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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit mehreren
Konstruktionsabschnitten mit jeweils wenigstens einem Verbindungsbereich
zum Verbinden wenigstens zweier Konstruktionsabschnitte untereinander
und mehreren Befestigungsmitteln zum Befestigen wenigstens zweier
Verbindungsbereiche aneinander. Die vorliegende Erfindung betrifft
ferner Konstruktionsabschnitte für
eine solche Windenergieanlage sowie ein Prüfgerät zum Prüfen der Befestigungsmittel
einer solchen Windenergieanlage. Außerdem betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zum Aufbauen einer Windenergieanlage und
ein Verfahren zum Prüfen
der Befestigungsmittel eines Verbindungsbereichs zweier Konstruktionsabschnitte
einer solchen Windenergieanlage.
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Eine
moderne und damit große
Windenergieanlage wird üblicherweise
vor Ort aus einer Vielzahl einzelner Teilelemente zusammengebaut.
Hierbei werden häufig
große
Konstruktionsabschnitte wie Turmsegmente eines Stahlturms, Rotorblätter und Rotornabe
mittels lösbarer
Befestigungen, insbesondere mittels Verschraubung aneinander befestigt. Beispielsweise
ist ein Stahlturm einer größeren Windenergieanlage
aus mehreren Stahlturmsegmenten zusammengesetzt. Zum Verbinden zweier Stahlturmsegmente
weisen diese in ihrem Verbindungsbereich zwei umlaufende Flansche
auf, die ihrerseits eine Vielzahl von Bohrungen aufweisen für eine Verbindung
mittels Schrauben und Schraubenmuttern. Ein solcher Flansch kann über 100
Bohrungen aufweisen, so dass zum Verbinden zweier Stahlturmsegmente
entsprechend über
100 Schrauben mit zugehörigen
Muttern verwendet werden.
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Zum
Herstellen der Verbindung werden die beiden Stahlturmsegmente übereinander
aufgestellt und die Schrauben mit Muttern angeordnet, üblicherweise
jedoch nicht sofort festgeschraubt. Erst in einem zweiten oder noch
weiteren Schritt werden sämtliche
Schrauben und Muttern mit der gewünschten Endfestigkeit festgezogen.
Dies erfolgt üblicherweise
für eine
Schraube nach der anderen, bis sämtliche
Schrauben des betreffenden Flansches festgezogen sind. Zurzeit hängt es von
der Aufmerksamkeit des Monteurs vor Ort ab, ob sämtliche Schrauben tatsächlich festgezogen
wurden. Da in dem Flansch die Bohrungen und entsprechend die Schrauben
gleichmäßig sowohl
in Position als auch Größe angeordnet sind,
kann es leicht passieren, dass eine Schraube übersprungen oder doppelt festgeschraubt
wird. Um diese Fehler zu vermeiden, kann die Anzahl der bereits
festgeschraubten Schrauben gezählt
werden. Dies kann das Problem aber nicht sicher lösen, weil doppelt
angezogene Schrauben auch als zwei Schrauben gezählt werden würden und
umgekehrt beim Überspringen
einiger Schrauben am Ende des Festziehens andere Schrauben doppelt
festgezogen werden würden
und die übersprungenen
Schrauben so doch übersehen
werden.
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Die
Stabilität
einer Windenergieanlage setzt aber voraus, dass sämtliche
vorgesehenen Schrauben auch festgezogen sind und die Gefahr, dass
einige Schrauben nicht oder nicht richtig festgezogen sind, birgt
weiterhin das Risiko, die Windenergieanlage in ihrer Konstruktion
zu destabilisieren. Ähnliche Probleme
treten auf, wenn Verbindungen zweier Konstruktionsabschnitte einer
Windenergieanlage später
nachgezogen oder überprüft werden
müssen. Eine
solche Überprüfung oder
ein solches Nachziehen kann beispielsweise nach Ablauf eines Serviceintervalls
oder auch bei Austausch von Komponenten durchgeführt werden.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die genannten Probleme
möglichst
zu beheben und insbesondere eine Lösung zu schaffen, bei der Fehler
beim Verbinden und Befestigen von Konstruktionsabschnitten einer
Windenergieanlage untereinander vermieden, zumindest aber reduziert werden.
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Erfindungsgemäß wird somit
eine Windenergieanlage gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 vorgeschlagen, bei der eine Kennung für jedes
Befestigungsmittel zur Unterscheidung gegenüber anderen Befestigungsmitteln
vorgesehen ist.
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Die
erfindungsgemäße Windenergieanlage weist
somit mehrere Konstruktionsabschnitte wie beispielsweise ein Turmfundament,
Turmsegmente, ein Maschinenhaus, eine Rotorblattnabe und Rotorblätter auf.
Diese Konstruktionsabschnitte weisen wenigstens einen Verbindungsbereich
zum Verbinden wenigstens zweier Konstruktionsabschnitte untereinander
auf. Ein solcher Verbindungsbereich kann z. B. ein mit Bohrungen
versehener Flansch sein. In einem anderen Beispiel können bereits
Gewindestangen vorgesehen sein. Ebenso kommt eine Kombination in Betracht,
bei der z. B. das Turmfundament einen mit Gewindestangen oder dergleichen
vorbereiteten Bereich aufweist, auf den ein erstes Turmsegment als Konstruktionsabschnitt
mit einem umlaufenden Flansch als Verbindungsbereich aufgesetzt
wird.
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Zum
Verbinden und insbesondere zum festen Befestigen werden mehrere,
zuweilen bis zu 100 und mehr Befestigungsmittel verwendet. Hierbei kann
es sich jeweils um eine Schraube mit Schraubenmutter handeln. Eine
solche Schraube wird beispielsweise durch eine gemeinsame Bohrung
zweier benachbarter Flansche geführt
und mithilfe der Mutter verschraubt. Grundsätzlich kann auch in einem Flansch
bereits ein Gewindegang vorgesehen sein, um die Mutter zu ergänzen oder
zu ersetzen.
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Schließlich ist
für jedes
Befestigungsmittel, im oben genannten Beispiel also für jedes
Schraubenmutterpaar, eine Kennung vorgesehen. Mithilfe dieser Kennung
werden die ansonsten praktisch identischen oder zumindest sehr ähnlichen
Befestigungsmittel eines Verbindungsbereichs unterscheidbar gemacht.
Günstig
ist es, eine Kennung so vorzusehen, dass sämtliche Befestigungsvorrichtungen zumindest
eines Verbindungsbereichs individualisiert sind. Wenn ein Verbindungsbereich
beispielsweise 50 Befestigungsmittel aufweist, könnten diese mit den Zahlen
1 bis 50 versehen werden. Mitunter kann es aber auch ausreichen,
nur einige, beispielsweise die unmittelbar benachbarten Schrauben
zur Abgrenzung unterschiedlich zu kennzeichnen. Im genannten Beispiel
könnten
beispielsweise 5 mal die Ziffern 0 bis 9 vergeben werden.
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Durch
die Kennung, insbesondere Individualisierung der Befestigungsmittel
ist es auf einfache Weise möglich,
festzustellen welches Befestigungsmittel bereits festgezogen oder überprüft wurde
und bei welchem dies noch nicht der Fall ist. Hierdurch kann eine
Fehleranfälligkeit,
insbesondere das Überspringen
eines Befestigungsmittels beim Festziehen oder Überprüfen weitestgehend vermieden
werden. Dabei ist es durch die Individualisierung auf einfache Weise
möglich,
einen Teil der Befestigungsmittel festzuziehen oder zu überprüfen und
mit dem Festziehen oder Überprüfen der
weiteren Befestigungsmittel erst später, z. B. nach einer Pause
oder am nächsten
Tag fortzufahren. Selbst die Monteure können sich bei der Tätigkeit
abwechseln, ohne dass eine besondere Gefahr bestände, dass der neue Monteur
darüber
im Zweifel ist, wo sein Kollege aufgehört hat.
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Darüber hinaus
können
auch etwaige Probleme, die bei einem Befestigungsmittel auftreten, diesem
eindeutig zugeordnet werden. Lässt
sich beispielsweise im Falle einer Schraubverbindung ein solches
Befestigungsmittel nur schwer schrauben, so kann dies für diese
Schraube vermerkt und beizeiten überprüft werden.
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Als
Art der Kennung kommt einen Vielzahl von Möglichkeiten in Betracht wie
beispielsweise eine einfache Durchnummerierung, oder die Vergabe von
Buchstaben. Ebenso kann eine kodierte Kennung vorgesehen sein. Grundsätzlich kommt
auch eine Kennung in Betracht, mit der sämtliche Befestigungsmittel
einer Windenergieanlage individualisiert werden. Die Kennung kann
dann beispielsweise zusammengesetzt sein aus einer laufenden Nummer und
einer Information über
den Verbindungsbereich oder den Konstruktionsabschnitt, dem sie
angeordnet ist [wie z. B. Schraube Nr. 47 im 8. Turmflansch]. Auch
kann die Kennung durch eine Eigenschaft der Befestigungsmittel ergänzt werden
wie beispielsweise das vorgesehene Anzugsdrehmoment im Falle einer
Schraubverbindung.
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Bevorzugt
ist die Kennung an einem Verbindungsbereich angebracht. Die Kennung
wird somit nicht oder nicht ausschließlich an dem jeweiligen Befestigungsmittel
selbst sondern vielmehr an der jeweiligen Stelle des Befestigungsmittels
angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Kennung auch schon vor
der Anordnung des jeweiligen Befestigungsmittels angebracht werden
kann. Die Kennung für
eine Vielzahl von Befestigungsmitteln ist somit auch vor einer Montage
der Windenergieanlage vor Ort bereits in den Werkshallen bei der
Herstellung der betreffenden Konstruktionsabschnitte anbringbar.
Die Kennung der Befestigungsmittel entsteht dann erst durch das
Einsetzen der Befestigungsmittel an der jeweiligen Stelle des Verbindungsbereichs.
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Auch
bei einem Austausch eines Befestigungsmittels bleibt die Kennung
bestehen und wird dem neu eingesetzten Befestigungsmittel zugeordnet.
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Werden
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
Befestigungsmittel verwendet, die jeweils wenigstens eine Schraube
mit wenigstens einer zugehörigen
Mutter aufweisen, wie dies weit verbreitet ist, so kann die Kennung
jeweils an der Mutter und zusätzlich
oder stattdessen an der Schraube angebracht sein. An der Schraube
kann die Kennung dann beispielsweise am Schraubenkopf oder an einer Schraubenspitze,
also an dem dem Schraubenkopf abgewandten Teil der Schraube angeordnet
sein. Bei der Mutter kommen insbesondere die Angriffsflächen zum
Ansetzen eines Schraubenschlüssels
in Betracht, sofern die Kennung einer entsprechenden mechanischen
Belastung Stand hält.
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Wird
die Kennung an dem Befestigungsmittel direkt also z. B. an der Schraube
oder der Mutter angebracht, so kann dies beispielsweise auch nach Anordnen
der Befestigungsmittel in den jeweiligen Verbindungsbereichen erfolgen.
Hierdurch ist auf einfache Weise jedes Befestigungsmittel in einer
Reihenfolge mit einer Kennung zu versehen, die die Position der
Befestigungsmittel wiedergibt. Die Kennung kann aber auch an dem
Befestigungsmittel schon vor der Montage angebracht sein.
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Oftmals
ist es ausreichend, dass die Kennung maschinell gelesen werden kann.
Insbesondere in diesem Fall ist eine Anordnung der Kennung in einer
bestimmten Reihenfolge nicht von Bedeutung, da eine eine Reihenfolge
wiederspiegelnde Zuordnung auch danach beispielsweise in einem Datenverarbeitungssystem
erfolgen kann. Die Befestigungsmittel bzw. ihre Stellen können somit
mit einem beliebigen Code versehen werden, solange dieser sich von
allen anderen Codes der weiteren Befestigungsmittel unterscheidet.
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Entsprechend
werden gemäß weiteren
Ausführungsformen
unterschiedliche Ausführungen
der Kennung vorgesehen. Hierbei kann die Kennung oftmals wie bereits
beschrieben kodiert sein. In einem Fall ist die Kennung magnetisch
und sie kann mit einem entsprechenden Lesegerät, wie dies beispielsweise
von Scheck- oder Kreditkarte mit Magnetstreifen bekannt ist, ausgelesen
werden. Als Weiteres ist eine Ausführung mittels mechanischer
Formen oder Oberflächengestaltung
vorgesehen. Es können
erhabene Bereiche oder die Anordnung von Formen wie Vertiefungen
oder Erhebungen vorgesehen sein. Besonders einfach ist das Vorsehen
von Prägungen. Solche
Kennungen sind besonders robust. Auch ein Anbringen mittels Oberflächenätzen kommt
in Betracht.
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Als
weitere Variante wird die Verwendung eines elektronischen Chips
vorgeschlagen. Auf diesem kann die gewünschte Kennung gespeichert
und bei Bedarf ausgelesen werden. Bei Verwendung eines Chips oder
einer anderen, zum Beschreiben geeigneten Lösung kann ein Prüfergebnis
oder andere Informationen wie Prüfzeit
und -datum zur Kennung ergänzt
werden, Insbesondere können
solche Informationen auf das die Kennung tragende Medium geschrieben
werden
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Als
weitere Ausführungsform
wird ein elektronischer Resonanzkreis vorgesehen, bei dem durch
unterschiedliche Resonanzfrequenzen die Kennung kodiert sein kann.
Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
wird die Verwendung einer Kennung vorgeschlagen, die zur optischen
Erfassung geeignet ist. Hierzu gehört jegliche Art der Beschriftung
durch Buchstaben und/oder Zahlen oder andere Zeichen. Insbesondere
ist ein Barcode vorgesehen, der auf einfache und bewährte Weise
vorgesehen und auch ausgelesen werden kann. Auch ein Barcode kann
mittels Ätzen
aufgebracht sein.
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Bevorzugt
wird die Kennung mittels Aufkleber angebracht. Insbesondere für die Verwendung
eines Barcodes kann dieser auf ein klebendes Material aufgedruckt
und das klebende Material dann an der gewünschten Stelle angebracht werden.
Beispielsweise kann ein Klebestreifen mit einer Vielzahl von Barcodes
an der Innenseite des umlaufenden Ringflansches eines Turmsegmentes
angeordnet werden. Auf einem solchen umlaufenden Streifen ist dann
zu jeder Bohrung im Flansch und damit zu jedem Befestigungsmittel
ein Barcode vorgesehen. Ein solcher zu klebender Streifen kann auf
einfache Weise z. B. als letzter Schritt der Herstellung des beispielhaft
genannten Turmsegmentes an dem Ringflansch angebracht werden.
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Bevorzugt
ist dabei wenigstens ein Konstruktionsabschnitt als Turmsegment
und/oder ein Verbindungsbereich als Verbindungsflansch oder auch
als Ringflansch ausgebildet. Solche Turmsegmente und Verbindungsflansche
sind bei Windenergieanlagen bei Verwendung von Stahltürmen generell
bekannt und weisen üblicherweise
eine Vielzahl von Bohrungen auf. Durch seine kreisrunde Ausgestaltung
ist bei einem solchen Verbindungsflansch oftmals ein Anfang oder
Ende schwer bzw. gar nicht festlegbar. Die Gefahr hierbei Befestigungsmittel
wie Schraubenmutterpaare doppelt festzuziehen oder zu überspringen
ist daher besonders groß.
Durch Verwendung einer Kennung kann auf einfache Weise eine Identifikation
erreicht werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Konstruktionsabschnitt
für eine
Windenergieanlage vorgesehen, der eine Kennung für jedes Befestigungsmittel
aufweist.
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Erfindungsgemäß wird zudem
ein Prüfgerät zum Prüfen der
Befestigungsmittel eines Konstruktionsabschnitts einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage
vorgeschlagen, das dazu vorbereitet ist, die Befestigungsmittel
fest- und/oder nachzuziehen, um eine gewünschte Festigkeit herzustellen und/oder
hinsichtlich ihrer Festigkeit zu überprüfen und das dazu vorbereitet
ist, die Kennung jedes Befestigungsmittels zu erfassen.
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Ein
solches Prüfgerät ist somit
ein Werkzeug, das zum Festziehen von Befestigungsmitteln vorgesehen
ist, wie beispielsweise ein Drehmomentschlüssel. Es kann somit bei der
Montage zum Festziehen als auch bei einer späteren Überprüfung oder Wartung zum Nachziehen
eingesetzt werden. Auch das Überprüfen der
gewünschten
Festigkeit eines Befestigungsmittels erfolgt üblicherweise während dieses
festgezogen wird.
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Zusätzlich erfasst
das Prüfgerät die jeweilige Kennung
des Befestigungsmittels während
bzw. unmittelbar vor oder nach dem Festziehen. Das Prüfgerät weist
somit einen Werkzeugabschnitt einerseits auf, mit dem mechanisch
auf das Befestigungsmittel eingewirkt werden kann. Außerdem weist
das Prüfgerät eine Leseeinheit
oder dergleichen zum Erfassen der Kennung auf.
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Bevorzugt
ist die Erfassungseinheit zum Erfassen der Kennung so an dem Prüfgerät angeordnet,
dass während
dem Überprüfen und/oder
Festziehen jeweils eines Befestigungsmittels deren zugeordnete Kennung
eingelesen werden kann. Das Prüfgerät ist demnach
so ausgestaltet, dass der betreffende Monteur sich bei der Bedienung
des Gerätes im
Wesentlichen nur auf das Überprüfen oder
Festziehen des Befestigungsmittels konzentrieren muss. Das Erfassen
der Kennung des gerade bearbeiteten Befestigungsmittels kann automatisch
mit erfolgen oder der Bediener des Gerätes kann, beispielsweise durch
Betätigen
eines Schalters, das Erfassen der Kennung ohne großen Aufwand
auslösen.
Im Falle einer automatischen Erfassung der Kennung ist das Prüfgerät dazu vorbereitet,
die Tätigkeit
des Überprüfens bzw.
Festziehens zu erkennen und das Erfassen der Kennung selbst auszulösen. Hierzu
kann ein Tastschalter oder dergleichen an dem Werkzeugabschnitt
vorgesehen sein, der durch das Aufsetzen des Werkzeugabschnitts
betätigt
wird.
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Bevorzugt
umfasst das Prüfgerät eine Datenverarbeitungseinrichtung,
die dazu vorbereitet ist, Daten der Befestigungsmittel zu verarbeiten,
insbesondere einzulesen, zu speichern, auszuwerten, zu übertragen
und/oder auszugeben. Eine solche Datenverarbeitungseinrichtung kann
ein Mikrocomputer, Mikrocontroller oder Ähnliches sein. Die Daten der
Befestigungsmittel können
sowohl die entsprechende Kennung als auch das Prüfergebnis umfassen. Im Wesentlichen
ist nach dem Einlesen das Prüfergebnis
der entsprechenden Kennung zuzuordnen und zu speichern oder zumindest
zwischenzuspeichern. Als weitere Daten können Datum und Uhrzeit oder
auch Daten über
den jeweiligen Benutzer des Prüfgerätes, also
z. B. der Name des Monteurs, verarbeitet werden. Sollte sich ein
Befestigungsmittel als so fehlerhaft erweisen, dass dieses zumindest
teilweise getauscht wird, so kann in einer Variante auch dies mit
der Datenverarbeitungsvorrichtung erfasst werden.
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Zum
Auswerten der Daten gehört
die Überprüfung, ob
beim Prüfen
insbesondere Fest- oder Nachziehen ein Befestigungsmittel ausgelassen
wurde. Dies kann beispielsweise auch so erfolgen, dass das Prüfgerät alle noch
nicht oder zumindest zu dem Prüftermin
noch nicht überprüften, nach-
oder festgezogenen Befestigungsmittel zur Anzeige bringt. In einem
anderen Beispiel gibt der Monteur dann eine Fertigstellungsmeldung
ein, wenn er glaubt alle Befestigungsmittel eines Verbindungsbereichs überprüft zu haben
und das Prüfgerät bestätigt, ob
dies tatsächlich
für sämtliche
Befestigungsmittel geschehen ist.
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Das
Auswerten kann sich aber auch auf weitere Werte erstrecken wie beispielsweise
die Aufnahme der Kraft bzw. des Drehmomentes beim Fest- oder Nachziehen.
Diese Kraft bzw. dieses Drehmoment kann in seiner Größe bewertet
und die Größe einschließlich der
Bewertung kann abgespeichert, übertragen
und/oder ausgegeben werden.
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Eine Übertragung
dieser oder anderer Daten kommt bevorzugt zu einer bezogen auf das
Prüfgerät externen
Datenverarbeitungseinrichtung oder Datenbank in Betracht. Ein solches Übertragen
kann online oder offline, per Funk oder kabelgebunden oder auch durch
Austausch eines Speichermediums wie eines Speicherchips erfolgen.
Die Daten können
auch auf einem Speichermedium gespeichert, abgerufen und ergänzt werden.
Ein solches Speichermedium kann in das Prüfgerät in einer Ausführungsform
bei Bedarf eingesteckt werden und ist ansonsten an zentraler Stelle
wie beispielsweise in der Windenergieanlage zu hinterlegen. Entsprechend
ist das Prüfgerät z. B. mit
einem entsprechenden Slot dafür
vorbereitet, eine entsprechende Speicherkarte aufnehmen zu können.
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Erfindungsgemäß wird weiter
ein Verfahren zum Aufbauen einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage vorgeschlagen,
bei dem zwei Konstruktionsabschnitte der Windenergieanlage in ihrem
Verbindungsbereich mittels mehrerer Befestigungsmittel verbunden
werden und bei dem eine jeweilige Kennung bei oder an dem jeweiligen
Befestigungsmittel angeordnet wird. Diese Schritte können in
der genannten oder einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden.
Anders ausgedrückt
kann die Kennung vor oder nach dem Verbinden der Konstruktionsabschnitte
angeordnet werden. Die Anordnung kann direkt an dem jeweiligen Befestigungsmittel
erfolgen oder in dessen Nähe
an wenigstens einem der Konstruktionsabschnitte.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren weiter die Schritte die Befestigungsmittel
fest- und/oder nachzuziehen und das Fest- bzw. Nachziehen insbesondere
auf Vollständigkeit
unter Berücksichtigung der
Kennungen der Befestigungsmittel zu überprüfen. Somit erfolgt nach dem
Verbinden der Konstruktionsabschnitte ein weiteres Fest- und/oder
Nachziehen der Befestigungsmittel, die in einem ersten Schritt beim
Verbinden beispielsweise zunächst
nur handfest angezogen waren. Auch nach dem Festziehen aller Befestigungsmittel
kann ein weiteres Nachziehen erfolgen. Insbesondere hierbei ist
zur Gewährleistung
eines gleichmäßigen Festziehens
darauf zu achten, dass alle Befestigungsmittel vollständig und
gleichmäßig auf
möglichst
denselben Festigkeitswert also Anziehkraft oder Anziehdrehmoment festgezogen
werden. Durch Überprüfung unter
Berücksichtigung
der Kennung jedes Befestigungsmittels wird gewährleistet, dass tatsächlich jedes
einzelne Befestigungsmittel fest- bzw. nachgezogen wurde und man
braucht sich hierbei nicht auf eine bloße Überprüfung der Gesamtzahl zu beschränken.
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Erfindungsgemäß wird weiter
ein Verfahren zum Prüfen
der Befestigungsmittel eines Verbindungsbereichs zweier Konstruktionsabschnitte
einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage
vorgeschlagen mit den Schritten:
- – Sukzessives Überprüfen der
Befestigungsmittel und Ermitteln jeweils eines Prüfergebnisses,
dabei
- – Einlesen
jeder Kennung zur Identifizierung des jeweiligen Befestigungsmittels
und
- – Zuordnen
jedes Prüfergebnisses
des jeweiligen identifizierten Befestigungsmittels.
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Dieses
Verfahren zum Prüfen
kann sowohl beim Aufbau der Windenergieanlage als auch bei einer
späteren
Wartung eingesetzt werden. Hierbei werden zunächst die Befestigungsmittel
nach und nach überprüft und entsprechend
ein Prüfergebnis ermittelt.
Vorzugsweise umfasst das Überprüfen zumindest
das Festziehen des Befestigungsmittels mit einer vorbestimmten Kraft
oder einem vorbestimmten Drehmoment. Das Erreichen dieser vorbestimmten Kraft
oder des vorbestimmten Drehmomentes kann das Prüfergebnis darstellen. Auch
andere Ergebnisse kommen infrage wie beispielsweise das Aufnehmen
eines Drehmomentverlaufs beim Festziehen oder das Feststellen, dass
eine gewünschte
Festigkeit, also eine gewünschte
Anziehkraft bzw. ein gewünschtes
Anziehdrehmoment bereits vorliegt.
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Ebenfalls
wird jede Kennung zur Identifizierung des jeweiligen Befestigungsmittels
eingelesen und dem jeweiligen Prüfergebnis
zugeordnet. Hierdurch liegt für
jedes Befestigungsmittel ein Prüfergebnis
vor. Es kann sichergestellt werden, dass jedes Befestigungsmittel
beim Prüfen
berücksichtigt
wurde und es können
Auffälligkeiten
erfasst und beobachtet werden. Tritt für ein Befestigungsmittel ein
Problem auf, kann dieses ohne weiteres dem entsprechenden Befestigungsmittel
zugeordnet und dieses gegebenenfalls getauscht werden.
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Vorzugsweise
umfasst jedes Prüfergebnis zumindest
eine Information darüber,
ob eine Überprüfung des
Befestigungsmittels überhaupt
durchgeführt
wurde. Somit kann zumindest die Vollständigkeit der Überprüfung gewährleistet
werden. Günstig ist
es zu jedem Befestigungsmittel das Prüfergebnis abzuspeichern, auszugeben
und/oder auszuwerten. Somit kann zu jedem einzelnen Befestigungsmittel das
Prüfergebnis
vorliegen und ist jederzeit wieder abrufbar, wenn es vorher abgespeichert
wurde. Zum Zugängigmachen
des Ergebnisses kann dieses ausgegeben werden und es kann zumindest
teilweise eine Auswertung des Ergebnisses erfolgen.
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Vorzugsweise
wird eine Fehlermeldung und/oder ein Fehlersignal ausgegeben, wenn
festgestellt wird, dass die Prüfung
eines Befestigungsmittels nicht korrekt durchgeführt wurde. Eine solche Fehlermeldung
bzw. Fehlersignal kann bei einer unvollständigen Prüfung als auch bei einem Fehler
wie einem zu geringen Anzugsdrehmoment oder einer zu geringen Anzugskraft
ausgegeben werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird das Prüfverfahren
wiederholt und/oder die Prüfergebnisse
in Prüfprotokollen
gespeichert. Eine solche Wiederholung kann beispielsweise in vorbestimmten Wartungsintervallen
erfolgen. Hierdurch können
verlässliche
und jedem einzelnen Befestigungsmittel zuordenbare Datensätze erzeugt
werden. Ebenso wird hierdurch eine Grundlage für eine Zertifizierung geschaffen,
falls dies gewünscht
ist.
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Zentrales
Ziel der Erfindung ist es, eine gewünschte, vorgegebene Montagequalität einschließlich Zuverlässigkeit
zu erreichen. Zur Erreichung dieses Ziels sind verschiedene Aspekte
und Merkmale zu beachten, die sich ergänzen können oder Alternativen darstellen.
Hierzu gehört
das eingesetzte Verfahren zum Festziehen der Befestigungsmittel,
das verwendete Prüfgerät, das auch
als Schraubgerät bezeichnet
werden kann, das Führen
eines Protokolls, die Erfassung des jeweils bearbeiteten Befestigungsmittels
insbesondere deren Kennung, und schließlich die verwendete Kennung.
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Bei
der Durchführung
des Verfahrens muss die Reihenfolge der Bearbeitung stimmen und/oder es
muss die Anzahl stimmen.
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Ein
Schraubgerät
kann mit einem Leser, einer Eingabeeinheit, einer Anzeige und/oder
einer Sperre versehen sein. Ein Leser kann einen Barcode und/oder
eine Struktur erfassen. Eine Eingabeeinheit kann mit Tasten zur
Eingabe versehen sein oder mittels eines manuellen Barcodelesers
benutzt werden.
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An
der Anzeige kann angezeigt werden, ob alle Schrauben bereits bearbeitet,
insbesondere festgezogen wurden und/oder sie kann angeben, ob und gegebenenfalls
welche bestimmte Schraube fehlt.
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Wenn
eine Sperre vorgesehen ist, so kann diese das Fortsetzen der Bearbeitung,
insbesondere des Festziehens weiterer Befestigungsmittel sperren, wenn
eine vorgeschriebene Folge unterbrochen wird, wenn eine zu geringe
Anzahl bearbeitet wurde und wenn ein oder mehrere Befestigungsmittel
wie z. B. Schrauben davon ausgelassen wurden.
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In
einem Protokoll ist dann zu vermerken, oder wird automatisch von
dem Schraubgerät
oder dem Prüfgerät vermerkt,
was für
die Überprüfung von Bedeutung
sein kann. Hierzu gehört
eine Kennung des Befestigungsmittels wie ein Schraubenkennzeichen,
Datum und Uhrzeit der Bearbeitung, der Bediener des Schraubgerätes oder
Prüfgerätes, die
gemessene Anzugskraft bzw. das gemessene Anzugsdrehmoment und/oder
die Einsatzart, bei der das Protokoll aufgenommen wurde, nämlich ob
die Windenergieanlage aufgebaut oder gewartet wurde.
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Eine
Erfassung kann unter anderem bei einer oder durch eine manuellen
Bearbeitung und/oder mittels eines manuellen Barcodelesers erfolgen.
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Eine
Kennung kann beispielsweise unterteilt werden in einen Barcode und/oder
eine Struktur. Anstelle eines Barcodes ist auch eine Vielzahl anderer automatisch
erkennbarer Kennungen bzw. Kodierungen denkbar, die oben bereits
beschrieben wurden. Durch einen Barcode kann ein Befestigungsmittel wie
beispielsweise eine Schraube ansich individualisiert werden. Ebenso
ist ein Befestigungsmittel in dem Verbindungsbereich bzw. im Konkreten
eine Schraube in einem Flansch zu nummerieren. Ebenso kann sowohl
eine Schraube als auch deren Position im Turm individualisiert werden.
Auch dies ist auf jegliche Befestigungsmittel übertragbar und ebenso auf Positionen
an anderen Stellen in der Windenergieanlage wie beispielsweise am
Flansch für
die Blattmontage. Wird als Kennung lediglich eine Struktur verwendet,
so ist eine Vorfestlegung nicht möglich.
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Diese
Aspekte und Merkmale zum Erreichen des genannten Ziels erläutern die
vorliegende Erfindung sowie Hintergründe dazu.
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Erfindungsgemäß wurde
zumindest in einer Ausführungsform
ein Identifizierungssystem vorgeschlagen, das bei der Verschraubung
von Flanschverbindungen wie z. B. Turm- oder Blattflanschen verwendet
werden kann. Es soll sichergestellt werden, dass alle Schraubverbindungen
ordnungsgemäß hergestellt
werden, ohne dass Schrauben doppelt oder gar nicht angezogen werden.
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Als
ein Beispiel, bei dem die Erfindung zur Geltung kommt, dient ein
Turmflansch. Bei der Verschraubung von Turmflanschen muss sichergestellt sein,
dass jede Schraube ordnungsgemäß angezogen
wird. Bei der Vielzahl der Schraubverbindungen (oft mehr als 100
pro Flansch) konnte es bisher vorkommen, dass einzelne Schraubverbindungen
nicht angezogen werden, oder auch einzelne doppelt. Das doppelte
Anziehen ist zwar unproblematisch, kann jedoch dazu führen, dass
sich der Monteur verzählt und
annimmt, alle Verbindungen verschraubt zu haben.
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Es
ist auch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung grundsätzlich auch
außerhalb
von Windenergieanlagen, wo eine Reihe von gleichen Schraubverbindungen
in beispielsweise einem Bauteil vorkommt, zum Einsatz kommen kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird an einen Turmflansch ein umlaufender Aufkleber mit einer Nummerierung
der Schraubverbindungen, also der Befestigungsmittel, sowie eines
einfachen Barcodes befestigt. Ein Verschraubungsgerät, das ein
Beispiel eines Prüfgerätes darstellt,
und drehend oder ziehend ausgeführt
sein kann, ist mit einem Barcodeleser ausgestattet, der bauartgemäß immer
richtig zum Barcode positioniert ist. Das Verschraubungsgerät ist so
programmiert, dass die Flanschverbindung mit Anzahl, Schraubenart,
Anzugsmoment bzw. Vorspannkraft bekannt sind. Das Verschraubungsgerät meldet
Fehler, z. B. wenn zu wenig verschraubte Verbindungen erkannt wurden, und
erstellt auch ein Protokoll, welches in der Lebenslaufakte im Service
hinterlegt wird. Anhand dieses Protokolls kann bei einer Wartung
ein weiteres Schraubgerät
oder natürlich auch
dasselbe diese Verbindung prüfen
und jede einzelne Verbindung auf den Erhalt der Vorspannkraft prüfen, bzw.
bei der Prüfung
mittels Stichprobenprüfung
den Wartungsplan vorgeben und dokumentieren.
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Erfindungsgemäß soll gegenüber dem
Stand der Technik die Anzahl der nicht ausgeführten Schraubverbindungen vermindert
werden. Weitere Vorteile bestehen in einer verbesserten Protokollierung, Überwachung
der Schraubverbindungen, und einer verbesserten Kontrolle der Schraubverbindungen
während
des Betriebs der Anlage.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
den Ausschnitt zweier miteinander verbundener Turmsegmente einer
erfindungsgemäßen Windenergieanlage
schematisch.
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2 zeigt
ein erfindungsgemäßes Prüfgerät in einer
schematischen Darstellung von unten.
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3 zeigt
ein erfindungsgemäßes Prüfgerät gemäß einer
weiteren Ausführungsform
in einer perspektivischen Draufsicht.
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4 zeigt
das Prüfgerät gemäß 3 in
einer perspektivischen Seitenansicht.
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5 zeigt
ein erfindungsgemäßes Prüfgerät gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
in einer perspektivischen Seitenansicht.
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Die 1 zeigt
als ersten und zweiten Konstruktionsabschnitt 2, 4 ein
erstes und zweites Turmsegment, die zur Veranschaulichung in einer
Darstellung von der Turminnenseite gezeigt sind. Die Größenverhältnisse
der Elemente gemäß der 1 machen
keine Aussage über
tatsächliche,
reale Verhältnisse.
Die beiden Turmsegmente 2, 4 weisen jeweils einen
Ringflansch 6, 8 auf, die als Verbindungsbereiche
dienen. Zum Verbinden der beiden Turmsegmente 2 und 4 liegen
die beiden Flansche 6, 8 aufeinander. Zum Befestigen
werden eine Vielzahl von Befestigungsmitteln 10 verwendet.
Auch die Anzahl dieser Befestigungsmittel 10 lässt keinen
Rückschluss auf
eine tatsächlich
verwendete Anzahl zu. Die Befestigungsmittel 10 bestehen
jeweils aus einer Schraube 12 und einer Schraubenmutter 14.
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Jedes
Befestigungsmittel 10 ist mit einer Kennung 16 gekennzeichnet.
Der Einfachheit halber tragen alle Kennungen 16 dasselbe
Bezugszeichen. Tatsächlich
unterscheiden sich jedoch sämtliche
dargestellten Kennungen 16 voneinander. Aufgrund der schematischen
Darstellung ist die genaue Ausführung
der Kennungen 16 der 1 nicht
zu entnehmen. Gemäß einer
Ausführungsform
sind die Kennungen 16 als Barcode zum optischen Einlesen
ausgeführt.
Jeder Barcode kodiert für
jedes Befestigungsmittel 10 eine individuelle Nummer, so
dass jedes Befestigungsmittel 10 von jedem anderen Befestigungsmittel 10 aufgrund
dieser Nummer unterschieden werden kann. Zusätzlich ist für den Monteur
eine Nummer in Klarlack aufgedruckt. Von der Kennung 16 beziehungsweise
ihres Inhaltes abgesehen, sind die Befestigungsmittel 10 grundsätzlich identisch
und unterscheiden sich im Wesentlichen nur von ihrer Position und
ihrem Zustand, insbesondere wie fest jedes einzelne Befestigungsmittel 10 gezogen
ist. Weitere Unterscheidungen können
sich ergeben, wenn beispielsweise ein Befestigungsmittel 10 defekt
ist, was jedoch zunächst
nicht erkennbar ist.
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Zum
Aufbauen einer Windenergieanlage werden somit, nachdem die Schraubenmuttern 14 auf
die Schrauben 12 aufgesetzt und aufgeschraubt oder zumindest
handfest angezogen sind, die Befestigungsmittel 10 eins
nach dem anderen festgezogen. Beispielsweise wird gemäß 1 bei
dem Bezugszeichen 6 für
den oberen Ringflansch 6 mit der ersten Schraubenmutter 14 begonnen
und so alle Schraubenmuttern 14 einmal rund um den Ringflansch 6 herum
festgezogen. Dieses Festziehen aller Schraubenmuttern 14 (ganz
rechts) und damit aller Befestigungsmittel 10 schließt natürlich auch
die auf dem in 1 nicht dargestellten Teil des
Ringflansches 6 mit ein. In dem veranschaulichten Beispiel
gemäß 1 wären demnach 38 Befestigungsmittel 10 festzuziehen,
von denen 19 in 1 dargestellt sind. Tatsächlich weist
ein Turmsegment eines Stahlturms einer erfindungsgemäßen Windenergieanlage
meist eine wesentlich höhere
Zahl von Befestigungsmitteln je Ringflansch auf. Die Zahl kann bis 100
oder sogar noch darüber
hinaus reichen. Es ist klar, dass ein Befestigungsmittel 10 dem
anderen gleicht und die Befestigungsmittel 10 als solche
kaum Anhaltspunkte für
eine Wiedererkennung liefern.
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Erfindungsgemäß wird somit
zumindest gemäß einer
Ausführungsform
beim Festziehen jedes Befestigungsmittels 10 die entsprechende
Kennung 16 eingelesen und es ist somit leicht feststellbar
welches Befestigungsmittel 10 gerade festgezogen wird, welches
zuvor festgezogen wurde und insbesondere auch welches als nächstes festzuziehen
ist.
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Selbst
wenn der Barcode für
den Monteur möglicherweise
nicht oder nur schlecht zu lesen ist, so ist die Kennung für ihn doch
leicht mithilfe eines Barcodelesers auszulesen. In einer Ausführungsform ist
ein solcher Barcodeleser unmittelbar an einem Prüfgerät angeordnet, das der Prüfer bei
der Montage oder Wartung verwendet.
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Im Übrigen kann
auch gerade bei der Installation nachdem alle Befestigungsmittel 10 eines Ringflansches 6 einmal
festgezogen wurden, dieser Vorgang ein weiteres Mal wiederholt werden.
Erfindungsgemäß wird die
Möglichkeit
geschaffen, dass kein Befestigungsmittel weder im ersten noch in
weiteren Durchgängen übersprungen
wird.
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Um
den Montageaufwand durch das Anbringen der Kennungen 16 nicht
zu erhöhen,
sind diese gemäß der Ausführungsform
der 1 bereits an einer Innenkreisfläche des
Ringflansches 6 angeordnet. Diese Anordnung kann auf einfache
Weise bereits in der Werkshalle vorgenommen werden. Somit kann auch
schon in der Werkshalle auf eine gewünschte Reihenfolge geachtet
werden. Beim Vorbereiten der Befestigungsmittel 10, insbesondere
beim Aufschrauben der Schraubenmuttern 14 braucht auf die
Kennung, insbesondere auf die genannte Reihenfolge, nicht geachtet
zu werden. Auch kann bei Austausch eines Befestigungsmittels 10 oder
eines Teils davon, wie der Schraubenmutter 14, die Kennung
ohne Probleme beibehalten werden.
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Das
schematisch dargestellte Prüfgerät 30 gemäß 2 weist
einen Werkzeugabschnitt 32 zum Festziehen von Befestigungsmitteln
wie den Befestigungsmitteln 10 der 1 und eine
Erfassungseinheit 34 zum Erfassen der Kennung wie der Kennung 16 gemäß 1 jedes
Befestigungsmittels auf. Der Werkzeugabschnitt 32 umfasst
ein Gehäuse 36,
in dem eine Antriebseinheit zum Bewegen eines Werkzeugschlüsselteils 38 aufgenommen
ist. Das Werkzeugschlüsselteil 38 ist
dazu vorbereitet, auf eine Schraubenmutter 14 gemäß 1 zum
Festziehen derselben aufgesetzt zu werden. Oftmals ist das Werkzeugschlüsselteil 38 als
austauschbare Nuss vorgesehen.
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Neben
dem Antrieb zum Festziehen einer Schraubenmutter und damit zum Bewegen
des Werkzeugschlüsselteils 38 weist
das Prüfgerät 30 in dem
Gehäuse 36 auch
eine Messeinheit zum Messen des aufgewendeten Drehmoments auf.
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Die
Erfassungseinheit 34 ist an einem Griffelement 40 angeordnet.
Die Erfassungseinheit 34 weist eine Vielzahl von optischen
Sensoren 42 zum optischen Erfassen einer Kennung wie der
Kennung 16 der 1 auf. Durch die Verwendung
einer Vielzahl optischer Sensoren 42 können Kennungen in unterschiedlichen,
wenn auch ähnlichen
Richtungen abgetastet werden. Das Prüfgerät 30 der 2 ist dazu
vorbereitet, mit dem Werkzeugschlüsselteil 38 auf eine
Schraubenmutter 14 gemäß der 1 aufgesetzt
zu werden. In dieser Situation wäre
das Prüfgerät 30 gegenüber der 2 um
etwa 180 Grad gedreht, so dass das Werkzeugschlüsselteil 38 gemäß 1 im
Wesentlichen nach unten weist. Ebenso weisen dann die optischen
Sensoren 42 und damit die Erfassungseinheit 34 insgesamt
etwa nach unten und dabei in Richtung auf die betreffende Kennung 16.
Jedenfalls ein Paar der optischen Sensoren 42 kann dann
die Kennung 16 auslesen.
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Für eine erste
Verarbeitung und Zwischenspeicherung ist in dem Griffelement 40 ein
entsprechender Mikrocomputer vorgesehen. Dieser arbeitet auch mit
der Messeinheit im Gehäuse 36 des
Werkzeugabschnitts 32 zusammen und kann somit die Tätigkeit
des Werkzeugabschnitts 32, insbesondere das ausgeübte und
gemessene Drehmoment der Kennung 16 zuordnen, die etwa
zeitgleich durch die Erfassungseinheit 34 erfasst wurde.
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Das
Prüfgerät 30 weist
an seinem Griffelement 40 zudem noch eine Leitung 44 auf,
die nur abgeschnitten dargestellt ist. Diese Leitung 44 dient
im Wesentlichen der Energieversorgung des Werkzeugabschnitts 32.
Zusätzlich
können
Datenleitungen in diese Leitung 44 integriert werden.
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Das
Prüfgerät 330 gemäß 3 ist
auf eine Schraubenmutter 314 eines Befestigungsmittels 310 aufgesetzt.
Die Befestigungsmittel 310 sind an einem Ringflansch 306 angeordnet.
Ein auf eine Schraubenmutter 314 aufgesetztes Werkzeugschlüsselteil 338 ragt
durch ein Gehäuse 336 des
Prüfgerätes 330 hindurch
und ist in 3 somit an der Oberseite des Gehäuses 336 zum
Teil sichtbar. In dem Gehäuse 336 ist
ein Werkzeugabschnitt 332 angeordnet, in dem eine Antriebseinheit
zum Bewegen des Werkzeugschlüsselteils 338 aufgenommen
ist. Zum Ausüben
einer Kraft auf den Werkzeugschlüsselteil 338 sind
Kraftanschlüsse 344 vorgesehen.
Weiterhin weist das Prüfgerät 330 eine
Hilfslasche 350 auf, auf die es vorliegend jedoch nicht
ankommt. Zum Abstützen,
insbesondere zum Aufnehmen eines Drehmomentes beim Festziehen einer
Schraubenmutter 314 weist das Prüfgerät 330 zudem ein Stützelement 346 auf.
Dieses Stützelement 346 liegt
an einer weiteren Schraubenmutter 314 und damit an einem
weiteren Befestigungsmittel 310 an und stützt sich
beim Aufbringen eines Drehmomentes daran ab.
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Kennungen 316 sind
an dem Turmflansch 306 zur Turminnenseite weisend angeordnet
und in der 3 schematisch dargestellt. Ein
Erfassungseinheit ist an dem Gehäuse 336 an
der nach unten weisenden Seite angeordnet und daher in der 3 nicht
ersichtbar. Diese Erfassungseinheit befindet sich etwa an der Gehäuseunterseite
im Bereich zwischen der Hilfslasche 350 und dem Kraftanschluss 344.
Die Erfassungseinheit weist somit gemäß 3 nach unten
und dabei in Richtung auf jedenfalls eine der Kennungen 316 an
dem Turmflansch (Verbindungsbereich) 306. Das Prüfgerät 330 gemäß 3 kann
somit in auf der Schraubenmutter 314 aufgesetzten Position
die Kennung 306 lesen.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass das Prüfgerät 330 gemäß 3 auf
einer Schraubenmutter 314 aufgesetzt ist, wobei nur ein äußerst geringer
Abstand zwischen den Schraubenmuttern 314 und der benachbarten
Turmwandung 318 verbleibt. Das Prüfgerät 330 weist somit
an einer Stelle einen nur sehr schmalen Rand 348 neben
dem Werkzeugschlüsselteil 338 auf.
Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu dem sehr schematisch dargestellten
Prüfgerät 330 der 2.
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In
der 4 ist ein Prüfgerät 430 auf
eine weitere Schraubenmutter 414 an einem breiten Flansch 406 aufgesetzt.
Das Prüfgerät 340 der 4 entspricht
im Wesentlichen dem Prüfgerät 330 der 3,
wobei die Hilfslasche 350 nicht vorhanden ist. An dem Flansch 406 sind
auf einer nach oben weisenden Seite die Kennungen 416 angeordnet
und im Bereich des Stützelementes 446 angedeutet.
Auch diese Kennung 416 ist somit bei der gerade bearbeiteten
Schraubenmutter 414 unterhalb des Gehäuses 436 des Prüfgerätes 430 angeordnet,
so dass das Prüfgerät 430 in
dem gezeigten Zustand die betreffende Kennung 416 erfassen
kann.
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Das
Prüfgerät 530 gemäß 5 ist
mit seinem Werkzeugabschnitt 532 auf eine der Schraubenmuttern 514 eines
Befestigungsmittel 510 aufgesetzt. Ein Stützelement 546 stützt sich
an einer Schraubenmutter 514 ab und ist auf seiner Unterseite
mit einer Erfassungseinheit versehen, um die betreffende Kennung 516 zu
erfassen. Das Prüfgerät 530 weist zudem
ein Griffelement 540 auf, mit dem das Prüfgerät 530 gehalten
werden kann und das einige nicht näher dargestellte Bedienelemente
aufweist. Das Prüfgerät 530 wird
gemäß 5 im
Bereich des Griffelementes 540 durch eine Hand gehalten,
die schematisch angedeutet ist.