Marginale Spalte

Das große Klettern

November 2011

 

Installation und Wartung von Offshore-Windparks werden mit dem Continuous Jacking System, einem neuartigen, kontinuierlichen Hubwerk von Rexroth noch sicherer, zuverlässiger und effizienter.

 
 

Auf Stelzen arbeiten: die MPI Resolution an einer Windenergieanlage der Windfarm Thanet.
Foto: MPI Resolution

Die Hubinsel schwebt mit ihren rund 25.000 Tonnen Gewicht langsam wie von Geisterhand gehoben aus dem Meer und kommt erst hoch über den Wellen zum Stehen. Für den boomenden Markt der Offshore-Windparks sind diese sogenannten Errichterinseln oder -schiffe unverzichtbar, denn selbst bei rauer See stehen sie auf ihren Beinen fest auf dem Meeresgrund, ermöglichen so sicheres und schnelles Arbeiten – und erweitern das Einsatzfenster erheblich.

Hohe Zuverlässigkeit

Das praktische System erfordert allerdings zuverlässige Hubwerke. Die liefert Rexroth schon seit den frühen 1960ern. Aufgrund der langen Erfahrung sind so speziell für die führenden Unternehmen der Offshore-Industrie entwickelte, hydraulische Hubwerke mit Hubleistungen von bis zu 25.000 Tonnen entstanden. Von der ständigen Weiterentwicklung der ursprünglichen Konzepte über halbautomatische Doppel-Ring-Systeme setzt Rexroth seit Ende 2009 einen neuen Standard: das kontinuierliche Hubwerk.

Die Ansprüche an den kräftigen Heber sind groß: Die Kunden erwarten eine Lebensdauer von 25 Jahren und mehr, trotz Wind, Wetter, Meerwasser und enormer Lasten. Um Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit zu erhöhen, mussten die Ingenieure vor allem mögliche Ermüdungsausfälle beseitigen.

Dazu entwickelten sie ein spezielles Design der Zylinder und deren Verrohrung. Die Kolbenstangen schützt eine spezielle Keramikhülle, die sich besonders für die rauen Umweltbedingungen eignet. Präzision, Bewegungsmuster und exakten Niveauausgleich der Errichterinsel im Einsatz gewährleistet das Ceramax Integrated Measuring System (CIMS), ein äußerst zuverlässiges und genaues, integriertes Zylinderhub-Messsystem, mit dem die Hubwerkszylinder ausgestattet sind. Dieses magnetische Messsystem übermittelt der Steuerung hochpräzise Daten über die Position des Zylinders.

Eine Frage der Präzision

Die speziell für das Hubwerk entwickelte Software sorgt für möglichst gleitende Übergänge der unterschiedlichen Modi, Drücke und Lasten – und trägt so auch zum verringerten Verschleiß bei. Sie regelt versetzte und parallele Zylinderbewegungen, den Transfer hoher Lasten sowie alle Be- und Entschleunigungen extrem präzise.

Zudem ermöglicht sie den automatischen Übergang zwischen den vier Operationsmodi Senken der Beine, Anheben der Plattform, Senken der Plattform und Anheben der Beine. Vor allem der Übergang zwischen dem Aufsetzen der Beine auf dem Meeresboden und dem Anheben der Plattform erfordert höchste Präzision und Geschwindigkeit. Denn in diesem Übergangsstadium folgt die Insel dem Auf und Ab des Seegangs – enorme Kräfte wirken auf das gesamte System. Das kontinuierliche Hubwerk hievt die Plattform schneller aus dieser kritischen Situation als ein intermittierendes Hubwerk.

Gemeinsam sparen

Das gewährleisten Steuersoftware und Antriebssystem, die beim Senk- und Hebevorgang nicht nur für eine höhere Geschwindigkeit sorgen, sondern auch für einen geringeren Energieverbrauch. Dies unterstützt der Einsatz von HS4P-Hydrauliksteuerungen. Sie ermöglichen die Durchflussregelung des Hubwerks, die Druckregelung von Kran oder Winde und die Leistungssteuerung, um den Verbrauch beider Pumpen zu begrenzen.

Von der Integration der verschiedenen Hydraulikfunktionen profitiert der Betreiber ebenso. Sie steigert Redundanz und Zuverlässigkeit – und senkt die Investitionskosten des Schiffes. Denn sie bietet die Möglichkeit, mit sekundärgesteuerten Antrieben für den Kran die hohen Leistungen mit geringerem Verbrauch, weniger Platzbedarf und niedrigerem Gewicht zu verbinden.

Insgesamt unterstützt das neue hydraulische kontinuierliche Hubwerk den momentan immens steigenden Bedarf an Errichterinseln. Dem Boom bei Offshore-Windparks steht eine sehr kleine Flotte an geeigneten Plattformen entgegen. So geht die EU-Kommission bis 2030 europaweit von Investitionen von mindestens 200 Milliarden Euro für den Ausbau der Branche aus. Da gibt es auch für Hubinseln noch viel Luft nach oben.

 

Funktionsweise des hydraulischen Hubwerks

Das Funktionsprinzip ist einfach: Wie ein Kletteraffe arbeitet sich das Hubwerk am Bein nach oben oder unten.

Einer von zwei Ringen mit jeweils einem Satz Bolzen rastet in den Löchern des Beins ein. Die Zylinder des fixierten Rings ziehen die Plattform nach oben.

 

Wenn der erste Ring das Ende des Kolbenhubs beinahe erreicht hat, befindet sich der andere Ring schon in der korrekten Position, um einen Satz Bolzen in die Löcher einzuführen. Nun übernehmen die Bolzen des anderen Rings die Last. Die des ersten werden herausgezogen, die Zylinder ziehen den ersten Ring nach, damit er mit seinen Bolzen an der nächsten Position die Last wieder übernehmen kann.

Beim Anheben oder Senken gibt es mit diesem neuen, kontinuierlichen Hubwerk keinerlei Pausen. Das System erreicht so eine konstante Hubgeschwindigkeit von einem Meter in der Minute und mehr.