Vorbild Schiffbau

Spezial Windkraft

Sensorik – Anwendungen in Windkraftanlagen benötigen zuverlässige Druck,- Niveau- und Temperaturschalter. Bei der Auswahl bewährt sich oft eine Zulassung für den Schiffbau.

27. August 2012

Applikationen in Onshore- und Offshore-Windkraftanlagen stellen höchste Anforderungen an die verbauten Komponenten. Beispielsweise verursachen die wechselnden Windverhältnisse und Turbulenzen starke Vibrationen und Stöße an den Rotoren und an der oft über 100 Meter hoch gelegenen Generatorkabine. Dazu kommen die großen Temperaturschwankungen. So können in Nordeuropa beim Anfahren in einer Anlage schon mal –40 Grad Celsius herrschen, während Windgeneratoren im Süden Indiens im Betrieb Temperaturen von mehr als +50 Grad Celsius ausgesetzt sein können.

Raue Bedingungen

Unter diesen Verhältnissen sind die Betriebsbedingungen für die Komponenten von Windkraftanlagen praktisch vergleichbar mit Einsätzen in der Hochseeschifffahrt. Viele Ausrüster von Windenergieanlagen achten deshalb bei der Auswahl der Komponenten auf eine Zulassung für den Schiffbau, berichtet Harald Schuppich, Produktmanager bei einem der führenden Lieferanten für dieses Marktsegment, dem US-amerikanischen Messtechnikspezialisten Barksdale mit Deutschlandsitz im hessischen Reichelsheim nördlich von Frankfurt am Main. Das Unternehmen entwickelt unterschiedlichste Versionen von Druck-, Niveau- und Temperaturschaltern, die auch bei zahlreichen Anwendungen in Windkraftanlagen im Einsatz sind, um Schäden zu vermeiden, etwa in Getriebe, Schmierung und Bremsen sowie in den hydraulischen Steuerungssystemen. »Solange es keine spezielle Zulassungen für Komponenten in Windenergieanlagen gibt, sind Referenzen im Schiffbau von Vorteil«, weiß Schuppich und ergänzt: »Bis dahin sind sie für uns eine Art Eintrittskarte in den Offshore-Markt.«

Besondere Ansprüche

Hier ist spezielles Know-how gefragt, wie zum Beispiel bei der richtigen Auswahl von Dichtungsmaterialien. Zur Überwachung von Drücken in den hydraulischen Systemen von Windenergieanlagen empfiehlt Schuppich zum Beispiel die Kolbendruckschalter der Serie 9000, die eine Typzulassung der internationalen Schiffahrts-Zertifizierungsgesellschaften Germanischer Lloyd und Bureau Veritas besitzen und in großen Stückzahlen im Schiffbau, der Mobilhydraulik oder in Windkraftanlagen im Einsatz sind. Die Geräte besitzen standardmäßig drei Einstellbereiche für Drücke zwischen 10 und 400 bar, bieten in der Steckerversion die Schutzklasse IP65 und sind spezifiziert für Arbeitstemperaturen zwischen –20 und +80 Grad Celsius.

Für noch härtere Fälle bieten die Amerikaner zudem die Druckschalter der Serie 8000, die als Kolben- oder Membrandruckschalter lieferbar sind. Die Ausführung mit Kolben ist zur Überwachung von Drücken zwischen 5 bar und 600 bar bei Temperaturen von –40 bis +80 Grad Celsius ausgelegt. Die Membran-Version schaltet im Temperaturbereich von –20 bis +80 Grad Celsius bei Drücken zwischen 0,6 bar und 45 bar. Mit Kabelanschluss wird die Schutzklasse IP68 erreicht. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen sind die Druckschalter der Serie 8000 zudem auch in eigensicherer Bauweise verfügbar.

Zum Einsatz kommen beide Druckschalter-Baureihen vor allem für Überwachungsaufgaben an den Aggregaten für die hydraulische Flügelverstellung und die Steuerung der Bremsbacken der Scheibenbremsen an Wellen oder der Gier-Bewegung der kompletten Kabine. Ein weiterer Einsatzpunkt für die vibrationsfesten Druckschalter in Windenergieanlagen sind zum Beispiel die zentralen Schmierungsanlagen, die die entsprechenden Lager über Rohrleitungen mit Schmiermittel versorgen.

Eine robuste Lösung zur kontinuierlichen Kontrolle des Füllstands im Behälter für Hydrauliköl sind die Niveauschalter der Serie UNS1000-BN18, mit denen sich zusätzlich die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit überwachen lässt. Am Getriebe von Windkraftanlagen ermöglichen die gleichen Schalter eine Füllstandsüberwachung der Schmier- und Kühlmittel.

Eingebaute Sicherheit

Eine sicherheitsrelevante Aufgabe erfüllen Druckschalter von Barksdale zudem bei der Kontrolle der hydraulisch bewegten Verriegelung der Windenergieanlage zum Schutz des Servicepersonals bei Wartungsarbeiten innerhalb der Kabine. Für solche Servicefälle an Windenergieanlagen hat das Unternehmen zudem einen speziellen Niveau- oder Temperaturschalter konstruiert, bei dem das Führungsrohr für den Schwimmer durch eine Teleskopstange ersetzt wurde. Diese Bauform lässt sich vom Servicepersonal etwa nach einem Blitzeinschlag direkt vor Ort genau an die konkrete Überwachungsaufgabe anpassen und erspart deshalb in einen zweiten Einsatz zur Montage des Ersatzschalters.

Für die Zukunft erwarten die Amerikaner, noch weitere Einsatzgebiete für ihre Druck-, Niveau- und Temperaturschalter in Windkraftanlagen. Ein wichtiger Trend ist dabei zum Beispiel der künftig verstärkte Ersatz mechanischer Druckschalter durch elektronische Komponenten. Zudem ermöglicht in Zukunft der Einsatz von Bus-Systemen eine zentrale Überwachung der bustauglichen Sensorik-Komponenten in den Kabinen der Windenergieanlagen und eröffnet damit zum Beispiel völlig neue Wege der Wartung und Fernwartung.

Auf einen Blick

-Die 1949 gegründete Barksdale Inc. mit Zentrale in Los Angeles ist spezialisiert auf Lösungen zur mechanischen und elektronischen Überwachung von Druck, Temperatur, Niveau und Durchfluss.

-Haupteinsatzgebiete sind die Mobil- und Stationärhydraulik, industrielle Ausrüstungen, der Pressen- und Aufzugbau, die Schifffahrttechnik, sowie Kraftwerke und petrochemische Anlagen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2012