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Der leichte Gigant

Weltweit größte Polymer-Energiekette: um ein vielfaches leichter als vergleichbare Stahlketten bewegt sie mühelos mehr als 100 kg Füllgewicht pro Meter.

Diese Schlickaufbereitungsanlage ist innerhalb von 30 Monaten geplant, gebaut und in Betrieb genommen worden. Zentrale Bestandteile sind eine bogenförmige Brücke sowie zwei bewegliche Hochleistungspumpen, die den Schlick über extrem stabile und dicke Schläuche befördern. Zum sicheren Führen der schweren Schläuche wird die bis jetzt weltweit größte Kunststoffenergiekette eingesetzt. Sie garantiert trotz der enormen Befüllungsgewichte die geforderte hohe Standzeit der Gesamtanlage. Bei der Auslegung dieses Großprojektes haben Anlagenbauer und Komponentenlieferant vom ersten Tag an erfolgreich zusammengearbeitet. Die frühe Zusammenarbeit hat sich bezahlt gemacht.

 

Beeindruckende Dimensionen: Die um 360 Grad drehbare Brücke der Schlickaufbereitungsanlage mit knapp 180 Metern Spannweite.

 

Der Hafen in Antwerpen ist der größte Hafen Belgiens. Allein im Jahr 2011 sind mehr als 187 Mio. t Fracht umgeschlagen worden. Mit diesen Daten zählt er auch europa- und weltweit zu den größten Häfen der Welt. „Damit im Sinne eines reibungslosen Umschlages unter anderem die riesigen Containerschiffe problemlos ihre Ladung löschen können, müssen die Schifffahrtswege immer frei sein“, macht Joury van Gijseghem vom Spezialunternehmen DEME deutlich. Das belgische Unternehmen ist u. a. auf die Pflege und Vertiefung von Fahrrinnen, Landgewinnung und Off-Shore Öl- und Gasdienstleistungen spezialisiert.

Da die zur Verfügung stehenden Flächen für die Lagerung der ausgebaggerten Sedimente im Laufe der Zeit immer weiter schrumpften, mussten Alternativen gefunden werden. Hafenbehörde und flämische Regierung haben sich entschlossen, in eine mechanische Schlickentwässerungsanlage nach neuesten ökologischen Erkenntnissen zu investieren. Nach dem Ausbaggern der Fahrrinnen mit entsprechenden Spezialfahrzeugen werden die grob sortierten Sedimente heute durch eine Druckrohrleitung zur Anlage in 4 km Entfernung gepumpt, mechanisch entwässert, umweltgerecht aufbereitet und anschließend gelagert. Es handelt sich um rund 500.000 t pro Jahr. Das ehrgeizige Projekt ist auf den Namen „AMORAS“ (Antwerpse Mechanische Ontwatering, Recyclage en applicatie van slib) getauft worden. Ein Firmenkonsortium „SeReAnt“, zu dem auch DEME gehört, ist zuständig für den Bau und den kompletten Betrieb der Anlage.

Betriebssicherheit für 15 Jahre

Planung und Bau der Schlickaufbereitungsanlage dauerten rund 30 Monate, die Ende 2010 abgeschlossen waren. Danach hat die tatsächliche Nutzung für einen Zeitraum von mindestens 15 Jahren begonnen. „Und diese 15 Jahre sind eine feste Größe“, so Joury van Gijseghem. Er ist als Projektleiter zuständig für Planung und Betrieb der Außenanlage. „Es sind alle zentralen Komponenten auf diese Mindestlaufzeit ausgelegt worden.“ Aber das Anforderungsprofil geht noch weiter. Die Entwässerungsanlage ist rund 365 Tage im Jahr nahezu ununterbrochen im Einsatz. Die Betriebssicherheit geht vor. Es dürfen keine unnötigen Wartungs- und Stillstandszeiten anfallen.

Zentraler Bestandteil der Schlickaufbereitungsanlage ist im Außenbereich eine imposante bogenförmige Brücke mit einer Spannweite von rund 180 m. An der um 360° drehbaren Brücke sind zwei bewegliche, selbstständig arbeitende Hochleistungspumpen befestigt, die über rund 140 m mit einer maximalen Geschwindigkeit von 15 m/min mit einer Energiekette verfahren werden. Die Baggerpumpen saugen jeweils pro Stunde rund 600 m3 Sedimente bzw. Schlick aus dem darunter liegenden Absetzbecken und befördern ihn über enorme Schläuche mit einem Durchmesser von 300 mm zur weiteren Aufbereitung. Die Becken sind in vier Bereiche aufgeteilt. Jedes fasst rund 120.000 m3. Zum sicheren Führen der Schläuche über den gesamten Verfahrweg kommt eine extrem robuste Polymerkette der igus® GmbH, Köln, zum Einsatz. Es handelt sich um das beidseitig zu öffnende wartungsfreie Modell E4.350 aus der besonders robusten und in unzähligen Anwendungen bewährten Serie E4.1. Sie zeigt u. a. in Kompostier- und Kläranlagen, Werkzeug- und Baumaschinen, Krantechnik sowie in der Holzverarbeitung ihre Vielseitigkeit.

Detailaufnahme der Anbindung des 300mm-Pumpschlauchs an die Pumpeneinheit.

 

Eine der beiden verfahrbaren Pumpeneinheiten der Brücke, im Bild mit eingeklapptem Schwenkarm. Dabei klar zu erkennen: Die Anbindung des Schlauchsystems und die gleitende Energieführungskette samt Führungsrinne.

 
Tests unter realen Bedingungen

Die bisher größte Kunststoffenergiekette der Welt, E4.350, mit einer Innenhöhe von 350 mm und Innenbreiten von bis zu 1.000 mm kann sowohl auf Ölplattformen als auch in Stahlwerken bzw. im Schwermaschinenbau zum Einsatz kommen. Hochverschleißfest, korrosionsbeständig, öl- und seewasserbeständig sind weitere technische Merkmale. Im Vorfeld der Entscheidung für dieses Kettenmodell sind im igus®-eigenen Labor eine Reihe von Tests unter realen Bedingungen gelaufen, die letztlich die Eignung der zu diesem Zeitpunkt neu konstruierten Energiezuführung in diesem anspruchsvollen Umfeld bestätigt haben. „Wir haben vor allem das Verhalten des befüllten Schlauches unter realen Bedingungen untersucht“, erzählt Frank Schlögel, bei igus® für den Bereich Projekte/Engineering Energieketten verantwortlich. „Aufgrund seines Umfangs dehnt er sich beispielsweise über den gesamten Verfahrweg um bis zu 60 cm aus. Auch mussten wir aufgrund der hohen Lasten Bruchmomente testen.“

Es konnte nachgewiesen werden, dass die Energiekette große, schwere und bei Bedarf auch steife Lasten problemlos führt. Das Gewicht des mit Schlick und Sedimenten befüllten Schlauches liegt bei rund 100 kg/m. Um dauerhaft die Funktionssicherheit zu sichern, muss er vor allem vor mechanischen Abrieb auf der Brücke geschützt werden. Um den Rollwiderstand zu minimieren, bewähren sich als Sonderkonstruktion an den Öffnungsstegen Gleitrollen aus dem tribo-optimierten Gleitlagerwerkstoff iglidur®, der in den vielfältigsten Anwendungen seine Stärke ausspielt. Leicht, korrosionsfrei und schmutzunempfindlich sorgen die Rollen rund um die Uhr für ein problemloses Gleiten in der Energiezuführung. Die Reibung des Schlauches in der Kette wird deutlich reduziert und damit Standsicherheit garantiert. „Hier und in vergleichbaren Fällen, in denen wir unseren Kunden perfekt angepasste Lösungen liefern möchten, zahlt es sich immer wieder aus, dass wir durch unsere Kompetenz in der Entwicklung spezieller Kunststoffe das nötige Know-how im eigenen Haus haben. Die Vielfalt der Spezialkunststoffe aus dem Energieketten- und dem Gleitlagerbereich, zusammen mit unserem eigenen Testlabor ermöglichen uns schnelle Tests unter realistischen Bedingungen und damit die beste Lösung für den Kunden“, ist Frank Schlögel überzeugt.

„Überzeugt hat uns außerdem, dass das gesamte Energiekettensystem sehr kompakt ist“, blickt Joury van Gijseghem zurück. „Das ist uns zum einen auch äußerst wichtig gewesen, da wir neben den Schläuchen beispielsweise auch Kommunikations- sowie Antriebsleitungen unterbringen mussten und nicht unbegrenzt Platz zur Verfügung stellen konnten.“ Zum anderen ist die Kunststoffkette im Vergleich zu einer Stahlkette sehr viel leichter. Man braucht geringere Kräfte, um sie von einem Ende der Brücke zum anderen zu ziehen. „Wir setzen beispielsweise kleinere Motoren ein. Sie sind einerseits günstiger, andererseits wird das Gewicht, das auf der Brücke lastet, weiter reduziert. Dadurch steigt die Wirtschaftlichkeit wiederum an.“

Neben der Energiezuführung kommen eine korrosionsfeste Führungsrinne aus Aluminium sowie schwimmende Mitnehmer zum Einsatz. Sie dienen zum Ausgleich eventuell vorhandener seitlicher Versatztoleranzen. Die mit Schläuchen und Leitungen befüllte Energiekette wird auf der gesamten Länge bei Wind und Wetter immer sicher geführt. Ausfälle sind trotz der schwierigen Einsatz- und Umgebungsbedingungen bis jetzt nicht zu verzeichnen.

Vorbeugende Wartung- und Instandhaltung

Es kommt vor allem auf die Betriebssicherheit der Brückenkonstruktion an. Aus diesem Grund hat sich der Anlagenbauer entschlossen, in eine elektronische Überwachungseinheit zu investieren. Das Diagnosetool PPDS (Push Pull Force Detection System), das sich vor allem auf langen Verfahrwegen bewährt, misst online alle vier Sekunden die Zug-/Schubkräfte der Energiekette und gleicht diese mit einer berechneten Sollvorgabe ab. Bei Vorliegen von Fehlfunktionen kann mit Hilfe des Diagnosetools die Anlage automatisch gestoppt werden, um vorbeugend Schäden zu vermeiden.

„Wir können rückwirkend bis zu drei Monaten jederzeit die Daten nachvollziehen“, bestätigt der Projektleiter. „So sind wir immer auf der sicheren Seite und können gegebenenfalls Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten rechtzeitig einplanen.“

Überzeugende Projektkompetenz

Die Entscheidung für die vergleichsweise leichte Kunststoffenergiezuführung war schnell gefallen. Beide Unternehmen haben beim Engineering-Prozess vom ersten Tag an vertrauensvoll zusammengearbeitet. Das betrifft zum einen den komplexen Auslegungsprozess der Brückenkonstruktion. Eine Vielzahl von Konstruktionszeichnungen sind je nach Projektstand unkompliziert zur Verfügung gestellt worden. Es haben zum anderen auch die umfangreichen Labortests überzeugt, die im Vorfeld stattgefunden haben. „Die nachhaltige Unterstützung bei diesem Großprojekt hat zum Erfolg geführt“, so Joury van Gijseghem. „Gemeinsam haben wir vom ersten bis zum letzten Tag dieses Projekt gestemmt.“

Auch auf die Kompetenz bei der Montage hat der Anlagenbauer zurückgegriffen. Der Spezialist für Energiezuführungen hat das Gesamtsystem aufgebaut, das termingerecht komplett von eigenen Mitarbeitern auf der Baustelle installiert worden ist. Die Anlage läuft vom ersten Tag an problemlos. „Die Entscheidung für die Kunststoffenergiezuführung haben wir zu keinem Zeitpunkt bereut“, betont abschließend Joury van Gijseghem. „Darüber hinaus hat es sich für uns gelohnt, den Systemlieferanten von Anfang an in das Projekt einzubinden. So konnten Fehler von Anfang an minimiert werden.“

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