Erschienen am: 14.11.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN SPS-Special 2017

Lineare Positionssensoren im Stahlwasserbau

Wasser marsch!

Die Zylinderintegration von Sensoren ist ein wichtiges Thema, bei dem ein Sensor im Zylinder genaue Messdaten über einen Hub ausgibt. Der Beitrag zeigt, wie der Zylinderproduzent Advantec Hydraulik und der Sensorhersteller MTS Sensor Technologie gemeinsam einen Hydraulikzylinder mit integriertem Sensor für eine Stauklappe für den Neubau eines Wasserkraftwerks in Österreich entwickelt haben.


Die Stauklappe des Wasserkraftwerk Stanzertal im österreichischen Oberinntal wird mit einem Hydraulikzylinder betrieben, in dem sich ein Temposonics RF Sensor befindet.
Bild: MTS Sensor Technologie GmbH & Co. KG

Der Stahlwasserbaubereich ist ein interessanter Markt, der sich momentan im Wandel befindet. Marcel El-Khalil, Vertriebsleiter bei Advantec, erklärt: "Nachdem in den vergangenen Jahren eine etwas ruhigere Marktlage herrschte, werden jetzt wieder vermehrt neue Projekte gestartet, wie z.B. Anlagenneukonstruktionen oder Generalüberholung von bestehenden Anlagen." Dr. Olaf Kissing, Produktmanager MTS Sensors, fügt hinzu: "Hydraulikzylinder und integrierte Sensoren sind da natürlich wichtige Elemente, um die Anwendung zum Funktionieren zu bringen." Eines dieser neuen Projekte war das Wasserkraftwerk Stanzertal im österreichischen Oberinntal in Tirol, welches von 2013 bis 2016 für rund 58 Mio.€ gebaut wurde. Die Anlage ist ein Laufkraftwerk mit Stollenspeicher, welches insgesamt 52GWh Strom umweltfreundlich für etwa 15.000 Haushalte als Grundversorgung produziert. Das Equipment der Wassererfassung wurde von der Braun Maschinenfabrik übernommen. Für dieses Projekt wurden u.a. eine Stauklappe, eine Absperrschütze und eine Rechenreinigungsmaschine konstruiert und in der Kraftwerkanlage verbaut.

Steuerung einer Stauklappe

Die Stauklappe von Braun wird mit einem Hydraulikzylinder von Advantec betrieben, in dem sich ein Temposonics RF Sensor von MTS Sensors befindet. Die Stauklappe soll allerdings nicht nur einfach offen oder geschlossen sein, sondern auch die Wasserabgabe durch verschiedene Öffnungsstufen steuern. Daher war es wichtig, einen Sensor in den Zylinder zu integrieren der eine absolute und genaue Wegmessung garantiert. Kein Problem, so Dr. Olaf Kissing: "Für uns als Sensorhersteller ist es nichts Neues, dass unsere Sensoren zur präzisen Steuerung von Verschlüssen oder Maschinenbewegungen genutzt werden. Die magnetostriktive Technologie unserer Produkte erfasst Positionen präzise und zuverlässig. Sie funktioniert dabei nahezu berührungslos und verschleißfrei. Deshalb haben die Sensoren, verglichen mit anderen Technologien, eine deutlich längere Lebensdauer und zeichnen sich durch eine höhere Zuverlässigkeit aus, auch in rauen Arbeitsumgebungen. Da die Technologie die Position absolut anstatt relativ erfasst, ist eine Neukalibrierung des Sensors nicht erforderlich." "Wir haben gemeinsam mit Braun die Anwendung des Zylinders erarbeitet und geplant", erklärt Thomas Pohl, Geschäftsführer von Advantec, und führt weiter aus: "Bei der Sensorik haben wir uns für den RF Sensor aufgrund der vielfältigen Möglichkeiten wie z.B. Flexibilität, Länge und Genauigkeit entschieden. Die platzsparende Gehäuseform und das breite Messlängenspektrum sind optimal und die Robustheit der Sensoren machen sie ideal für den harten Dauereinsatz, wie in diesem Fall, in einem Wasserkraftwerk. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einer Beschädigung des Sensors, dieser aus dem Zylinder entnommen und ausgetauscht werden kann, ohne große Umbauten an der Anwendung vorzunehmen." Die Stauklappe ist eine Außenanwendung, was bedeutet, dass sowohl Zylinder als auch der integrierte Sensor Wettereinflüssen und Temperaturbereichen von -30 bis +35°C widerstehen müssen. Diese großen Temperaturschwankungen haben keinerlei Einfluss auf die Messelektronik und die Qualität der Wegmessung, so dass präzise Werte zu jeder Zeit und unter jeder äußerlichen Bedingung geliefert werden können. Ein weiterer Punkt, der für den Sensor sprach, war die Flexibilität des Messstabs sowie dessen Länge. "Dadurch, dass der Zylinder die Stauklappe steuert und dementsprechend Kraft aufwendet, musste dieser eine gewisse Größe haben und der integrierte Sensor natürlich auch. Der RF Sensor in dem Stauklappenzylinder hat eine Messstablänge von 8.400mm und verfügt über einen analogen Ausgang, mit dem der Betreiber des Kraftwerks mithilfe des Positionssignals des Magneten die Wasserabgabe genau steuern kann", so El-Khalil. "Die Braun Maschinenfabrik ist äußerst zufrieden mit dem zylinderintegrierten Temposonics RF Sensor. Dank der immer gleichbleibenden Genauigkeit der Messung, trotz der Länge des Hubs, ist das Steuern der Stauklappe durch den Hydraulikzylinder einfach und doch präzise." Drei zufriedene Parteien und einen Betreiber, dessen Wasserkraftwerk einwandfrei funktioniert und die Menschen rund um das Stanzertal mit Strom grundversorgt: Viel mehr kann man nicht wollen.