Bis zu 8.000 m tief können die sogenannten Terra Invader-Anlagen in die Erde vordringen, um Öl-, Gas- oder Geothermie-Vorkommen anzuzapfen (Bild 1). Letztere gewinnen in Zeiten knapper werdender fossiler Ressourcen immer mehr an Bedeutung. Das hängt mit ihrer hohen Verfügbarkeit zusammen: Weltweit gibt es sehr große Mengen geothermischer Energie.
Der Marktführer für Tunnelbohrmaschinen Herrenknecht, Schwanau, stieg 2005 in das Geschäft mit Tiefbohranlagen ein. Die ersten Anlagen arbeiteten in Deutschland und Brasilien, inzwischen sind die Systeme in vielen Ländern der Welt in Betrieb. Entwickelt und gefertigt werden die Vertikalbohranlagen von der Tochtergesellschaft Herrenknecht Vertical – und zwar individuell für jeden Kunden.
Bei der Fertigung der Anlagen arbeitet das Unternehmen nach den hohen Standards der Offshore-Technik, denn die Systeme kommen auch auf See zum Einsatz. Zudem verfügen die Anlagen über eine Vielzahl von Neuentwicklungen, zu denen auch ein optimiertes Sicherheitskonzept gehört (Hands-off-Technologie). Weitere Features der Bohranlagen sind ein flexibles Energiemanagement und integrierte Schallschutzmaßnahmen. Der Hauptvorteil der Herrenknecht-Tiefbohranlagen gegenüber konventionellen Systemen ist aber ihr hoher Automatisierungsgrad. Dadurch können Anwender die Anlagen mit lediglich vier Mann pro Schicht betreiben, was eine deutliche Kostenersparnis zur Folge hat.
Bei der Konstruktion der Bohranlagen legt Herrenknecht großen Wert auf optimalen Explosionsschutz. Das hat seinen Grund, denn mit den Tiefbohranlagen können auch Öl- und Gasvorkommen erschlossen werden. Ihre Komponenten müssen deshalb absolut explosionssicher sein. Die Suche nach einem geeigneten Drehgeber für die Positionierung des Bohrantriebs (Top Drive) und des Hebewerks war unter diesen Voraussetzungen schwierig.
„Die wenigsten Anbieter haben ex-geschützte Drehgeber im Programm“, sagt Jürgen Binder, Technischer Leiter von Herrenknecht Vertical. Beim Automatisierungstechnik-Spezialisten Hengstler GmbH, Aldingen, wurde man schließlich fündig.
Bild 2. Die explosionsgeschützten AbsolutwertgeberACURO AX71 von Hengstler sorgen in Tiefbohranlagen für die exakte Positionierung des Bohrantriebs. Foto: Hengstler
Der Absolutwertgeber ACURO AX71 erfüllt nicht nur die hohen Ansprüche an den Explosionsschutz (Bild 2). „Er hat von allen getesteten Drehgebern auch von der Feldtauglichkeit her am besten abgeschnitten“, erinnert sich Binder. Der ACURO AX71 überzeugte u. a. durch einen sehr guten EMV- und Blitzschutz, aber auch Temperaturen von –40 bis +50 °C und den Kontakt mit Salzwasser überstand er am besten. Damit war es beschlossene Sache, dass der absolute optische Winkelencoder ab sofort in allen Herrenknecht-Tiefbohranlagen verbaut wird.
Die Aufgabe des ACURO AX71 an der Anlage ist es, den Bohrantrieb und das Hebewerk, die sogenannte Rack-and-Pinion, exakt zu positionieren. Da immer neue Bohrstangen nachgesetzt werden, muss am Hebewerk die Höhenposition genau festgehalten und weiter aufaddiert werden, um die genaue Meißeltiefe zu bestimmen. Für diese Aufgabe empfiehlt sich der ACURO AX71 von Hengstler in jeder Hinsicht, denn er gibt binär codierte Positionswerte aus und zeigt die Achslage in Bezug zu einem Referenzpunkt an. Der Drehgeber zeichnet sich nicht nur durch Auflösungen von bis zu 12 Bit in der Multiturn- und bis zu 22 Bit in der Single Turn-Version aus. Er ist mit einem Durchmesser von nur 70 mm und einem Wellendurchmesser von nur 10 mm (Vollwelle) auch sehr kompakt. Für eine umfassende Kompatibilität der Drehgeber sorgen ihre zahlreichen Schnittstellen wie SSI/BiSS und SSI (programmierbar) sowie Profibus, CANopen und DeviceNet.
Hengstler hat den Drehgeber mit Edelstahlgehäuse entsprechend der ATEX- und IECEx-Richtlinien speziell für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen entwickelt (EN 60079). Der ACURO AX71 eignet sich deshalb für die ATEX-Zonen Ex II 2 G Ex d IIC T4 Gb bzw. Ex II 2 D Ex tb IIIC T135 °C Db IP6X. Solche Zonen finden sich z. B. in Lackier-, Abfüll-, Misch- oder Siloanlagen sowie in der petrochemischen Industrie oder in Mühlen.
Für Herrenknecht wurde der ACURO AX71 zudem individuell angepasst. So erhielt der Drehgeber eine Skalierung, auch Restwertverrechnung oder Rundtakt-Funktion genannt. Sie bewirkt, dass der Encoder nach einer bestimmten Anzahl an Drehungen auf Null zurückgesetzt wird. Der Restwert wird gespeichert und steht nach dem Einschalten des Drehgebers sofort wieder zur Verfügung.
Herrenknecht setzt die Hengstler-Drehgeber bereits seit über zehn Jahren erfolgreich ein und wird sie auch an einer neuen Geothermie-Anlage verbauen, die gerade designt wird. „Wir sind sehr am neuen ACURO AX73 interessiert“, sagt Binder. Das Gehäuse des druckfest gekapselten Drehgebers, bei dem der Anwender sein eigenes Kabel durch ausgereifte Verschlusstechnik bequem selbst installieren kann, würde sogar eine Explosion in seinem Innern überstehen. Eventuell auftretende Funken verlöschen zudem, bevor sie nach außen gelangen können.
Weitere Informationen:
Hengstler GmbH
www.hengstler.com
Herrenknecht Vertical
www.herrenknecht-vertical.com
