Lebenslang wartungsfrei

Spezial

Sicherheitsbremsen – Der sichere Betrieb von Windkraftanlagen erfordert zuverlässige Sicherheitsbremsen. Eine gewissenhafte Auslegung gewährleistet hohe Anlagensicherheit.

17. Februar 2011

Ein Problem beim Einsatz von Sicherheitsbremsen in den Pitch-Antrieben von Windkraftanlagen sind die häufigen Wechsel von Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die das Bremsmoment beeinflussen. Der sichere Betrieb dieser Maschinenelemente erfordert deshalb eine gewissenhafte Auslegung und exakte Kenntnisse der Bremsmomenttoleranzen.

Die Bremsen der Pitch-Antriebe haben die Aufgabe, die Rotorblätter nach erfolgter Positionierung des Winkels durch die Getriebemotoren gegen Verdrehen zu sichern. Diese Rotorverstellung muss immer funktionieren, auch wenn beispielsweise die Energieversorgung ausgefallen ist, schließlich kann ein Ausfall der Antriebe oder der Bremsen an diesem Hauptbremssystem der Windkraftanlage fatale Folgen haben, weil dann die Anlage bei starkem Wind oder bei einem Generatorausfall überdrehen kann. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass dadurch eine Windkraftanlage komplett zerstört werden kann. Sämtliche Bauteile im Pitch-Antrieb sind deshalb Schlüsselkomponenten, die höchste Qualität und Zuverlässigkeit aufweisen müssen.

Bremskraft maßgeschneidert

Der Motor kann bei einem Stromausfall durch Batterie oder Kondensator versorgt werden. Da für die Bremse eine solche Notversorgung nicht immer vorhanden ist, wird der Motor so ausgelegt, dass er die Rotorblätter auch bei geschlossenen Bremsen gegen die Bremskraft verdrehen und in die sogenannte Fahnenstellung bringen, also aus dem Wind stellen kann. Gerade hier sind fundierte Kenntnisse über die Bremsmomenttoleranzen der eingesetzten Bremsen äußerst wichtig. So muss einerseits während des Betriebs stets ein ausreichendes Bremsmoment zum Halten der Rotoren bereitgestellt werden, andererseits darf das maximale Motormoment nicht überschritten werden, damit sich die Rotorblätter auch gegen die geschlossenen Bremsen noch in Fahnenstellung bringen lassen – und zwar bei allen im Normalbetrieb auftretenden Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel bei einer Luftfeuchtigkeit von mehr als 90 Prozent oder bei Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt.

Die eingesetzten organischen Reibwerkstoffe sind dabei unvermeidbaren physikalischen Zustandsänderungen unterworfen, die den Reibkoeffizienten und damit die Bremsmomenttoleranz beeinflussen. Selbst bei einer gewissenhaften Auslegung und Berücksichtigung aller Umwelteinflüsse lassen sich deshalb die Bremsmomenttoleranzen faktisch nicht reduzieren, vor allem nicht bei seriengefertigten Bremsen. Eine gewissenhafte Bremsenauslegung auf Lebensdauer unter Einbezug von realistischen und in unzähligen Versuchsreihen verifizierten Bremsmomenttoleranzen bedarf deshalb mehrjähriger Erfahrung im Anwendungsgebiet der Windkraft.

Harte Bedingungen

Im Offshore-Bereich werden die mechanischen Komponenten zusätzlich durch Feuchtigkeit und aggressive, salzhaltige Luft beansprucht. Die komplette Konstruktion der Sicherheitsbremse muss deshalb auf die vorherrschenden Umweltbedingungen ausgelegt sein. So hat sich neben rostfreien Bauteilen wie Druckfedern beispielsweise die Verwendung eines für diesen Einsatz entwickelten Reibbelags in Kombination mit speziellen korrosionsgeschützten Gegenreibflächen bewährt.

Hohe Ansprüche an die Zuverlässigkeit der Komponenten stellt auch die schwere Zugänglichkeit der Gondel über die geforderte Lebensdauer der Anlage von mindestens 20 Jahren, besonders bei Offshore-Anlagen, schließlich sind hier die Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten außerordentlich kostenintensiv. Die Bremsen der Pitch-Antriebe werden deshalb auf Lebensdauer wartungsfrei ausgelegt und bedürfen keiner verschleißbedingten Nachstellung des Bremsmomentes.

Aus Erfahrung zuverlässig

Alle diese Konstruktionsmerkmale und Produkteigenschaften bieten die wartungsfreien Windkraftbremsen des Antriebstechnikspezialisten Mayr aus Mauerstetten auf Basis der bewährten Baureihe ROBAstopM. Die Grundlage für eine gewissenhafte Lebensdauerauslegung unter Berücksichtigung realistischer und verifizierter Bremsmomenttoleranzen liefern dazu zahlreiche Tests in der eigenen Entwicklungs- und Versuchsabteilung im Stammhaus des Unternehmens. Zudem werden bei jeder einzelnen Bremse vor der Auslieferung alle funktionsrelevanten Werte geprüft und dokumentiert, um eine höchstmögliche Betriebssicherheit der Anlage zu gewähren. Mittlerweile hat das Unternehmen mehr als 100.000 Windkraftbremsen an namhafte Antriebshersteller für den Einsatz in Windkraftanlagen geliefert, die bisher noch ohne jeden Ausfall arbeiten. bt

Erschienen in Ausgabe: 01/2011