Schwerer Stahlbau von Gondel-Hauptrahmen und Fundamentplatten für Windkraftanlagen mit einer Leistung von 3 MW bis über 15 MW. Unsere Anlagen sind für einteilige Schweißkonstruktionen mit einem Gewicht von bis zu 80 Tonnen ausgelegt, einschließlich Wärmebehandlung nach dem Schweißen und präziser CNC-Bearbeitung aller Schnittflächen.
Ausführungsklasse 3/4
Einzelstück bis zu 80 t
100 %-Prüfung
Offshore-Qualität
Gondelrahmen und Fundamentplatten bilden das tragende Rückgrat von Windkraftanlagen-Antriebssträngen und tragen die Hauptwelle, das Getriebe, den Generator und das Schwenksystem unter extremen zyklischen Belastungen. Diese schweren Schweißkonstruktionen werden aus hochfesten Baustahlblechen mit einer Dicke von 30 mm bis 150 mm gefertigt, wobei einzelne Teile ein Gewicht von bis zu 80 Tonnen erreichen können. Der Fertigungsprozess beginnt mit dem präzisen Plasma- oder Laserschneiden der Bleche gemäß den Anforderungen der Ausführungsklasse EN 1090-2 EXC4, gefolgt von Mehrlagen-Unterpulverschweißen (SAW) und Fülldrahtschweißen (FCAW) unter Verwendung von nach AWS A5.29 und DE ISO 17632 zertifizierten Schweißzusätzen. Jede Schweißverbindung ist so ausgelegt, dass sie Ermüdungsbelastungen von mehr als 10^7 Zyklen gemäß den Konstruktionsnormen der IEC 61400-1 standhält, wobei Vollpenetrations-Stumpfschweißnähte und Teilpenetrations-T-Verbindungen durch 100 %ige Ultraschallprüfung (UT) gemäß DE ISO 17640 und Magnetpulverprüfung (MT) gemäß DE ISO 17638 geprüft werden.
Eine thermische Entspannungsbehandlung nach dem Schweißen (PWHT) ist für alle Gondelrahmen- und Fundamentplattenbaugruppen vorgeschrieben, um Schweißrestspannungen zu beseitigen und die Maßhaltigkeit über die gesamte 20-jährige Lebensdauer der Turbine sicherzustellen. Die PWHT wird in einem programmierbaren gasbeheizten Ofen mit Temperaturregelung gemäß DE 10052 durchgeführt, wobei die Temperatur in der Regel eine Stunde lang pro 25 mm Dicke bei 580 °C bis 620 °C gehalten wird, gefolgt von einer kontrollierten Abkühlung mit einer maximalen Geschwindigkeit von 50 °C pro Stunde, um ein erneutes Aushärten oder Verziehen zu verhindern. Bei dickwandigen Verbindungen mit einer Dicke von mehr als 80 mm wird während des Mehrlagenschweißens eine Zwischenentspannung durchgeführt, um die Zwischenlagentemperaturen gemäß DE 1011-2 zwischen 150 °C und 250 °C zu halten. Diese Wärmebehandlung reduziert die Spitzenrestspannungen auf unter 30 % der Streckgrenze des Materials, was durch Messungen mit Dehnungsmessstreifen in Bohrungen gemäß ASTM E837 verifiziert wurde. Dadurch wird sichergestellt, dass die Grundplatte auch nach jahrelangem Betrieb ihre Bearbeitungstoleranz von ±0,05 mm an kritischen Lager- und Getriebeschnittstellen beibehält.
Die CNC-Bearbeitung der Schnittstellen des Gondelrahmens erfolgt auf einer Portalfräsmaschine mit den Abmessungen 6 m × 4 m × 2 m und einer Heidenhain TNC 640-Steuerung, wodurch eine Positionsgenauigkeit von ±0,02 mm und eine Oberflächengüte von Ra 1,6 μm an allen Lagersitzen und Getriebeauflagestellen erreicht wird. Die Hauptwellenlagergehäuse werden mit einer Toleranz von H7 gemäß ISO 286-2 gebohrt, wobei die Rundlaufgenauigkeit über die gesamte Spannweite der Grundplatte innerhalb von 0,03 mm gehalten wird. Die Getriebe-Befestigungsflansche werden auf 0,05 mm pro Meter planbearbeitet, wobei die Lochbilder relativ zum Teilkreisdurchmesser der Turbine auf ±0,1 mm positioniert sind. Alle bearbeiteten Oberflächen sind mit einem zweischichtigen Epoxid-Grundierungssystem geschützt, das die Korrosionsschutzanforderungen der ISO 12944-4 C5-M erfüllt und eine Trockenfilmdicke von mindestens 240 μm aufweist. Integrierte Hebeösen und Transportbügel sind nach den Normen DNV-GL-ST-0378 ausgelegt und verfügen über einen Sicherheitsfaktor von 4:1 gegenüber der Streckgrenze, was eine sichere Handhabung während der Montage und der Offshore-Installation ermöglicht.
Die von Leading Top Union gefertigten Gondelrahmen und Fundamentplatten kommen bei Onshore- und Offshore-Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von 3 MW bis 15 MW zum Einsatz und werden an führende OEMs und EPC-Auftragnehmer im Bereich der erneuerbaren Energien geliefert. Für Offshore-Windparks in der Nord- und Ostsee sind die Fundamentplatten so ausgelegt, dass sie extremen Wellenlasten und 50-jährigen Sturmbedingungen gemäß DNV-OS-J101 standhalten, wobei die Ermüdungslebensdauerberechnungen auf S-N-Kurven aus DE 1993-1-9 basieren. Ein typischer Gondelrahmen einer 8-MW-Offshore-Windkraftanlage wiegt 45 bis 65 Tonnen und trägt einen Antriebsstrang, der bei Nennwindgeschwindigkeiten von 12 m/s ein Drehmoment von 12.000 kNm überträgt. Die Schnittstelle des Schwenklagers der Grundplatte muss während der gesamten Betriebsdauer der Turbine eine Ausrichtung von ±0,1 Grad einhalten, was Bearbeitungstoleranzen von ±0,05 mm auf der Montagefläche des Schwenkrings mit 4 Metern Durchmesser erfordert. Diese Baugruppen werden einer 100-prozentigen zerstörungsfreien Prüfung (NDT) unterzogen, einschließlich Phased-Array-Ultraschallprüfung (PAUT) gemäß ASTM E2491 zur Erkennung von flächigen Fehlern bis zu einer Länge von 2 mm.
Über die Windenergie hinaus kommen die Kapazitäten im Schwerbau bei der Fertigung von Gondelrahmen und Fundamentplatten für Schiffsantriebssysteme zum Einsatz, wo die strukturellen Anforderungen denen von Windkraftanlagen entsprechen. Für Azimut-Strahlruder auf Schiffen mit dynamischer Positionierung werden Fundamentplatten aus dem Schiffbaustahl NV E36 oder DH36 gemäß den DNV-Vorschriften gefertigt, mit Blechdicken von bis zu 120 mm und Stückgewichten von 60 Tonnen. Diese Komponenten müssen den Torsionsschwingungen von dieselelektrischen Antrieben standhalten, die mit 600 bis 1200 U/min betrieben werden, was den PWHT-Prozess erfordert, um nach der Bearbeitung eine Ebenheit von weniger als 0,5 mm über 5 Meter zu gewährleisten. Die Befestigungsflächen für das Getriebe werden mit einer Toleranz von H6 und einer Oberflächenrauheit von Ra 0,8 μm gebohrt, um die Integrität des Ölfilms für hydrodynamische Lager zu gewährleisten. Jede Schiffsgrundplatte wird gemäß DE ISO 17636-1 einer 100-prozentigen Röntgenprüfung (RT) an allen Vollschweißnähten unterzogen, wobei die Abnahmekriterien der DE ISO 5817 Stufe B entsprechen – dem strengsten Qualitätsniveau für Schweißverbindungen in sicherheitskritischen Anwendungen.
In der Bergbau- und Aufbereitungsindustrie kommen Rahmen in Gondelbauweise für große Mahlwerksantriebe und Förderband-Antriebsrollen zum Einsatz, bei denen die strukturellen Belastungen 500 Tonnen statisches Gewicht zuzüglich dynamischer Stoßkräfte übersteigen. Grundplatten für SAG-Mahlwerksantriebe werden aus abriebfestem Stahl der Güteklassen AR400 oder AR500 mit einer Dicke von bis zu 150 mm gefertigt und sind gemäß ASME BTH-1 für Hebevorrichtungen unterhalb des Hakens ausgelegt. Die Hauptlagergehäuse werden so bearbeitet, dass sie Pendelrollenlager mit Bohrungsdurchmessern von bis zu 1,2 Metern aufnehmen können, wobei die Toleranz gemäß ISO 286-2 auf IT6 eingehalten wird. Diese Baugruppen erfordern eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen bei 550 °C bis 600 °C zum Spannungsabbau, gefolgt von einer kontrollierten Abkühlung, um wasserstoffinduzierte Risse in dicken Bereichen zu verhindern. Jede Schweißnaht wird mittels TOFD-Ultraschallprüfung (Time-of-Flight Diffraction) gemäß DE ISO 15626 geprüft, mit der durchgehende Fehler von nur 1 mm in Platten mit einer Dicke von bis zu 200 mm erkannt werden können. Die fertige Grundplatte wird mit einem dreischichtigen Epoxid-Polyurethan-System gemäß ISO 12944-5 beschichtet, um Korrosionsbeständigkeit in sauren Bergbauumgebungen zu gewährleisten.
Das Werk von Leading Top Union in Suzhou arbeitet nach einem umfassenden Qualitätsmanagementsystem, das nach ISO 3834-2 für Schweißarbeiten, nach EN 1090-2 EXC4 für die Ausführung von Stahlbauwerken und nach AWS D1.1 für die Einhaltung der Schweißnormen für Stahlbauwerke zertifiziert ist. Die Schweißverfahren sind nach DE ISO 15614-1 für alle Blechdicken bis zu 150 mm qualifiziert und umfassen SAW-, FCAW- und GMAW-Verfahren (Gas-Metall-Lichtbogenschweißen) mit Zusatzwerkstoffen, die auf die Festigkeiten des Grundwerkstoffs von S355 bis S690QL abgestimmt sind. Ein eigenes NDT-Labor wird mit zertifizierten Prüfern der Stufe III gemäß DE ISO 9712 betrieben, die in der Lage sind, UT-, MT-, RT- und PAUT-Prüfungen an allen Schweißkategorien durchzuführen. Für kritische Schweißnähte an Hauptwellenlagern wird eine 100-prozentige Phased-Array-Ultraschallprüfung mit automatisierten Scansystemen durchgeführt, die zur Rückverfolgbarkeit vollständige Volumendaten aufzeichnen und die Anforderungen von DNV-GL-ST-0361 für Offshore-Windkraftanlagenkomponenten erfüllen.
Das Ingenieurteam bietet umfassende Unterstützung bei der fertigungsgerechten Konstruktion, einschließlich Finite-Elemente-Analyse (FEA) gemäß DE 1993-1-5 für das Knicken von Blechen und gemäß DE 1993-1-8 für die Auslegung von Schweißverbindungen. Der PWHT-Zyklus wird mittels numerischer thermischer Analyse simuliert, um Verformungen und die Verteilung der Restspannungen vorherzusagen. Dabei werden die Positionierung der Spannvorrichtungen und die Schweißreihenfolge optimiert, um die Endbearbeitungszugaben bei 80-Tonnen-Baugruppen auf 3 mm zu begrenzen. Für jeden Gondelrahmen wird ein Schweißreihenfolgeplan erstellt, der die Wärmezufuhr über die gesamte Struktur hinweg ausgleicht. Dabei werden Vorwärmtemperaturen verwendet, die gemäß DE 1011-2 auf der Grundlage von Kohlenstoffäquivalentwerten (CEV) von bis zu 0,45 % berechnet werden. Das CNC-Bearbeitungszentrum ist mit einer integrierten Messvorrichtung ausgestattet, die kritische Schnittstellen während des Prozesses misst und thermische Ausdehnung sowie Werkzeugverschleiß kompensiert, um Toleranzen von ±0,05 mm ohne Nachbearbeitung einzuhalten. Alle Maßdaten werden in einem digitalen Zwilling erfasst, um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit vom Rohblech bis zur fertigen Baugruppe zu gewährleisten.
Logistik und Projektmanagement sind in den Fertigungsprozess integriert, wobei jeder Gondelrahmen und jede Grundplatte mit integrierten Hebeösen, Transportsätteln und korrosionsgeschützten Oberflächen für den weltweiten Versand ausgelegt ist. Die Koordination mit externen Prüfstellen wie DNV, Lloyd’s Register oder Bureau Veritas wird für Begleit- und Haltepunkte gewährleistet, um die Einhaltung projektspezifischer Anforderungen für Offshore-Wind- oder Schiffsanwendungen sicherzustellen. Die 80-Tonnen-Brückenkran-Kapazität der Anlage und die 12 Meter breiten Montagehallen ermöglichen die Handhabung von einteiligen Schweißkonstruktionen, die in Standard-Schiffscontainer oder Flat-Rack-Konfigurationen passen. Mit einer typischen Vorlaufzeit von 12 bis 16 Wochen von der Materialbeschaffung bis zur Endabnahme werden Just-in-Time-Lieferpläne für Turbinenmontagelinien unterstützt. Kontaktieren Sie unser technisches Vertriebsteam unter info@leadingtopunion.com mit Ihren Spezifikationen für den Gondelrahmen, einschließlich der Bohrungsdurchmesser der Hauptlager, der Abmessungen der Getriebeschnittstelle und der erforderlichen Ausführungsklasse, um ein detailliertes Fertigungsangebot mit vollständiger NDT- und Zertifizierungsdokumentation zu erhalten.
| Fähigkeit | Technische Daten |
|---|---|
| Maximal ein Stück | 80 Tonnen |
| Plattendicke | 30–150 mm |
| Bearbeitungsgenauigkeit | ±0,05 mm an den Schnittstellen |
| Schweißnorm | DE ISO 3834-2 |
| Wärmebehandlung | PWHT gemäß DE 10052 |
| NDT | 100 % UT/MT an allen Schweißnähten |
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