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Power Jacks hebt den Deckel in Houstons neuem Hydrospace-Testzentrum

Spindelhubelemente von Power Jacks heben und bewegen den 35-Tonnen schweren Deckel eines Druckbehälters in einer Untersee-Geräteprüfeinrichtung

Fraserburgh, Schottland, Juni/Juli 2006. Die Balmoral Group International in Houston, Texas, ist eine Tochtergesellschaft der Balmoral Group, die in Schottland Marineprodukte, Bojen, Verankerungen und Verbundwerkstoffe für die Untersee-Gas- und Ölindustrie herstellt. In Houston betreibt das Unternehmen ein hydrostatisches Testzentrum, in dem Unterseeeinrichtungen geprüft werden. Die Prüflinge werden dazu in einen Druckbehälter gelegt und einem Druck ausgesetzt, der dem hydrostatischen Wasserdruck in der Untersee-Ölbohrinstallation entspricht.

In dem Testzentrum befinden sich Druckbehälter in verschiedenen Größen, die von 80 cm Durchmesser und 2,2 m Länge bis hin zu 2,5 m Durchmesser und 8,5 m Länge reichen. In dieser Anlage werden mit kompletter Instrumentierung simultane Druck- und Wassereindringversuche mit Druckwerten bis zu 300 Bar durchgeführt. Der größte Behälter ist für 300 Bar ausgelegt und wiegt 138 Tonnen. Er ist im Boden des Testzentrums eingelassen. Sein Deckel wiegt 35 Tonnen und muss zur Wartung des Behälters und zur Einbringung der Prüflinge in den Behälter abgenommen werden.

Abb. 1

Der Deckel des Druckbehälters wird entfernt indem er um gut einen Meter angehoben und dann 6 Meter seitwärts bewegt wird. Während der Einbringung der Testobjekte wird er abgesetzt. Die Montage des Deckels erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Um eine angemessene Laufzeit beim Öffnen und Schließen zu erreichen, muss der Deckel mit einer Geschwindigkeit von 95 mm pro Minute angehoben und mit 2,4 m pro Minute seitlich verschoben werden. Bei der Suche nach einem geeigneten Hebe- und Transportmechanismus wandte sich die Balmoral Group an Power Jacks und beauftragte diese mit der Entwicklung und Lieferung der gesamten Installation zur Deckelhandhabung, einschließlich dessen Steuerung.

Abb. 2

Die Konstruktion, Herstellung und Prüfung des Fahrzeuges (der Hubeinrichtung?) fand im Werk von Power Jacks in Fraserburgh, Schottland statt. An dem Projekt arbeiteten drei Teams von Ingenieuren. Ihre Arbeit wurde von modernster Entwicklungssoftware zur Projektkoordinierung und Systementwicklung unterstützt.

Das Fahrzeug besteht aus einer brückenförmigen Rahmenkonstruktion, die auf vier Radsätzen mit je zwei Rädern befestigt ist. Einer der Radsätze auf jeder Seite wird zur Fortbewegung des Fahrzeugs angetrieben und erzeugt die lineare Bewegung, die den Deckel von dem Behälter wegtransportiert. Eine Anordnung von vier oben auf dem Rahmen montierter Spindelhubgetriebe hebt und senkt den Deckel vom bzw. auf den Behälter. Die Fahrzeug-Steuertafel ist seitlich am Brückenrahmen befestigt und bewegt sich mit dem Fahrzeug mit. Ein zweites, stationäres Bedienungspult befindet sich neben dem Druckbehälter.

Abb. 3

Da es erforderlich war, das Fahrzeug für die Werksprüfung zu montieren und dann zum Transport nach Houston wieder zu zerlegen, wurde der Rahmen in zwei Hälften gefertigt, die sich entlang der Fahrzeug-Längsachse trennen lassen. Die beiden Hälften werden über zwei Flansche miteinander verschraubt. Der Rahmen liegt auf vier Radsätzen auf, welche jeweils aus zwei in einer eigenständigen Einheit gelagerten Rädern besteht. Die Konstruktion wurde zur ersten Aufstellung mit dem Rahmen verschraubt und nach der endgültigen Positionierung verschweißt. Die Radsätze wurden modular konstruiert und konnten somit an verschiedene Anforderungen angepasst werden: Eine Seite der Fahrzeugräder etwa enthält Führungsflansche, die zur Führung des Fahrzeugs in einer im Boden eingelassenen Stahlschiene eingreifen. Die beiden vorderen Radsätze verfügen über Antriebszahnräder, die über ein auf dem Rahmen befestigtes Untersetzungsgetriebe angetrieben werden. Da es nicht möglich war, die beiden Fahrzeugantriebe mechanisch miteinander zu verbinden, wurden die Motoren elektronisch synchronisiert.

Abb. 4

Das Hubsystem für den Deckel besteht aus vier Spindelhubgetrieben, die mechanisch mit dem oben am Fahrzeugrahmen montierten Hauptantrieb verbunden sind. Die Spindelhubgetriebe wurden kundenspezifisch auf Basis der 300 kN Spindelmodelle des Typs CE1829 angefertigt. Hierbei handelt es sich um Spindelhubgetriebe hängender Ausführung mit einer eingebauten Verschleißüberwachung der Zahnräder. Die speziell entwickelten Hubspindeln verfügen über konisch zulaufende Enden, die bei vollem Deckelhub eine sichere Positionierung der Spindeln im Rahmen gewährleisten. Dadurch wird ein Schwingen des Deckels während des Transports zum und vom Behälter verhindert. Die vier Spindelhubgetriebe werden durch einen Motor über ein Kegelrad-Reduziergetriebe angetrieben. Die Motorbaugruppe enthält auch eine integrierte Bremse zur Lastsicherung im Parkzustand. Zur Positionierung wurde die Spindelhubanlage mit einem Nocken-Endschalter ausgestattet, der die Hubüberschreitung im Notfall begrenzt und die Verfahrweggrenzen bei Normalbetrieb bestimmt. Das Spindelhubsystem verfügt über zwei mechanische Sicherheitsfunktionen: es ist selbst hemmend und fährt daher nicht zurück, selbst wenn die Bremse des Motors ausfallen sollte; die an jedem Spindelhubgetriebe montierten Verschleißmelder warnen bei Zahnradverschleiß und melden, wenn ein Spindelhubelement auszutauschen ist. Das Spindelhubsystem und der Fahrzeugantrieb werden von der Hauptsteuerung angesteuert.

Das Steuersystem basiert auf modernster Umrichtersteuerung. Die angetriebenen Radsätze werden jeweils über einen Frequenzumrichter angesteuert. Die in den Frequenzumrichter integrierten Bewegungssteuermodule sind elektronisch miteinander verbunden um eine präzise Synchronisierung der beiden Fahrzeugmotoren zu gewährleisten. Die aktuelle Stellung der Motorwellen wird dabei jeweils über einen Drehgeber ermittelt. Durch die in den Frequenzumrichtern integrierten Bewegungssteuermodule erübrigte sich der Einbau zusätzlicher, platzaufwändiger Steuerelemente wie etwa eine SPS. Über eine Bedieneinheit auf der Steuertafel lassen sich die Ausgangs- und Zielpositionen des Fahrzeugs, zum Beispiel für Einrichtarbeiten oder den Normalbetrieb programmieren. Die Hubgeschwindigkeit des Spindelhubgetriebes lässt sich ebenfalls einstellen, wobei das Drehmoment der Spindelhubelemente unverändert bleibt.

Die Haupt-Steuertafel wurde mit einer Reihe von Steuerelementen ausgestattet. Da die Steuertafel aber direkt am Fahrzeug angebracht ist und sich mit diesem fortbewegt, wurde ein weiteres, abgesetztes Bedienpult ortsfest neben dem Druckbehälter aufgestellt. Fahrzeug und Hebeeinrichtung können sowohl im Automatik- als auch im Tippbetrieb angesteuert werden. Rund um das Fahrzeug an leicht zugänglichen Stellen angeordnete Not-Aus-Schalter gewährleisten die erforderliche Sicherheit.

Vor dem Versand nach Houston unterzog Power Jacks das komplette Fahrzeugsystem im Werk in Fraserburgh einer Belastungsprüfung. Zu diesem Zweck wurde ein Modell des Druckbehälters und eines Prüfgewichts von 50 Tonnen angefertigt. Das Fahrzeug hatte gleich beim ersten Mal die vorbetriebliche Prüfung bestanden; eine Leistung, die nach dem Wieder Zusammenbau des Fahrzeugs in Houston wiederholt wurde.

Abb. 5

Das Fahrzeug erfüllte zu 100 Prozent das Projektziel der Bereitstellung eines flexiblen und kompakten automatischen Systems zur Entfernung und zum Aufsetzen des Druckbehälterdeckels.

Der Autor: Bruce Hamper, Leiter Produkt & Marketing, Power Jacks

Direkter Link zum Produkt: http://www.powerjacks.com/Power-Jacks-Screw-Jacks.htm

Legende zu Bildern:
Abb. 1: Power_Jacks-Hydrospace_Centre-Photo-: Installation eines Prüflings in den Druckbehälter
Abb. 2: Power_Jacks-Hydrospace_Centre-Photo-2:  Luftaufnahme des Spindelhubsystems auf dem Fahrzeug [Das ist die Legende zu Abb. 4!]
Abb. 3: Power_Jacks-Hydrospace_Centre-Photo-3:  Hier wird der Deckel des Druckbehälters angehoben
Abb. 4: Power_Jacks-Lid_Lifter_Vehicle-3D_CAD: CAD-Konzeptmodell des Fahrzeugs
Abb. 5: Power_Jacks-Hydrospace_Centre-Layout:  Plan der Prüfstätte

Über die Balmoral Group:
Die Balmoral Group Ltd. ist ein schottisches Unternehmen, das Marineprodukte, Bojen, Verankerungen und Verbundwerkstoffe herstellt.  Das 1980 gegründete Unternehmen mit über 600 Mitarbeitern hat seinen Hauptsitz in Aberdeen, Schottland. Der Konzern besteht aus den vier Unternehmenseinheiten Balmoral Composites, Balmoral Marine Ltd., Balmoral Tanks und Balmoral Transport sowie drei hundertprozentigen Tochtergesellschaften:  Balmoral Norge A/S in Stavanger, Norwegen, Balmoral Group International Inc. sowie Balmoral Marine Inc., beide in Houston, USA. Das Unternehmen wird weltweit als führender Marktteilnehmer in der Öl- und Gasindustrie angesehen.

Über Power Jacks:
Power Jacks Ltd. ist ein führender Hersteller linearer Bewegungstechnologie. Das Unternehmen mit über 100 Mitarbeitern hat seinen Sitz in Schottland. Seit 1903 werden hier hochwertige Produkte für industrielles Heben und Positionieren, für Materialflusssysteme und Antriebe gefertigt. Power Jacks bietet komplette Steuer- und Positionierlösungen an sowie ein umfassendes Sortiment an Kegelradgetrieben, Getriebemotoren, Kupplungen, Riemen, Verbindungswellen und Zubehör.

Kontakt:
Power Jacks Ltd.
Maconochie Road, Fraserburgh,
Aberdeenshire AB43 8TE, Scotland (UK)
Tel: 0044 (0) 1346 513131
Fax: 0044 (0) 1346 516827
E-Mail: sales@powerjacks.co.uk
Internet: www.powerjacks.com

Kontakt in Deutschland:
Power Jacks Norddeutschland
Im Winkel 2
D-27711 Osterholz-Scharmbeck
Tel: 04791 964 143
Fax: 04791 964 393
E-mail: de-nord@powerjacks.com
Internet: www.powerjacks.com

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