„Ready to take off“

„Ready to take off“

Intelligente Technik bei der Wartung von Triebwerken in Brasilien

Der Geschäftsbereich GE Aviation des amerikanischen Mischkonzerns General Electrics stellt Düsentriebwerke für Flugzeuge her. Für die Wartung der hochspezialisierten Motoren wurde 2018 im brasilianischen Três Rios ein neues Werk mit modernstem Testlabor errichtet, in dem intelligente Technik zum Einsatz kommt: eine ausgereifte Lösung mit hohem Automationsgrad für den Transport der Triebwerke durch die Hallen und den Prüfbereich.

1. Illustration des GE Celma-Werkes (Quelle: Stahl Cranesystems)
2. Problemloses Handling dank intelligenter Technik: Das moderne Interlock-System ermöglicht den reibungslosen Transport der Triebwerke in die Wartungsstände und in den Prüfraum ohne Umrüsten der Last.   (Quelle: Stahl Cranesystems)
3. Für das Handling der Turbinen wird ein Zweiträgerbrückenkran mit 40 Tonnen Tragfähigkeit eingesetzt. (Quelle: Stahl Cranesystems)
4. Ein 10-Tonnen-Hilfskran ist für das Handling von Turbinenteilen und -komponenten verantwortlich. (Quelle: Stahl Cranesystems)
5. In den Wartungsständen werden die Triebwerke demontiert, kontrolliert, gereinigt, repariert und zusammengesetzt. (Quelle: Stahl Cranesystems)
6. Im Durchgang zum Prüfraum befindet sich ein um 90° schwenkbarer Abschnitt der Einschienenbahn. Sensoren prüfen die Position des Abschnittes, bevor die Einfahrt der Hebezeuge freigegeben wird. (Quelle: Stahl Cranesystems)
7. Intelligent gelöst: Mit Hilfe der Schlaffseilüberwachung der STAHL CraneSystems-Hebezeuge erkennt das Steuersystem die korrekte Platzierung der Triebwerke im Haltegestell des Prüfraums. Erst danach kann die Aufnahmevorrichtung am Hebezeug gelöst werden. (Quelle: Stahl Cranesystems)
8. Die STAHL CraneSystems-Seilzüge SHF 60 werden im Tandem betrieben und sind mit speziellen Drehgestellfahrwerken in besonders niedriger Bauweise ausgestattet. (Quelle: Stahl Cranesystems)

Auf bis zu 945 Kilometer pro Stunde beschleunigen die „GEnx“-Triebwerke eines Boing-787-Dreamliners das bis zu 245 Tonnen schwere Flugzeug beim Start. Um trotz der extremen Belastung die Sicherheit der Triebwerke zu gewährleisten, müssen diese nach 2.500 bis 15.000 Starts/Landungen regelmäßig gewartet und überholt werden. GE Aviation unterhält für die Wartung seiner Triebwerke verschiedene Service-Standorte weltweit, unter anderem die Firma GE Celma in Brasilien. Pro Jahr werden in Petropolis, dem Hauptstandort GE Celmas, über 300 Flugzeugturbinen gewartet. Dabei werden die Triebwerke komplett demontiert, kontrolliert, gereinigt, gegebenenfalls repariert und anschließend wieder zusammengesetzt – eine Prozedur, die bis zu 65 Tage dauern und über 12.000 Teile umfassen kann. Jedes Düsentriebwerk wird, bevor es wieder zum Einsatz kommt, unter simulierten Flugbedingungen (zum Beispiel Start, Landung, Reisebetrieb) in einer speziellen Prüfzelle getestet. Die neuen großen „GEnx“-Triebwerke des Dreamliners erfordern größere Wartungsbereiche und leistungsfähigere Prüfzellen. Daher wurde in Três Rios ein neues Werk mit einem der größten und modernsten Prüfstände der Welt gebaut. Das Werk ist mit umfassender Steuer- und Regelungstechnik für eine schnelle Datenverarbeitung, automatische Fehlerdiagnose und die Darstellung der Testergebnisse in Echtzeit ausgerüstet.

Individuelles Transportsystem mit hohem Automatisierungsgrad

Die intelligente Kran- und Hebetechnik im Werk stammt von Stahl Cranesystems und wurde vom zertifizierten Partner in Brasilien, Stahl Talhas, installiert. Die Ingenieure und Techniker von Stahl Talhas entwickelten und realisierten ein individuelles Transportsystem mit hohem Automatisierungsgrad, welches das gesamte Handling der Turbinen übernimmt – vom Entladen bei der Ankunft über den Transport in die Wartungsstände bis hin zur sicheren Aufhängung im Turbinenprüfraum.

„Die Komplexität der Anlage erforderte eine hohe technische Raffinesse“, erklärt Sandro Galtieri, Geschäftsführer von Stahl Talhas. Zum einen war durch die niedrigen Bauhöhen im Werk die Entwicklung des strukturellen und mechanischen Designs eine besondere Herausforderung gegeben. „Zum anderen stellte die gesamte Betriebslogik inklusive Elektrokonstruktion und Software hohe Ansprüche an unsere Ingenieure. Die Hebezeuge und Krane stehen in permanenter Kommunikation miteinander, um einen reibungslosen Ablauf im Werk zu gewährleisten.“

Zweiträger-Brückenkran übernimmt Handling der Turbinen

Die von Stahl Talhas errichtete Transportanlage besteht aus einem Mittelgang, acht Wartungsbereichen und einem Prüfbereich. Die Triebwerke müssen sicher vom Mittelgang aus auf die acht Wartungsbuchten rechts und links und in den Prüfbereich transportiert werden. Das Handling der Turbinen im Mittelgang übernimmt ein Zweiträgerbrückenkran mit 40 Tonnen Tragfähigkeit. Darüber hinaus installierte Stahl Talhas einen Einträgerbrückenkran mit zehn Tonnen Tragfähigkeit für den Transport von Turbinenteilen und -komponenten. Die acht Wartungsbereiche sind mit Einschienenbahnen ausgerüstet.

Die Kranbahnen sind mit einem Interlock-System zur Kranverriegelung verbunden: Ein modernes kamerabasiertes System erfasst die aktuelle Position der Bahnen mithilfe von Barcodes und richtet sie automatisch mit einer Positionierungsgenauigkeit von +/- 1 Millimeter aneinander aus. So ist gewährleistet, dass der Übergang zwischen den Kranbahnen reibungslos abläuft. Die Bedienung der Krane und Hebezeuge erfolgt unabhängig mittels Funkfernsteuerung. „Für den Transport der Turbinen in die Prüfzelle war eine spezielle Krankonstruktion nötig“, sagt Sandro Galtieri. Hier wurde eine Einschienenbahn mit Kurvensektion installiert.

Spezielles niedriges Drehgestellfahrwerk im Einsatz

Insgesamt werden vier frequenzgeregelte Seilzüge SHF 60 mit je 20 Tonnen Tragfähigkeit sowie zwei frequenzgeregelte Seilzüge SHF 50 mit je fünf Tonnen Tragfähigkeit von Stahl Cranesystems eingesetzt. Über einen Wahlschalter an der Funksteuerung kann zwischen Tandembetrieb und Normalbetrieb der Hebezeuge umgeschaltet werden. Alle Hebezeuge sind für die Einfahrt in die Prüfzelle mit Drehgestellfahrwerken ausgestattet. Da sich die Höhe der Einschienenbahn im Turbinenprüfraum von 400 auf 245 Millimeter verringert und die innere Deckenhöhe nur 201 Millimeter beträgt, musste für die Seilzüge SHF 60 ein spezielles niedriges Drehgestellfahrwerk konstruiert werden. Bei der Einfahrt in die Prüfzelle ist die Kommunikation zwischen den Hebezeugen und dem Schließsystem der Prüfzelle besonders wichtig. Im Durchgang zum Prüfraum befindet sich ein um 90 Grad drehbarer Abschnitt der Einschienenbahn. Dieser Abschnitt ist motorisiert und verfügt über ein eigenes Bedienfeld. Die Hebezeuge können nur in die Sektion einfahren, wenn der Abschnitt der Einschienenbahn nicht gedreht ist. Die Freigabe des Bahnabschnitts erfolgt mittels speziell entwickelter Sensoren, die mit der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) der Steuertafeln kommunizieren. „Die Tür des Testraums kann nur geschlossen werden, wenn sich der drehbare Abschnitt der Einschienenbahn in der gedrehten Position befindet. Dabei kann unser System auch mit dem kundeneigenen Bedienfeld kommunizieren“, führt Sandro Galtieri aus.

Steuerung erkennt korrekte Platzierung der Triebwerke

Während des Testbetriebes muss das Triebwerk von der integrierten Haltevorrichtung der Prüfzelle und nicht von den Hebezeugen getragen werden. Mit Hilfe der Schlaffseilüberwachung der Stahl-Cranesystems-Hebezeuge erkennt das Steuersystem die korrekte Platzierung der Triebwerke im Haltegestell. Erst wenn dies sichergestellt ist, werden die Stützstifte zwischen dem Hebezeug und der Aufhängevorrichtung gelöst. Damit liegt das gesamte Gewicht des Triebwerkes auf der Haltekonstruktion und der Test kann korrekt ausgeführt werden.

Nach zwei Jahren Bauzeit wurde das neue Werk in Três Rios am 17. Oktober 2018 feierlich eingeweiht. Auf einer Fläche von 61,8 Hektar sollen in der Anlage zukünftig durchschnittlich 700 Triebwerke im Jahr geprüft und bis zu zwölf Triebwerke parallel für die Tests vorbereitet werden. Damit das neue Werk seine volle Leistung erbringen kann, ist noch ein weiterer Schritt nötig. „Die Triebwerke müssen mit dem hinteren Teil zuerst in die Wartungsplätze eingefahren werden. Das macht für die Einfahrt in die linken Wartungsplätze eine 180-Grad-Drehung der Triebwerke im Mittelgang nötig. Bisher können nur die Wartungsplätze auf der rechten Seite genutzt werden – zur Vervollständigung der Anlage wird daher in Kürze eine Drehkatze am Zweiträgerbrückenkran installiert“, erklärt Galtieri.

Der Brasilianer ist sichtlich begeistert und freut sich über das Projekt: „Die Kommunikation und Abstimmung mit GE Celma war sehr gut und trotz der vielen am Bau des Werkes beteiligten Firmen perfekt abgestimmt. Wir haben mit Expertise und Komponenten von Stahl Cranesystems eine Anlage auf aktuellstem Stand der Technik für eines der führenden Luftfahrtunternehmen der Welt entwickelt und gebaut. Darauf sind wir wirklich stolz.“ (jak)

Technische Logistik 04/2019 PDF-Download (1.64 MB)