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Sicherungstechnologie Verschraubungslösungen für sichere Windenergieanlagen

Redakteur: Katharina Juschkat

Die Sicherungstechnologie des Unternehmens Nord-Lock soll Windenergieanlagen bei dynamischen Belastungen und Vibrationen schützten und zudem die Effizienz der Stromproduktion steigern.

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Nord-Lock Keilsicherungsfederscheiben, eine multifunktionale Lösung gegen spontanes Lösen und Lockern von Schraubenverbindungen.
Nord-Lock Keilsicherungsfederscheiben, eine multifunktionale Lösung gegen spontanes Lösen und Lockern von Schraubenverbindungen.
(Bild: Nord-Lock)

Windturbinen-Hersteller und -Betreiber suchen kontinuierlich nach Möglichkeiten, Kosten für die Stromerzeugung zu senken und dabei die Stromproduktion zu steigern. Bau- und Wartungskosten sollen auf der einen Seite niedrig sein. Auf der anderen Seite ist eine hohe Verfügbarkeit der Anlagen Basis für eine effiziente Stromproduktion. Schraubenverbindungen sind in diesem Zusammenhang ein nicht unerheblicher Kostenfaktor. Nord-Lock bietet für alle Schraubenverbindungen von Windenergieanlagen passende Sicherungs- und Verschraubungstechnologie an, die Wartungskosten reduziert und gleichzeitig die Verfügbarkeit der Anlage steigert.

Gefahr durch zu niedrige Vorspannung

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Vibrationen und Materialermüdung sind Probleme, die bei allen Windenergieanlagen häufig auftreten. Auch auf den Schraubenverbindungen der gesamten Anlage inklusive des Turms liegen extreme dynamische Belastungen und Vibrationen. Klassische Schraubenverbindungen bieten hier eine Reihe von Vorteilen wie einen hohen Standardisierungsgrad, schnelle Montage und die Möglichkeit, eine Verbindung etwa für die Wartung von Bauteilen zu öffnen und wieder zu schließen. Aufgrund der beschriebenen Kräfte besteht jedoch die Gefahr, dass sich solche Verbindungen lösen. Einen weiteren Gefahrenherd stellt Ermüdungsversagen aufgrund zu niedriger Vorspannung, Schlupf oder Lösen der Schraubenverbindung dar. Die mögliche Folge: der Stillstand der gesamten Anlage. Eine ausreichende Vorspannung lässt sich aber nicht immer zuverlässig erzeugen, vor allem dann, wenn Schrauben sehr groß sind oder Materialien verwendet werden, die im Laufe der Zeit ihre Spannung verlieren – z. B. Kunststoff-Verbundstoffe. Darüber hinaus stellt natürlich der menschliche Faktor eine weitere Fehlerquelle dar.

Optimale Schraubenverbindungen können Stillstände verhindern

Die Wahl einer optimalen Verschraubungslösung kann daher großen Einfluss auf die Ausgangsleistung haben und Windturbinen-Herstellern und -Betreibern die Rentabilität über die gesamte Lebensdauer der Anlage sichern. Die mit dem Betrieb und der Wartung verbundene Kosten sollen sich laut dem Unternehmen auf etwa ein Drittel der Lebenszykluskosten einer Windturbine belaufen. Diese Kosten beinhalten sowohl die bedarfsorientierte als auch die vorbeugende Wartung. Ausfallraten und Stillstandzeiten sind in allen Windenergieanlagen direkt miteinander verbunden und betreffen elektrische Komponenten, Pitchsysteme, Getriebe und Generatoreinheiten – und alle üben einen erheblichen Einfluss auf die Stromerzeugungskosten aus.

Die Senkung der Kosten für Installation und Wartung ist bei vielen Schraubenverbindungen allerdings schwierig, denn viele von ihnen befinden sich an sicherheitskritischen Hauptverbindungspunkten einer Windenergieanlage. Verschraubungslösungen der Nord-Lock Gruppe sollen deshalb die Kosten reduzieren und die Sicherheit steigern. Produkte wie die hydraulischen Vorspannwerkzeuge von Boltight, Superbolt-Spannelemente und Nord-Lock-Keilsicherungsscheiben werden seit mehr als 35 Jahren in der Windanlagenindustrie eingesetzt.

Hydraulische Werkzeuge für sichere Verbindungen bei großen Durchmessern

Besonders große Kräfte wirken auf die Verschraubungen zwischen Turm und Fundament. Entsprechend anspruchsvoll ist das Anziehen der Bolzen an diesen Stellen. Eine Vielzahl erheblich großer Bolzen ist erforderlich, um den gesamten Turm sicher in Position zu halten. Werden die Bolzen unzureichend angezogen, woraus eine zu geringe Vorspannung resultiert, können die Schraubenverbindungen versagen. Um eine exakte Vorspannung ohne Probleme zu erreichen, ist der Einsatz eines hydraulischen Vorspannwerkzeugs von Boltight sinnvoll. Mit dem Werkzeug kann der Arbeiter beim Anziehen eine enge Toleranz einhalten und einen hohen Prozentsatz der Dehngrenze der Bolzen erreichen. Die Beaufschlagung der Vorspannung erfolgt direkt ohne Reibungsverluste und lässt sich beliebig oft präzise wiederholen. In Verbindung mit der Fähigkeit, mehrere Bolzen über ein einziges Hydraulikaggregat gleichzeitig anzuziehen, bietet sich so eine effektive Methode, Verbindungselemente mit großem Durchmesser anzuziehen und zu lösen.

Mit zwei unterschiedlichen Kopfgrößen und einem modularen Brückenaufbau sind die Vorspannwerkzeuge für die meisten Arten von Fundament- und Ankerbolzen geeignet. Die mehrstufigen Vorspannwerkzeuge der Linie Typhoon wurden so konzipiert, dass sie hohe und präzise Vorspannungen bei minimalem Durchmesser ermöglichen. Gleichzeitig sind die Werkzeuge leicht und robust und damit eine gute Lösung für den Einsatz in engen radialen Räumen, wie beispielweise in Windturbinen, Turm- oder Rotorblattverbindungen.

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