Drehgeber Saugfabrik spuckt Inseln aus

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Die Technik an Bord eines Schiffes auf hoher See sollte extreme Belastungen aushalten können. Doch das klappt nicht immer. So überstanden die Drehgeber an den Winden des Laderaum-Saugbaggerschiffs Reimerswaal bislang nicht mal ein Jahr. Eine verschleißfreie Lösung mit einem induktiven Drehgeber von Turck hält jetzt durch.

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Die Automatisierungstechnik auf der Reimwerswaal muss besonders robust sein, um den extremen Einsatzbedingungen auf hoher See standzuhalten.
Die Automatisierungstechnik auf der Reimwerswaal muss besonders robust sein, um den extremen Einsatzbedingungen auf hoher See standzuhalten.
(Bild:Turck)

Mit ohrenbetäubendem Getöse saugen die Baggerschiffe rund 320 Mio. m3 Sand und Kies vom Meeresgrund auf und spucken sie wieder aus, um über 200 künstliche Inseln vor der Küste Dubais aufzutürmen. Die Inselgruppe „The Palm Jumeirah“ gehört zu dem bekanntesten Neuland, das durch sogenannte Hopperbagger geschaffen wurde.

Doch schon lang davor hatten die Niederländer begonnen, auf diese Weise künstliche Sandbänke aufzuschütten, um ihre Küste zu schützen. Denn mehr als ein Viertel der Niederlande liegt unter dem Meeresspiegel. Daher verwundert es kaum, dass unsere Nachbarn Weltmarktführer in Wasserbautechnik sind. Diese Disziplin ist nämlich unter anderem wichtig, um Küsten vor Erosion und Flutschäden zu schützen.

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Teil dieser Technik sind eben diese Hopperbagger. „Der korrekte deutsche Begriff Laderaum-Saugbaggerschiff liefert nicht nur eine rekordverdächtige Scrabble-Punktzahl, sondern bezeichnet ziemlich exakt, was ein Hopperbagger eigentlich ist: Ein Schiff, das Sand und Kies vom Meeresboden und aus Flussbetten baggert und in seinen Laderaum absaugt“, erklärt Alfred Steenbergen, Vertriebsspezialist bei Turck in den Niederlanden, der sich das genau angesehen hat.

Er berichtet, was die Bagger können: sie vertiefen so Fahrrinnen für Schiffe und fördern Kies und Sand – Rohstoffe, die im Straßenbau oder zur Betonherstellung benötigt werden. Die Spezialschiffe können das Kies-Sand-Wasser-Gemisch auch durch eine Pumpe am Bug wieder auswerfen, um so künstliche Sandbänke zu erzeugen. Wegen des dabei entstehenden regenbogenförmigen Strahls spricht man hier auch von Rainbowing.

Spezialschiff voller Hightech

Einer der weltweit größten Hopperbagger mit Trockenentladeanlage ist die Reimerswaal, die über eine Laderaumkapazität von 6.000 m3 verfügt und von Reimerswaal Dredging betrieben wird. Das Familienunternehmen hat über 45 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der Sand- und Kiesgewinnung auf Fluss- und Meeresböden. „Die Hightech-Schiffe des Unternehmens wurden im Lauf der Jahre immer mit der neuesten Technologie ausgestattet, um den Anforderungen bestmöglich gerecht werden zu können, hat Steenbergen herausgefunden. Rund 130 m lang und 22 m breit ist das Spezialschiff. Mit einem 90 cm dicken Rohr saugt es den Meeresboden in bis zu 60 m Tiefe ab und pumpt das Sand-Kies-Gemisch in seinen Lagerraum. Dort wird der Gesteinsbrei entweder entwässert und mit dem schiffseigenem Schaufelradbagger auf einem der Förderbänder an Land transportiert oder über die „Rainbow-Pumpe“ ausgeworfen.

Spezialisten für maritime Automation

Die gesamte elektronische Steuerung und Installation des Schiffs stammt vom niederländischen Elektrotechnik-Ingenieurbüro EL-Tec Elektrotechnologie. Maritime Automation ist eines der wichtigsten Standbeine des 50-Mann-Unternehmens in Hattem. Für die Reimerswaal realisierte EL-Tec die gesamte elektrische Installation sowie die Automation des Baggersystems inklusive des 6-kV-Anschlusses für die Installation der 1.800-kW-Tauchpumpe.

„Die Steuerung des Saugrohrs gehörte auch zum Auftrag“, berichtet Steenbergen weiter. Ausgefahren und gelenkt wird das zentrale Saugrohr über drei Stahltaue, die über elektrische Winden eingeholt und ausgelegt werden. Drei Drehgeber an den Winden erfassen das Ausrollen und Einholen der Stahltaue. Zwei weitere Encoder sind an den Seilwinden montiert, die die beiden Pfahlanker auf dem Vor- und Achterschiff senken und heben. Die Pfahlanker können bis zu 18 m unter Kiel gefahren werden und so das Schiff zum Entladen auch ohne Anlegestelle sicher am Meeres- oder Flussboden fixieren. Der Steuermann bedient die Winden zur Senkung der Pfahlanker von seiner Brücke aus.

Häufiger Ausfall magnetischer Geber

Bisher arbeiteten an allen fünf Winden magnetische Drehgeber mit integrierter Profinet-Schnittstelle. Allerdings mussten sie häufig wegen mechanischer Defekte ausgetauscht werden. Hochseeeinsatz ist für Elektronik-Komponenten eine unwirtliche Umgebung. Wellen schlagen über Deck. Gischt sprüht um den Bug und im Fall der Reimerswaal kommt zum aggressiven Salzwasser auch noch Sand hinzu. Da half auch die Metallabdeckung nicht viel, die der Hersteller der Winde zum Schutz der Drehgeber montiert hatte. Am Messingflansch der Winde selbst drang trotzdem Wasser ein, das zudem auch nicht mehr aus dem Schutzgehäuse abfließen konnte.

„In einem Jahr fielen vier von fünf Encodern aus“, beziffert Sander Lensen, Programmierer bei EL-Tec, den Verschleiß. Er muss es wissen. Im Servicefall mussten er und seine Kollegen den neuen Drehgebern stets wieder eine IP-Adresse zuweisen und die Geräte teachen. Aus diesen Gründen wünschte der Betreiber Reimerswaal Dredging eine bessere Drehgeberlösung für die fünf Winden auf dem Saugbaggerschiff.

„Der neue Drehgeber sollte verschleißfrei sein und durch das technische Personal auf der Reimerswaal selbst ausgetauscht werden können“, beschreibt Dick de Vries, Leiter der Service Abteilung bei EL-Tec, die zentralen Anforderungen an einen neuen Encoder. „Wir suchten daher einen Drehgeber, der keine mechanische Verbindung zur Welle der Winde hat und dauerhaft dicht bleibt. Da gab es dann im Grunde nur noch den Encoder von Turck.“

Verschleißfrei und plug-and-play

Heute setzt EL-Tec den berührungslosen Drehgeber QR24 in der Absolut-Version mit SSI-Ausgang ein. Die Profinet-Schnittstelle wurde über das Ethernet-Gateway von Turcks modularem I/O-System BL20 realisiert. Als Multiprotokoll-Gateway spricht das Gerät neben Ethernet/IP und Modbus TCP auch Profinet. Der Drehgeber wird über eine SSI-Eingangskarte am Gateway angeschlossen. Damit ist die Lösung auch plug-and-play-fähig. Die Schiffsbesatzung könnte den Encoder im Fall eines Defekts einfach selbst austauschen. Das Gateway speichert die Profinet-Adresse und ein neuer Geber könnte ohne Parametrierung in Betrieb genommen werden. Bei einem Encoder mit integrierter Profinet-Schnittstelle wäre diese Option kaum zu realisieren.

Ausfall des neuen Drehgebers wird eher unwahrscheinlich

Parallel zum Austausch des magnetischen Drehgebers stattete der Hersteller der Winden die Metallabdeckung mit einem Abfluss aus. Eindringendes Wasser kann so abgesaugt werden. Zusätzlich hat man die Schutzabdeckung innen mit einer Schutzbeschichtung versehen, sodass Wasser noch schwerer eindringen kann. Damit wird ein Ausfall des QR24 noch unwahrscheinlicher.

Die Konstruktion des induktiven Drehgebers erlaubt die komplette Trennung von Sensor und Positionselement. Beide Elemente sind vollständig vergossen und damit extrem widerstandsfähig gegen Flüssigkeiten und andere Substanzen. Dementsprechend zuversichtlich ist Dick de Vries, dass er und seine Kollegen so bald nicht mehr die Reimerswaal besuchen müssen. „Wenn sich die Lösung dauerhaft durchsetzt, werden wir den QR24 auch in weiteren Projekten einsetzen. Bis jetzt sieht es ziemlich gut aus.“

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