dimensioniert und nur aus hochwertigen, geprüften und bewährten Werkstoffen gefertigt“, erklärt Andreas Merz, Produktmanager bei Mayr und weiter: „Unsere Bremsen sind so ausgelegt, dass sie das spezifizierte Bremsmoment unter allen auftretenden Betriebsbedingungen, unabhängig z. B. von Luftfeuchtigkeit oder je nach Region auch Umgebungstemperatur, zuverlässig erreichen.“ Und das bestätigt auch der Germanische Lloyd (GL), der die Cold Climate Version der Roba-stop-M für den Tieftemperatureinsatz bis -40 °C zertifiziert hat.
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Generell achtet das Unternehmen auf eine sorgfältige Qualitätskontrolle: Dazu gehören qualitätssichernde Maßnahmen während des Konstruktionsprozesses sowie eine umfassende Endprüfung. Eine elektronische Datenbank, in der die Messwerte zusammen mit den dazugehörigen Seriennummern der Komponenten archiviert werden, gewährleistet dabei eine 100-prozentige Rückverfolgbarkeit.
Bremsentechnologie 4.0 die Windkraft
Mit intelligenten Überwachungsmodulen für seine Yaw- und Pitchbremsen setzt der Hersteller neue Standards. Denn auch in der Windkraft rückt das Monitoring von elektromagnetischen Bremsen immer mehr in den Fokus. Das intelligente Modul Roba-brake-checker arbeitet ohne Sensoren. Stattdessen erkennt es durch die Analyse von Strom und Spannung die Bewegung der Ankerscheibe und weiß zu jedem Zeitpunkt, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Es überwacht neben Schaltzustand, Temperatur und Verschleiß auch auf Zugweg- oder Zugkraftreserve, also ob der Magnet noch in der Lage ist, die Ankerscheibe anzuziehen.
Mit dem neuen Modul werden somit jetzt bei der Überwachung deutlich mehr Prozesse als mit Mikroschaltern und Initiatoren abgebildet. Bei Erreichen der Zugkraftreserve sendet der Roba-brake-checker so frühzeitig ein Warnsignal, dass noch eine bestimmte Betriebszeit der Bremse möglich ist. In dieser Zeit kann der Windräder Betreiber bzw. -hersteller die Wartung abgestimmt auf seinen Arbeitsprozess vornehmen. In einer weiteren Ausbaustufe übernimmt das Modul gleichzeitig auch die Ansteuerung der Bremse und ersetzt damit einen Gleichrichter. Schaltzustandsüberwachung und Bremsenansteuerung sind so in einem Gerät kombiniert.
Zustandsüberwachung ohne Schalter
„Dadurch dass der Roba-brake-checker sensorlos arbeitet, also kein Mikroschalter bzw. Näherungsinitiator zur Schaltzustandsüberwachung außen an der Bremse angebracht werden muss, können Sicherheitsbremsen in Grundbauform eingesetzt werden“, erläutert Andreas Merz. „Zudem entfallen die zusätzliche Verkabelung und die je nach Schutzart eventuell nötige Abdichtung der Schalter und Initiatoren.“
Anders als bei der Lösung mit Schaltern und Initiatoren, die aufgrund ihrer Einbausituation an der Bremse Stößen und Vibrationen ausgesetzt sind, erfolgt die Überwachung mit dem Roba-brake-checker vom Schaltschrank aus, d. h. in geschützter Umgebung. Ausfälle durch Vereisen und Fehlsignale durch Schmutz wie zum Beispiel Reibstaub sind damit ausgeschlossen. Durch das elektrische Schalten des Roba-brake-checkers in der DC-Version kann zudem die Anlagenverfügbarkeit erhöht werden. Denn es entsteht keine kritische Funkenbildung mehr am Schaltschütz, die bei üblicher Beschaltung zum Abbrand der Kontakte führen kann.
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