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Schaltschrank Herausforderung hohe See: Stromsammelschienensysteme für maritime Anwendungen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Damit Niederspannungsschalt- oder Steuerungsanlagen den Bedingungen auf hoher See standhalten, definieren spezielle Schiffsklassen Bauanforderungen und Prüfbedingungen.

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Auf Schiffen oder Offshore-Plattformen stellen die Umgebungsbedingungen teils höhere Anforderungen an elektrische Steuerungs- und Schaltanlagen.
Auf Schiffen oder Offshore-Plattformen stellen die Umgebungsbedingungen teils höhere Anforderungen an elektrische Steuerungs- und Schaltanlagen.
(Bild: gemeinfrei/pixabay.com)

Prinzipiell unterscheiden sich elektrische Steuerungs- und Schaltanlagen auf Schiffen oder Offshore-Plattformen kaum von Anlagen in der Industrie. Allerdings stellen die Umgebungsbedingungen teils höhere Anforderungen an die Konstruktionselemente und Betriebsmittel. Das können aufgrund der höheren Luftfeuchtigkeit größere Luft- und Kriechstrecken sein, oder aber auch der Nachweis, dass sich Schraubverbindungen aufgrund der Vibrationen in einem Schiff nicht lösen.

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Die Anforderung an ein konstruktives Merkmal wie höhere Luft- oder Kriechstrecken lassen sich relativ einfach konstruktiv umsetzen. Anders sieht es da bei dem Nachweis der Festigkeit von Schraubverbindungen unter den Vibrationsbedingungen aus. Insbesondere wenn diese die Stromübertragung einer Sammelschienenverbindung gewährleisten sollen. Zum einen wirken die Vibrationen oft über Jahre auf eine Schraubverbindung, zum anderen kann sich die Frequenz und Beschleunigung, die auf eine Schraubverbindung wirkt, ständig ändern. Des Weiteren sind auch die Platzierung oder die durch die Schraubverbindung gehaltenen Massen innerhalb der Anlagen unterschiedlich. So können innerhalb einer Schaltanlage unterschiedliche Resonanzfrequenzen resultieren. Dies zeigt, wie komplex der Nachweis einer sicheren Schraubverbindung werden kann.

Prüfverfahren definiert

Die Schiffsklassen haben hierfür ein Prüfverfahren definiert, das diesen Nachweis erbringen soll. Dabei wird z. B. eine Schaltanlage im Frequenzbereich zwischen 5 Hz bis 13,2 Hz bei einer Amplitude von ±1 mm und von 13,2 Hz bis 100 Hz mit einer Beschleunigung von 0,7 g beaufschlagt. Bezogen auf die Anregung darf die Antwort auf die Anregung eine mehrfache Überhöhung nicht überschreiten. Wird der Wert überschritten, wird die Prüfung als nicht bestanden gewertet. Werden eine oder mehrere Resonanzstellen gefunden, bei denen der Grenzwert nicht überschritten wird, so muss auf jeder dieser Resonanzstellen 90 Minuten lang verweilt werden, so dass die Schraubverbindungen gestresst werden.

Liegen mehrere Resonanzstellen dicht beisammen, so kann alternativ über diesen Frequenzbereich der Resonanzstellen ein 120 Minuten langer Test erfolgen, der ständig zwischen den einzelnen Resonanzstellen wechselt. Dieser Test kann unter Umständen auch einige Stunden dauern. D. h. die Schraubverbindungen und die gesamte Konstruktion des Prüflings werden enorm belastet.

Schneller bei der Anlagenabnahme

Die Bauteile, welche diese Prüfung bestehen, sind beim Einsatz auf einem Schiff äußerst sicher. Als Resultat erhält der Hersteller eines Produktes ein Zertifikat über die bestandene Baumusterzulassung. Die Klassifizierungsgesellschaften nehmen die zugelassenen Artikel samt aller Dokumentationen, Anleitungen und technischen Daten in ihre eigene Datenbank auf, so dass alle Inspektoren einer Klasse zu den Unterlagen Zugang haben und den Zulassungsprozess bei Schiffsbauprojekten schneller abwickeln können. Verschiedene Nachweise über Produkteigenschaften müssen nicht mehr geprüft werden. Diese wurden bereits in der Baumusterprüfung verifiziert. Der jeweilige Inspektor einer Klasse muss nur die korrekte Anwendung entsprechend den Herstellerangaben prüfen und wird mit einer Dokumenten- oder Anlagenabnahme schneller fertig.

Wie schon zu Beginn beschrieben, unterliegen Steuerungs- und Schaltanlagen auf Schiffen auch der allgemeinen Norm IEC 61439. So können etwa die geprüften Systemlösungen von Rittal für Anlagen auf Schiffen oder Offshore-Anwendungen genutzt werden. Durch mehrere Umweltprüfungen im Bereich Vibration hat Rittal ausführlich nachgewiesen, dass für die Bereiche auf einem Schiff, in denen Steuerungs- und Schaltanlagen regulär aufgestellt werden, die Schraub- und Klemmverbindungen der Sammelschienensysteme unter diesen Bedingungen Stand halten und sich nicht lösen.

Baumusterzulassung erteilt

Nach Analyse der Prüfberichte nach IEC 61439, der Materialdaten, der Anleitungen, der Datenblätter und mit den neu durchgeführten Umweltprüfungen mit Vibration haben die Klassen American Bureau of Shipping (ABS), Det Norske Veritas-Germanischer Lloyd (DNV-GL) und Lloyds Register of Shipping (LR) die beantragte Baumusterzulassung für die Sammelschienensysteme Ri-Line, Maxi-PLS und Flat-PLS von Rittal erteilt.

Mit dieser Baumusterzulassung ist nun die Verwendung der Sammelschienensysteme in verschiedenen Schaltschränken sehr einfach möglich, da sich der Abnahmeprozess für diese wesentlichen Elemente einer Steuerungs- oder Schaltanlage vereinfacht. (sh)

Hannover Messe 2017: Halle 11, Stand E06

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