Hydraulikantrieb oder Elektroantrieb

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JSEngineering

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Moin zusammen,

ich möchte von Euch einmal die fachliche Meinung zu Vor- und Nachteilen von Elektro- und Hydraulikantrieben haben.

Anlage:
  • Schleuse
  • Schleusentor ist ein über 25m langer Kasten, knapp 6m breit und fast 17m hoch.
  • Schleusentor liegt unten auf einem Schienenwagen und hängt oben an einem Schienenwagen

Jetzt geht es um folgende Frage:
  • Elektrischer Antrieb an Land
    • Antrieb steht im Maschinenhaus, zusammen mit Getrieben
    • Antriebe wirken auf große Ketten, die das Tor schieben bzw. ziehen
  • Hydraulischer Antrieb im Tor
    • Antrieb steht im Tor selbst
    • Antrieb wirkt auf Zahnstangen, die rechts und links der Schleusenkammer verlegt sind

Meiner Meinung nach ist Lösung 1 mit den elektrischen Antrieben die bessere:
  • Antriebe stehen an Land
    • Hochwasserschutz ist bereits durch das Maschinenhaus gegeben
    • Antriebe sind einfacher installier- und austauschbar
  • Wartungsarm
  • Günstiger
  • Über FUs ist ein ruckelfreier Gleichlauf und eine gute Geschwindigkeitsregelung einfach erreichbar
Demgegenüber stehen die Nachteile der Hydraulik im Tor:
  • Das Gewicht des Tores erhöht sich
  • Es muß eine extra wasserdichte Kammer gebaut werden
  • Öle müssen umweltfreundliche gehalten, Leckagen schnell erkannt werden
  • Hydraulik ist prädestiniert für lineare Bewegungen und zum Druck halten, nicht originär für rotatorisch Bewegungen
  • Hohe Wartungskosten
  • Die elektrische Antriebsenergie muß über bewegte Kabel zum Tor gebracht werden
  • Regelung erfolgt durch Ventile -> Energievernichtung?
Welche Variante würdet Ihr bevorzugen?
Welche Vorteile könnte ein Hydraulikantrieb im Tor haben?

Freue mich auf Eure Meinungen!
 
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Hallo Jens,
im Grunde hast du dich doch schon für Elektrisch positioniert ... was sagt denn dein Kunde ?
Entsprechend deiner Schilderung würde ich persönlich auch deine Variante favourisieren ...
 
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Es ist eine offene Diskussion... beim Kunde wurde diese Variante ins Spiel gebracht, ich habe aber aktuell nicht mit den Menschen zu tun, die diese Idee in Umlauf gebracht haben. Daher kann ich nicht einfach fragen "warum".
Ich persönlich bevorzuge ganz klar die elektrische Variante, möchte mich aber informieren, was für die hydraulische Variante spricht.
Ich lasse mich ja auch gerne belehren, wenn es gute Gründe sind...
 
Als Vorteil der Hydraulik wurde mir einmal die Stoßunempfindlichkeit genannt.
Da ging es um große Schredder/Häcksler.
Die elektrischen Varianten brauchen immer ein Getriebe und diese "brachen" oft bei stoßartigen Belastungen.
 
Glon schrieb:
Als Vorteil der Hydraulik wurde mir einmal die Stoßunempfindlichkeit genannt.
Da ging es um große Schredder/Häcksler.
Die elektrischen Varianten brauchen immer ein Getriebe und diese "brachen" oft bei stoßartigen Belastungen.
Zum Vergrößern anklicken....
Ich habe bei Schleusentoren allerdings noch nichts von gebrochenen Getrieben oder Schlägen (Masseträgheit bei 350t!) gehört. Aber gut zu wissen...
 
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Hydraulikmotore können je nach Auslegung mit Konstant-Leistung laufen, das heißt bei weniger Drehzahl mehr Drehmoment.
Wenn man einen FU auf die Hydraulikpumpe packt, läuft der Hydraulikmotor genauso geschmeidig wie der Elektroantrieb. Oder man hat eine Hydrostat-Pumpe in Verbindung mit einem Dithering-Ventil als Drossel. Das heißt die Hydraulikpumpe schwenkt selbstständig ein oder aus je nach Öffnung des Drosselventils und spart so Energie, da diese nicht vernichtet werden muss. Stichwort ist hier "Load Sensing".

Da Du Gleichlauf ansprichst, sind wahrscheinlich mehrere Antriebe synchron?
Das geht mit Hydraulikmotoren auch je nach örtlicher Begebenheit sehr einfach: Rücklauf Motor 1 -> Vorlauf Motor 2
Voraussetzung ist natürlich, dass identische Motore verbaut worden sind. Das Prinzip wird bei vielen Baumaschinen oder Flurförderfahrzeugen angewendet.
Oder auch Umschaltung von Reihenschaltung und Parallelschaltung für Langsam/doppelte Kraft + Schnell/halbe Kraft (= konstante Leistung).

Deine Anwendung hört sich grundsätzlich nach einer maritimen Anwendung an.
Soweit ich weiß, ist z.B. ein Hydraulik-Radialkolben-Motor für den Anker-Antrieb bei großen Schiffen üblich. Das wird auch seinen Grund haben.

Zwei solcher Staffa-Antriebe mit Planetengetrieben habe ich schon mal unter meinen Fingern gehabt in Verbindung mit einer 75kW Hydraulik und je Motor einem Durchfluss-Regel-Propventil. Die Effizienz dieser Lösung war allerdings so unterirdisch, dass man auf elektrische Antriebe umgerüstet hat. (Waren als Antriebe in einer Fertigungsstraße verbaut.) Kommt aber immer auch auf die tatsächliche Laufzeit pro Jahr an.

Was sicherlich als großer Vorteil gesehen werden kann: Die Hydraulikpumpe kann man für den Notfall auch per Verbrennungsmotor antreiben und die elektrische Energie wird nur für die Ansteuerung benötigt. Der Vorteil ist natürlich auch Leistungsabhängig. Bei 350t bewegter Masse gehe ich aber von einer ordentlichen Größe aus.
 
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An Land ist eine rechteckige Kammer, dahinter das Maschinenhaus mit den Antrieben.
In die Kammer hinein wird das Tor gezogen.

Ist also eigentlich nur ein großer Klotz, der in der Einfahrt der Torkammer liegt und da weggezogen wird.

1000069924.jpg
 
Momentan Elektroantriebe auf große Ketten

Ist aber alles 60er Jahre, muß erneuert werden, weil's keine Ersatzzeile mehr gibt und dabei kommen jetzt alternative Ideen im Brainstorming...
 
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Du hast rechts und links überdimensionale offene Ketten (nicht als Ring wie beim Fahrrad, sondern offen als Strang) liegen, die werden über Zahnräder entweder reingezogen oder rausgeschoben. Und vorne dran hängt das Tor.
 
Ja ich hab es verstanden :D... aber ins Tor was reinbauen würde ich im leben nicht :D. Die bauen ja im NOK schon Tore auf Reserve falls mal wieder einer die Bremse zu spät zieht...
 
Blockmove schrieb:
Zudem ist Hydraulik robust und einfach wartbar.
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Ist das nicht grundsätzlich auf E-Motore genauso anwendbar? Ich würde eher sagen, daß Motore weniger (keine) Wartung benötigen als eine Hydraulik (Dichtungen, Ölwechsel, ...).

Bei einem E-Motor habe ich grundsätzlich ein Getriebe, das muß ich warten (schmieren).
Wie sieht das bei Hydraulik aus? Wenn ich bspw. von einem Zahnradantrieb ausgehe mit Zahnstange an Land: Würde der Hydraulikmotor direkt 1:1 auf das Zahnrad wirken, wegen seiner Stärke, oder würde man da auch ein Getriebe zwischen setzen?
 
Weiß ja nicht was für Momente du bei deiner Anwendung brauchst... Aber es gibt ja auch High Tourqe Motoren mit Momenten über 10kNm und spitzen Momenten > 30kNm.
Da würdest du dir vll. Das Getriebe sparen ;)

Aber bei sowas großem kenne ich mich nicht aus. Finde das Thema trotzdem sehr spannend!

Und ich bin der Meinung das E-Motoren Haltbarer sind und leichter Instandgesetzt werden können. Hydraulik ist schon der Umwelt zu liebe ein schweres Thema.
 
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JSEngineering schrieb:
Ist das nicht grundsätzlich auf E-Motore genauso anwendbar? Ich würde eher sagen, daß Motore weniger (keine) Wartung benötigen als eine Hydraulik (Dichtungen, Ölwechsel, ...).
Zum Vergrößern anklicken....

Wir haben hier drei Anlagen wo Behälter mit einer Hydraulik gekippt werden. Neuere laufen da wohl mit Elektro Hubzylindern. Hydraulik hat seine Vorteile wenn es um Platz und mehrere Bewegungen mit viel "Kraft" geht. Dazu ist sie Kompatibel und "Unabhängig" vom Antrieb... -> Bagger, Landwirtschaft wo Anbaugeräte gewechselt werden und Co. Dazu kannst du sehr viel optimieren, andere Pumpe, andere Ventile/Drosseln, Druckbegrenzung... oder eben andere Zylinder / Motoren.

Es geht ja nicht nur um die Wartung als "Aufgabe" sondern auch um die Komplexität. Wie sagt man so schön :D... es kommt drauf an. Es wird aber IMHO seine Gründe haben warum im NOK auf die Kette und anscheinend E-Antrieb mit Getriebe gesetzt wird.

Bei uns löst bei den Behältern die Hydraulik alles, Endanschlag über Druckbegrenzung, Geschwindigkeit über Volumenstromregler, Not-Ablass über öffnen des Rückschlagventils. Wir steuern nur über ein Schütz die Pumpe zum Heben, und öffnen einen Ventil zum Senken. Wechseln einmal im Jahr das ÖL wie wohl beim Getriebe auch von Nöten wäre. Das Setup läuft so schon über ein halbes Jahrhundert... Klar können das Moderne Servo Antriebe auch, aber ich Zweifel daran das die auch ohne murren über ein halbes Jahrhundert laufen :D

Überlast und solche Dinge lassen sich halt sehr einfach Hydraulisch "sicher" abfangen und die Teile sind Robust / Bewährt. Aber Ein E-Motor mit Getriebe ist ja ebenso Millionenfach bewährt. Nur kann ich da nicht so einfach an die Momentenbegrezung und co.
 
Bin gerade hieauf gestoßen und würde das gerne mal weiterführen.. Spannendes Thema meiner Meinung nach!
Ich arbeite seit vielen Jahren im Bereich der industriellen Antriebstechnik, entsprechend finde ich die Zusammenfassung doch ganz gut ;-)
Kürzlich hatte ich das Vergnügen, an einem ähnlichen Projekt wie deinem zu arbeiten, bei dem es darum ging, die Schleusentore eines wichtigen Kanalsystems mit neuen Antrieben auszustatten. In diesem Projekt haben wir uns für elektrische Antriebe entschieden, die auf großen Ketten wirken, um die Tore zu schieben und zu ziehen.
Um eine zuverlässige Abdichtung zwischen den Antriebskomponenten und den Schleusentoren zu gewährleisten, haben wir USIT-Ringe verwendet. Diese Ringe haben sich als äußerst effektiv erwiesen, um Ölleckagen zu verhindern und eine sichere Abdichtung zu gewährleisten, selbst unter den extremen Bedingungen, denen Schleusentore ausgesetzt sind. Mal so als kleine Side-Note!
Die Verwendung von USIT-Ringen hat nicht nur dazu beigetragen, die Effizienz und Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern, sondern auch die Wartungskosten reduziert und die Lebensdauer der Antriebskomponenten verlängert.
 
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