Warum wird ein funktionierender Rotor neu gewickelt? Auf den ersten Blick wirkt dieses Vorgehen wie eine unnötige Investition von Zeit und Ressourcen. Bei genauer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass es unter bestimmten Voraussetzungen durchaus sinnvoll ist. Warum, das erfahren Sie im Folgenden:
Betreiber von Produktionsanlagen führen in der Regel Risikoanalysen durch, um die Auswirkungen eines Ausfalls einzelner Komponenten zu bewerten. Dabei spielen neben den eigentlichen Kosten der Reparatur vor allem die Kosten für die ausgefallenen Produktion und den ungeplanten Wechsel des Bauteils eine entscheidende Rolle.
Am Beispiel der Neuwicklung eines funktionierenden, jedoch in die Jahre gekommenen Gleichstromankers eines Walzwerks beschreiben wir die aus unserer Sicht notwendigen Projektschritte. Ziel eines solchen Projekts ist es, diese bewährten Maschinen nach langen Betriebsjahren wieder in einen optimalen Zustand zu versetzen und für eine weitere Einsatzphase vorzubereiten. Trotz ihres Alters sind Gleichstromwalzantriebe nach wie vor im Einsatz – entsprechend wichtig ist die Verfügbarkeit zuverlässiger Ersatzkomponenten.
Ausschreibung und Partner-Auswahl
Im Anschluss an die Risikoanalyse erfolgt die Budgetierung und Erstellung einer technischen Ausschreibung. Auf Basis dieser technischen Spezifikation beginnt die Suche nach kompetenten Anbietern für das Projekt. Sind diese gefunden, erfolgen Ausschreibung und schließlich die Auswahl eines geeigneten Partners. Dabei werden neben Qualität und bewährter Technik auch mögliche Designanpassungen sowie der Einsatz moderner Materialien berücksichtigt. Neu bedeutet jedoch nicht automatisch besser – insbesondere dann, wenn sich die ursprüngliche Technik über viele Jahre bewährt hat. Gleichzeitig sollte die zukünftige Produktionsanforderung in die Bewertung einbezogen werden. In der Sanierung liegt Potenzial für Leistungs- und Effizienzsteigerungen. Durch den Einsatz hochwertiger Materialien sowie Anpassungen in Auslegung und Design lassen sich zusätzliche Temperatur- und Leistungsreserven erschließen. Da die verfügbaren technischen Unterlagen häufig unvollständig sind, ist ein hoher Erfahrungsschatz sowie fundierte technische Expertise in dieser Technologie ein wesentliches Kriterium bei der Auswahl eines geeigneten Anbieters.
Risikoanalyse und Projektstart
Am Anfang steht die Bewertung der Ersatzteilsituation und des Ausfallszenarios: Führt die Risikoanalyse aufgrund des Zustandes der Betriebsmaschine, des Ausfallrisikos, und des Zustandes der Ersatzteile dazu, dass eine Steigerung der Betriebssicherheit wirtschaftlich notwendig ist, kann eine vorsorgliche Neuwicklung gerechtfertigt sein.
Transport und Bestandsaufnahme
Nach der Vergabe des Projekts wird der Transport – in diesem Fall als Sondertransport – organisiert. Dabei sind sowohl die Verkehrsanbindung als auch potenzielle Transportrisiken zu berücksichtigen. Ein erfahrener Anbieter mit einem belastbaren Netzwerk ist hierbei von Vorteil.
Überprüfung der Daten
Nicht immer ist die Dokumentation früherer Arbeiten vollständig. Daher müssen die technischen Daten des Isustands mit dem geplanten Soll-Zustand abgeglichen werden. Nach Anlieferung des Rotors im Werk des Instandsetzers werden die vorhandenen Unterlagen mit dem tatsächlichen Zustand der Maschine verglichen. Das Ziel: Abweichungen frühzeitig erkennen und Fehler in Kalkulation und Design ausschließen. Im zusammengebauten Zustand können Messungen durchgeführt werden, die nach der Sanierung als Referenz für die Abschlussprüfung dienen.
Demontage der Wicklung
Die bestehende Wicklung wird vorsichtig demontiert, um die vorhandenen Unterlagen mit den tatsächlich vorgefundenen Daten abzugleichen.
Gleichzeitig werden die mechanischen Daten des Rotors überprüft, um sicherzustellen, dass geplante Designanpassungen umgesetzt werden können. Musterspulen werden ausgebaut und insbesondere die Nuten sowie alle relevanten Abmessungen werden präzise vermessen.
Demontage des Kommutators
Im nächsten Schritt wird der Kommutator demontiert und – sofern eine Neubelegung vorgesehen ist – für den Versand vorbereitet. Nur wenige Anbieter verfügen über die technischen Möglichkeiten zur Neufertigung von Kommutatoren in dieser Größe. Die Erneuerung des Kommutators erfordert daher häufig die Zusammenarbeit mit spezialisierten Partnern. Viele Anbieter greifen hierzu auf Netzwerke zurück – zum Beispiel über Verbände wie die EASA oder den ZVEH –, um auch komplexe Projekte aus einer Hand anbieten zu können. Ein leistungsfähiges Netzwerk des Instandsetzers ist somit ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl eines geeigneten Anbieters.
Vorbereitung zur Neuentwicklung
Nach dem Ausbau der Wicklung wird der Anker intensiv gereinigt. Dies kann zum Beispiel mit Trockeneis und manueller Nacharbeit erfolgen. Dabei ist besondere Sorgfalt erforderlich, da Rückstände alter Isolation bei der Neuwicklung zu Beschädigungen führen können.
Die Reinigung ermöglicht zudem die Identifikation bislang verborgener Schäden, die durch die jahrzehntelange Beanspruchung entstanden sein können. Dazu zählen unter anderem mechanische Ermüdung oder Rissbildungen, deren Behebung im weiteren Projektverlauf berücksichtigt wird.
Prüfung des Blechpakets
Im Zuge der Neuwicklung kann es sinnvoll sein, auch das Blechpaket einer detaillierten Prüfung zu unterziehen. Zugbolzen können erneuert und das Paket neu verspannt werden. Nach entsprechender Materialanalyse sollten moderne, leistungsfähigere Materialien eingesetzt werden. Die mechanische Stabilität des Blechpakets ist aufgrund der hohen dynamischen Beanspruchung im Betrieb von großer Bedeutung. Bewegungen innerhalb des Pakets können zu Problemen führen und im Extremfall den Austausch des gesamten Blechpakets erforderlich machen.
Herstellen der Wicklung
Auf Basis der aufgenommenen Daten sowie der bereitgestellten Unterlagen werden die verschiedenen Wicklungen des Rotors gefertigt und für den Einbau vorbereitet. Hierzu zählen die Ankerwicklung sowie die Ausgleichswicklung. Unsere Empfehlung (sofern möglich): Bei der Rotorwicklung umbackene Spulenschenkel mit Kapton-isoliertem Draht einsetzen. Diese bieten sowohl mechanisch als auch in puncto Temperaturbeständigkeit ein sehr gutes Betriebsverhalten. Insbesondere bei großen Rotoren, bei denen keine vollständige Tränkung möglich ist, stellt diese Technologie eine geeignete Lösung dar, um eine hohe Lebensdauer zu erreichen. Die Ausgleichswicklung sollte nach Möglichkeit – je nach Position am Anker – vergossen werden. Große Walzantriebe sind häufig anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie starken Temperaturschwankungen, hoher mechanischer Belastung, Feuchtigkeit und Verschmutzung ausgesetzt. Vor diesem Hintergrund bieten offene Wicklungen zahlreiche Ansatzpunkte für leitfähige Ablagerungen, die den Isolationswert negativ beeinflussen können.
Montage des Kommutators
Nach Anlieferung des neuen oder reparierten Kommutators wird dieser montiert und die Wicklungen entsprechend verschaltet. Bei der Auslegung der Verbindungen zwischen Wicklung und Kommutator sind neben der richtigen Dimensionierung auch Form und Wartungsfreundlichkeit zu berücksichtigen. Für große Rotoren empfehlen wir den Einsatz geteilter Fahnen mit entsprechenden Verbindungselementen, um eine spätere Trennung von Wicklung und Kommutator zu erleichtern.
Bandagieren und Tränken
Im nächsten Schritt werden Hilfsbandagen aufgebracht und der Rotor getränkt. Dabei sollte ein modernes und abgestimmtes Isolationssystem verwendet werden. Wir verwenden für die Tränkung ein universelles Epoxidharz, welches sich durch ein breites Anwendungsspektrum auszeichnet und sich in vergleichbaren Anwendungen bereits bewährt hat. Die Hilfsbandagen, die für die Tränkung aufgebracht werden, müssen so ausgelegt sein, dass sie ausreichende Stabilität bieten und gleichzeitig eine vollständige Durchdringung der Wicklung mit Harz ermöglichen.
Vor jedem irreversiblen Fertigungsschritt – insbesondere vor Tränkung und Aushärtung – sind entsprechende Zwischenprüfungen durchzuführen. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Prüfungen erfolgen die Tränkung und die anschließende Aushärtung. Nach der ersten Aushärtephase wird der Rotor für die finale Montage der Wickelkopfbandagen vorbereitet und es werden die Betriebsbandagen aufgebracht und der Rotor erneut ausgehärtet. In bestimmten Fällen kann es technisch sinnvoll sein, vorhandene magnetische Stahldraht-Bandagen wieder durch solche zu ersetzen. Ein Ersatz einer magnetischen Bandage durch eine unmagnetische kann das Kommutierungsverhalten negativ beeinflussen und die Betriebssicherheit gefährden
Finale Bearbeitung des Kommutators
Für ein einwandfreies Kommutierungsverhalten sind mehrere Faktoren entscheidend. Dazu zählen insbesondere Rundlauf des Kollektors, Oberflächenbeschaffenheit sowie die Bearbeitung der Lamellen. Ein gleichmäßiges Aufliegen der Bürsten, korrekt ausgeführte Kanten, die Tiefe der Mikanitschlitze sowie die Oberflächenrauheit müssen passen. Wir richten uns nach den Empfehlungen der Hersteller von Kollektoren und Kohlen.
Abschlusstests und Wuchten des Rotors
Die abschließenden Prüfungen erfolgen in enger Abstimmung mit dem Betreiber. Bei großen Rotoren sind diese häufig auf statische Tests beschränkt. Die Bewertung erfolgt unter anderem anhand der zuvor aufgenommenen Referenzmessungen. Das finale Betriebsverhalten zeigt sich dann erst im eingebauten Zustand nach einer gewissen Betriebszeit. Abschließend wird der Rotor dynamisch oder – bei niedrigen Drehzahlen – statisch gewuchtet. Je nach Bauart der Maschine kann eine Wuchtung im Betrieb komplex sein, weshalb dieser Schritt sorgfältig vorbereitet werden muss.
Konservierung und Rücktransport
Mit dem Rücktransport des Rotors und der anschließenden Inbetriebnahme endet das Projekt idealerweise termingerecht. Ist ein sofortiger Einbau nicht möglich, kann eine Zwischenlagerung mit entsprechender Konservierung erforderlich sein. Geeignete Transportgestelle sowie Schutzmaßnahmen sind notwendig, um Beschädigungen während Transport, Handling und Lagerung zu vermeiden. Mit einem umfassend überarbeiteten Rotor schafft der Betreiber eine Ersatzteilsituation, die die notwendige Sicherheit für die Produktion der kommenden Jahre gewährleistet.
Sie haben Fragen oder benötigen Unterstützung bei einem konkreten Projekt?
Sprechen Sie uns an – wir sind für Sie da.