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Zwölf Jahre bei höchster Beanspruchung
Vierzehn Containerbrücken am HHLA Container Terminal Altenwerder (CTA) sind mit Energieketten ausgerüstet, um die Portalkatzen mit Energie und Signalen zu versorgen. Die chainflex-Leitungen arbeiten seit mittlerweile zwölf Jahren störungsfrei bei sehr hoher Beanspruchung und haben in dieser Zeit schon etliche 1000 Kilometer Wegstrecke absolviert. CTA war damals Pionier beim Einsatz von Energieketten und hochbiegefesten Leitungen. Heute hat sich diese Lösung weltweit durchgesetzt.
CTA: Diese drei Buchstaben stehen für höchste Produktivität im Container-Umschlag. Denn sie sind die Abkürzung für „Container Terminal Altenwerder“ im Hamburger Hafen. Der Terminalbetreiber, die Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA), hat auf ihren vier Containerterminals allein im ersten Quartal 2014 rund 1,9 Millionen TEU umgeschlagen. Mit dem Container Terminal Altenwerder betreibt die HHLA nach eigenen Angaben auch zwölf Jahre nach ihrer Inbetriebnahme eine der produktivsten und modernsten Container¬umschlagsanlagen der Welt.
Containerbrücken: Zweistufiger Transport beschleunigt Umschlag
Der Kai des CTA bietet Platz für vier Großcontainerschiffe, die von 14 Containerbrücken be- und entladen werden. Den Transport der Container ins Blocklager übernehmen fahrerlose Transportfahrzeuge („Automated Guided Vehicles“; AGVs) und auch die Zweikatz-Containerbrücken selbst sind auf höchste Umschlagsleistung ausgelegt. Die Hauptkatze übernimmt den Transport vom Schiff auf eine Plattform, die sich mittig auf der Brücke befindet. Von dort befördert eine zweite Katze – die Portalkatze – den Container vollautomatisch auf eines der AGVs.
Neue Wege bei der Energiezuführung
Nicht nur bei konzeptionellen Fragen, wie dem Zweikatzprinzip und den AGVs, gingen die Verantwortlichen des CTA neue Wege. Die Energiezuführung zu den Katzen von „Ship to shore“-Kranen (StS) erfolgte vor zwölf Jahren üblicherweise mit Festoonsystemen. Bei den Zweikatzkranen entschlossen sich die Konstrukteure, die für die Antriebs- und Steuerungstechnik zuständig waren, jedoch für den Einsatz von Energieketten als Erstausstattung der Portalkatze. Denn dieser Art der Energiezuführung wurde eine längere Lebensdauer zugetraut. Darüber hinaus ermöglichen die Energieketten eine kompaktere Konstruktion: Die Kette nimmt weniger Platz ein als ein Festoon, das in diesem Fall eine Schlaufenlänge von rund acht Metern benötigen würde.
Gut sichtbar und gut integriert in die Konstruktion: Die Energiekette übernimmt die Versorgung der Portalkatze mit Energie und Daten. (Quelle: igus GmbH)
Bewegliche Leitungen sind seit zwölf Jahren im Einsatz
Die Erstausstattung eines StS-Containerkrans mit einer Energiekette statt eines Festoons war damals ein Novum. So ist es ganz natürlich, dass die Branche dieses „Experiment“ aufmerksam beobachtete.
Für jeden Einsatzfall die richtige bewegliche Leitung: Das Produktprogramm der hochbiegefesten chainflex wird kontinuierlich erweitert. (Quelle: igus GmbH)
Die Erfahrungen, die der Terminalbetreiber mit den Energieketten bis heute macht, kann wohl niemand besser beurteilen als der für den Bereich Großgeräte verantwortliche technische Abteilungsleiter Dipl.-Ing. Jan Porwit. Er und seine Mitarbeiter sind bei der CTA-Tochtergesellschaft SCA GmbH – die Abkürzung steht für „SCA Service Center Altenwerder“ – verantwortlich für Service und Instandhaltung der Krananlagen im Bereich Großgeräte. Er und seine Mitarbeiter sind bei der CTA-Tochtergesellschaft SCA GmbH – die Abkürzung steht für „SCA Service Center Altenwerder“ – verantwortlich für Service und Instandhaltung der Krananlagen im Bereich Großgeräte. Sein Team hat mit der Energiezuführung zu den Portalkatzen wenig Probleme: „In den Energieketten ist immer noch der erste chainflex-Leitungssatz installiert. Nur die mechanischen Komponenten der Ketten selbst wurden 2008 aufgrund von Verschleiß ausgetauscht und durch eine von igus neu entwickelte ‚Heavy Duty’-Ausführung ersetzt. Die chainflex-Leitungen haben wir dabei aber beibehalten. Sie dürften bislang schon mehrere 100.000 Containerbewegungen bewältigt haben.“
Bewährt in hoch beanspruchten Einsätzen: Die „Heavy Duty“-Ausführung der E4-Energiekette. (Quelle: igus GmbH)
High Speed und Heavy Duty: Keine Leitungen „von der Stange“
Der zentrale Grund für die lange Lebensdauer ist die Tatsache, dass in den Energieketten hochbiegefeste Leitungen aus dem chainflex-Programm von igus zum Einsatz kommen, die von Grund auf für bewegliche Einsätze entwickelt und gefertigt wurden. Im 2.750 Quadratmeter großen Testlabor in Köln, dem größten für bewegte Leitungen, werden pro Jahr zwei Milliarden Testzyklen von chainflex-Leitungen durchgeführt. Damit werden neue Konstruktionen entwickelt und kontinuierlich die Fertigungsprozesse überwacht und bewertet.
Bei der Auswahl der Leitungen arbeiteten die Spezialisten von igus eng mit der Siemens AG zusammen, die für die Entwicklung der Antriebs- und Steuerungstechnik der Containerbrücken verantwortlich war. So schlug igus beispielsweise vor, die Leistungsversorgung der jeweils zwei 364 kW-Hubmotoren über CF 300-Einzeladerleitungen mit Querschnitten von 1 x 120 mm2 sicherzustellen. Diese Leitungen benötigen einen kleineren Biegeradius und sparen Gewicht gegenüber herkömmlichen mehradrigen Leitungen. Sie ermöglichen eine gleichmäßigere Gewichtsverteilung in der Energiekette und neigen nicht zur „Korkenzieherbildung“, also einem unerwünschten Verdrehen der Leitungen.
Vorteile gegenüber anderen Systemen
Neben der Energieversorgung wird auch der Signal- und Datentransport über die Energiekette sichergestellt. Hier kommen neben Steuerleitungen der Serie CF 9 und Motorleitungen vom Typ CF 34 in unterschiedlichen Abmessungen auch „Twisted pair“-Datenleitungen der Serie CF 11 zum Einsatz. Darüber hinaus sorgen Lichtwellenleiter aus dem chainflex-Programm für die Anbindung der Sensorik.
Da in der Summe sehr viele Leitungen benötigt werden, um der Portalkatze Energie und Signale zuzuführen, sind an den Containerbrücken jeweils zwei gegenläufig arbeitende Energieketten vom Typ E4 5050 RHD installiert. Sie kommen auf ein Gewicht von 13 bis 15 Kilogramm pro Meter. Die Leitungslast beträgt etwa 14 Kilogramm pro Meter je Kette. Rainer Rössel, Leiter Geschäftsbereich chainflex der igus GmbH: „Ein Festooning ist rund 30 Prozent schwerer, da die Leitungslänge systembedingt ca. 50 Prozent länger und das Metergewicht der Festoon Leitungen höher ist.“ Das höhere Gewicht ist darin begründet, dass die Festoon-Leitungen sich selbst vor von außen wirkender Beschädigung schützen müssen. Dies geschieht im Allgemeinen durch sehr dicke, schwere Gummiaußenmäntel, manchmal auch Stahltragelemente, die entsprechend zu dem hohen Gewicht beitragen. „Bei unserem System ist die Kette für den Schutz und die sichere Führung der Leitungen verantwortlich“, so Rainer Rössel. „Damit können chainflex-Leitungen mit innovativen und wesentlich leichteren Werkstoffen ausgerüstet werden, die aber gleichzeitig besonders abriebfest und biegestabil sind.“ Somit spart das Energiekettensystem von igus Platz und Gewicht sowie zusätzlichen Stahlbau an der gesamten Anlage.
Wichtig: Energiekette und Leitung aus einem Guss
Dass trotz des geringeren Gewichts die erforderliche Schutzwirkung gegeben ist, zeigt die lange Lebensdauer der Energieversorgung an den CTA-Kranen. Außerdem haben CTA und igus nach sechs Jahren probehalber eine Steuerleitung ausgebaut und untersucht. Das Ergebnis: Die Leitung war nach einer sechsstelligen Zykluszahl noch wie neu. Dazu trägt der hochabriebfeste Mantel aus einem eigens für diesen Zweck entwickelten TPE-Compound ebenso bei wie die Auswahl der Werkstoffe etwa für die Isolierung, die Art des Verseilens der Leitungen und die Fertigung nach extrem hohen Qualitätsstandards.
Ganz entscheidend für die lange Lebensdauer eines Energiekettensystems ist aber die Voraussetzung, dass Kette und Leitungen für den gemeinsamen Einsatz und für die dauerhafte Bewegung entwickelt wurden, denn Bewegung ist die Hauptursache für Verschleiß. Hier zählt die Erfahrung der Entwickler, und die ist bei igus zu 100 Prozent gegeben. Schließlich konzentriert sich das Unternehmen seit über 20 Jahren auf Leitungssysteme, die in Bewegung sind. Und bei jeder einzelnen Kette wird die Aufteilung individuell so festgelegt, dass eine gleichmäßige Belastung unter Bewegung gegeben ist.
Höchstes Serviceziel: Vermeiden von Ausfällen
Die Energieketten für die CTA-Krane wurden 2002 in Köln als „readychain“ produziert. Das heißt: Die Ketten wurden befüllt, mit allem Zubehör sowie Anschlusselementen versehen und anschlussfertig mitsamt Rinne an den Hersteller der Containerbrücken geliefert. Seit November 2002 sind sie am Terminal Altenwerder im Einsatz. Die SCA-Servicetechniker führen seitdem regelmäßig visuelle Prüfung an den Ketten durch.
Von links nach rechts: Dipl.-Ing. (FH) Rainer Rössel, Leiter des igus-Geschäftsbereichs chainflex-Leitungen, Dipl.-Ing. Jan Porwit, Leiter Technik Großgeräte bei der SCA Service Center Altenwerder GmbH und Theo Diehl, Leiter Branchenmanagement Krane & Materialhandling der igus GmbH. (Quelle: igus GmbH)
Jan Porwit: „Innere Beschädigungen sind an Kabeln nur schwer zu erkennen, sodass wir gemeinsam mit igus einen Kriterienkatalog für die Sichtprüfung definiert haben, den wir abarbeiten, um so unseren präventiven Instandhaltungsansatz optimal verfolgen zu können.“
Fazit: Eine Lösung, die sich durchgesetzt hat
Bislang sind die Betreiber des CTA mit den igus-Leitungssystemen im wahrsten Sinne des Wortes gut gefahren. Vor zwölf Jahren war die Entscheidung für eine Energiekette noch mutig – dass sie richtig war, zeigen die Erfahrungen. Inzwischen hat sich die Energiekette in Kombination mit chainflex-Leitungen weltweit durchgesetzt. So wurden seitdem über 650 Ship-to-Shore-Krane mit Energieketten ausgerüstet. Bei den RTG, RMG und ASC, die für den Containerumschlag im Containerlager eingesetzt werden, liegt der Marktanteil bei deutlich über 60 Prozent. Somit sind Energieketten von igus auf Hafenkrananlagen aller Art heute „state of the art“.
Übersicht E4/4
Testlabor für Energieketten
An insgesamt 180 Teststationen werden über drei Milliarden Testzyklen pro Jahr durchgeführt.
Energieketten Anwendungen
Energiekettensysteme von igus® sind in unterschiedlichen Anwendungen im Einsatz.
