Jede Schraubverbindung in einer Windkraftanlage wird während des Montageprozesses auf die entsprechende Verbindungsspannung eingestellt, erfordert dann aber regelmäßige Spannungsinspektionen während des Betriebs. Dies liegt daran, dass eine Schraube im Laufe der Zeit aufgrund der Kräfte und Vibrationen, denen sie ausgesetzt ist, an Spannung verlieren kann - eine Situation, die im schlimmsten Fall zum Ausfall der gesamten WEA führen kann.
Drehmoment, Spannung und modernste Werkzeuge
Um einen sicheren und optimalen Betrieb zu gewährleisten, wird die regelmäßige Überprüfung der Schrauben nach dem Wartungsplan des Herstellers durchgeführt. Dies wird normalerweise mit Drehmoment- oder Spannungswerkzeugen durchgeführt, aber in letzter Zeit wurden neue Methoden entwickelt, die Ultraschall, Lastsensoren oder mechanische Indikatoren verwenden.
"Es gibt viele Faktoren, die bei der Wahl des richtigen Werkzeugs für diese wichtige Aufgabe zu berücksichtigen sind", sagt Flemming Selmer Nielsen, Senior Specialist des dänischen Maschinenbauunternehmens R&D.
"Wer diese Überwachungsarbeit übernimmt, ist gut beraten, eine Lösung zu wählen, die nicht nur schnell und einfach zu bedienen ist, sondern auch langfristig zuverlässig und zum richtigen Preis erhältlich ist. Viele dieser Überwachungssysteme erfordern eine spezielle Vorbereitung der Bolzen, was zu höheren Kosten und logistischen Herausforderungen führt", fügt er hinzu.
Schraubenspannungsmessgeräte verwenden zunehmend Ultraschall
R&D, ein Ingenieurbüro mit Sitz in Dänemark, das Prüfsysteme und Beratung für den Windenergiesektor anbietet, entwickelte das Bolt-Check-System, ein Schraubenspannungsmessgerät, das ein optimales Gleichgewicht zwischen Benutzerfreundlichkeit, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Kosten bietet. Bolt-Check ist für den Einsatz an Standardschrauben konzipiert und bietet Herstellern und Serviceunternehmen von Windkraftanlagen eine Reihe von Vorteilen, die normalerweise nur zu wesentlich höheren Preisen erhältlich sind.
In zunehmendem Maße verwenden Schraubenspannungsmessgeräte elektronische Abtastmethoden wie Ultraschall. Das Funktionsprinzip basiert auf der Verwendung von Schallwellen, um die Länge der Schraube zu messen, die sich während des Anziehens verlängert. Die Spannung kann dann berechnet werden. Mechanische Methoden zur Messung der Schraubenspannung hingegen verwenden typischerweise einen Messschieber, der die Längenänderung mechanisch misst.
Eine Möglichkeit, die Spannung einer Schraube während des Betriebs zu überwachen, ist die Verwendung speziell konstruierter Schrauben mit eingebetteten Spannungsindikatoren. Diese Bolzen zeigen einen Spannungsverlust an, aber das Problem ist, dass sie mit erheblichen Investitionskosten verbunden sind.
Bis zu 50-mal geringere Kosten für die einzelne Schraube
Der "Bolt-Check Advanced", ein von F&E entwickeltes Werkzeug zur Messung der Spannung von eingebauten Schrauben, bietet eine kostengünstige Lösung, um die tatsächliche Spannkraft in Schrauben einfach zu ermitteln.
"Dieses Bolt-Check-System kann zu Kosten von 3 bis 4 Euro pro Schraube implementiert werden, was einen Kostenvorteil für die Hersteller von Windkraftanlagen darstellt, da alternative Systeme, die spezielle Schrauben verwenden, die Kosten pro Schraube um das 10- bis 50-fache erhöhen können, oder sogar mehr, je nach Schraubengröße", kommentiert Selmer.
Dieses Werkzeug erfordert nicht, dass Tausende von Schrauben gelöst und wieder angezogen werden müssen, um die Belastung der Verbindungen zu messen. Stattdessen verwendet es seine proprietäre Methode, die auf der Kombination einer Ultraschall-Längenmessung mit einer mechanischen Messung basiert. Dies geschieht mit einem kundenspezifischen Werkzeug, das mit einer Mikrolehre und einem Ultraschallsensor ausgestattet ist und mit dem jede Standardschraube überprüft werden kann.
Hunderte von Schrauben innerhalb weniger Stunden genau geprüft
Mit der von F&E patentierten Methode, die sowohl mechanische als auch Ultraschallmessungen beinhaltet, und der Gleichmäßigkeit der Eigenschaften innerhalb der verschiedenen Schraubenchargen, ist es möglich, dass Bolt-Check eine Genauigkeit von etwa 10 Prozent erreicht. Hinzu kommt eine enorme Zeitersparnis, da mit dem System Hunderte von Schrauben in nur wenigen Stunden geprüft werden können.
"Wir bieten eine Lösung an, die ein hohes Maß an Genauigkeit zu einem sehr wettbewerbsfähigen Preis bietet und, was noch wichtiger ist, eine enorme Zeitersparnis mit sich bringt", kommentiert Selmer.
"Herkömmliche Werkzeuge sind schwer und potenziell gefährlich, da sie mit hohem Hydraulikdruck arbeiten. Bolt-Check ist einfach zu bedienen und wird in der Hand gehalten, daher bietet es auch erhebliche Verbesserungen in Bezug auf Gesundheit, Sicherheit und Umwelt", schließt Selmer.
ID-Etiketten zur Rückverfolgbarkeit an Standard-Schrauben
Das Bolt-Check-System wird mit eindeutigen ID-Tags geliefert, die entweder bei der Installation oder bei der ersten Inspektion an den Schrauben angebracht werden. Die Kennzeichnung der Schraube garantiert die Rückverfolgbarkeit und einen detaillierten Dokumentationspfad. Die gesammelten und sicher online gespeicherten Daten umfassen den Standort jeder Schraube sowie deren Service- und Wartungsplan.
Das preisgekrönte Bolt-Check-System hat das DNV-GL-Produktzertifikat erhalten, das es erlaubt, die Bolt-Check-Lösung für Service- und Wartungsinspektionen als Alternative zu Drehmoment- oder Spannungswerkzeugen einzusetzen. Das Zertifikat bietet eine unabhängige Verifizierung, dass Bolt-Check die strengen Standards für Werkzeuge und Dienstleistungen für Windkraftanlagen erfüllt. Alle DNV-GL Typenzertifizierungsdienstleistungen sind von der deutschen Akkreditierungsstelle DAkkS akkreditiert.
F&E bietet Bolt-Check-Lösungen sowohl für neue Schrauben als auch für bereits in Betrieb befindliche Schrauben an. Das "Bolt-Check Standard"-Werkzeug wird bei der Installation neuer Bolzen verwendet, während das "Bolt-Check Advanced"-Werkzeug die Spannung an installierten Bolzen misst.
