Eine reibungslose Bremsanwendung

Das Hebewerk einer Bohranlage besteht aus einer großen Seiltrommel, Bremsen und einem Antrieb. Es hebt und senkt das Bohrgestänge nach Bedarf, oft damit dieses verlängert werden kann, wenn das Bohrloch tiefer wird. Die Wirbelstrombremse der Anlage stoppt die Bewegung des Bohrstrangs dynamisch. Eine zusätzliche Reibungsbremse hält ihn während des Einbaus eines neuen Teils des Bohrgestänges in der oberen Position. Anschließend wird er kontrolliert wieder freigegeben, damit das Bohren fortgesetzt werden kann. Das System, das den Bohrstrang anhält, muss große Bremskräfte aufbringen. Eine weitere Herausforderung ist die Häufigkeit der Bremsvorgänge am Hebewerk, in manchen Fällen alle 180 Sekunden. Ein Bremssystem, welches zum Anhalten des Bohrstrangs ausschließlich auf Reibung basiert, würde schnell verschleißen und hätte eine entsprechend kurze Lebensdauer.

Daher kommt für derartige Bremsanwendungen nur eine reibungslose Lösung infrage. Wirbelstrombremsen nutzen Elektromagnetismus anstelle von Reibung, um die für diese Anwendung erforderlichen enormen Bremskräfte und Langlebigkeit zu gewährleisten. Feststehende elektromagnetische Spulen, die den Magnetkern in der Bremse umgeben, erzeugen einen magnetischen Fluss. Dieser induziert Wirbelströme in einem rotierenden Außenrotor, dessen Polfinger die Bremswirkung generieren. Die erzeugten elektromagnetischen Wirbelströme verursachen einen Bremswiderstand am Außenrotor, wobei die Energie in Form von Wärme abgeleitet wird. Auf diese Weise können große Bremskräfte immer wieder mit hoher Zuverlässigkeit erreicht werden.

Die maßgeschneiderte Wirbelstrombremse

Ein weltweit tätiger Bohranlagenhersteller gab bei Stromag, einer führenden Marke der Altra Industrial Motion Corporation, eine maßgeschneiderte Wirbelstrombremse für die Anforderungen einer speziellen Bohranlage in Auftrag. Die Bremse musste besonders groß sein und sowohl in arktischen als auch in wüstenähnlichen Umgebungen – wie sie in der Öl-, Gas- und Geothermiebranche keine Seltenheit sind – zuverlässig funktionieren.

Michael Frank, Produktspezialist Kupplungen und Bremsen bei Stromag, erklärt: „Wir sind weltweit führend bei den Schwerlastbremstechnologien und haben mit der IBV eine Standardwirbelstrombremse im Programm, die wir in einer Vielzahl von Größen liefern können. Nach Rücksprache mit der Konstruktions- und Engineeringabteilung des Bohranlagenherstellers und nachdem wir bereits zuvor Bremsen vom Typ IBV 110 für eine kleinere Anlage geliefert hatten, war klar, dass die Anforderungen der größeren Anlage eine völlig neue IBV-Variante verlangen würden. So entwickelten wir eine völlig neue 6,5-t-Wirbelstrombremse IBV 130 mit ATEX-Zulassung und einer maximalen Bremskraft von rund 70.000 Nm, die den Anforderungskatalog des Kunden optimal erfüllt. “

Luftgekühlt

Ein wesentlicher Vorteil der IBV ist, dass es sich um eine luftgekühlte Bremse handelt. In bestimmten Bohrumgebungen ist der Wartungsaufwand deutlich geringer als bei einer wassergekühlten Wirbelstrombremse. Unvorhergesehene Ausfallzeiten der Bohranlage aufgrund von Wartungsarbeiten an den Bremsen sind besonders gravierend, weil dann zu den Instandsetzungskosten auch noch die Kosten des Produktionsausfalls hinzukommen.

„Bei wassergekühlten Wirbelstrombremsen gibt es eine Vielfalt an potenziellen Zuverlässigkeitsproblemen“, so Michael Frank. „Hier sind zusätzliche Komponenten erforderlich, um das Wasser im Bremssystem des Hebewerks aufzubereiten, vor allem bei arktischem Frost oder in heißen Wüstengebieten. Diese zusätzliche Wasseraufbereitungsanlage erhöht den Wartungsaufwand. Außerdem stellt das Wasser selbst auch immer ein Korrosionsrisiko dar, das die Lebensdauer der Bremse unter Umständen deutlich verkürzen kann.“

Stromag hat die IBV im Hinblick auf die Luftstromleistung der vom Kunden beigestellten Kühllüfter konstruiert, sodass eine optimale Kühlung des Systems im Betrieb gewährleistet ist.

Ein internationaler Bremsenexperte

„Als weltweit tätiger Bremsenspezialist verfügen wir nicht nur über die technischen Möglichkeiten zur kundenspezifischen Auslegung unserer IBV-Bremsen, sondern bieten auch bequemen lokalen Zugang zu Ersatzteilen. Auf diese Weise können unsere Kunden ihre IBV-Bremsen bei Bedarf leichter vor Ort warten“, fügt Michael Frank hinzu.

„Mit unseren Kompetenzen und Ressourcen sind wir in der Lage, höchste Anforderungen an Zuverlässigkeit und Leistung zu erfüllen. Im Fall des Bohranlagenherstellers konnten wir eine maßgeschneiderte Lösung liefern, die die Anforderungen der Anwendung in allen Punkten erfüllt und zur maximalen Betriebszeit der Bohranlage beiträgt.“