Wärtsilä stellt modulares FuTube-System für Schiffswellenleitungen vor

(Foto: Adobe Stock)

Wärtsilä, dessen Hauptsitz sich in der finnischen Hauptstadt Helsinki befindet, kann seine Ursprünge bis ins Jahr 1834 zurückverfolgen – das Unternehmen feiert in diesem Jahr sein 190-jähriges Bestehen. Doch erst 1935 übernahm es die Kontrolle über die Crichton-Vulcan-Werft in Turku und etablierte sich damit als wichtiger Motoren- und Antriebslieferant für die globale Schifffahrtsindustrie.

Als Zulieferer vieler der größten Schiffe aller Zeiten kann Wärtsilä eine Reihe bemerkenswerter Erfolge vorweisen: Die Kurbelwelle des Wärtsilä-Sulzer RTA96-C-Hubkolbenmotors wiegt 2.300 Tonnen und gilt als die größte jemals gebaute. Im Jahr 2004 wurde derselbe 12-Zylinder-Motor (mit 93.360 PS bei 102 U/min) zum leistungsstärksten Motor mit Common-Rail-Einspritztechnologie.

Wärtsilä ist zweifellos Spezialist für die Entwicklung und Produktion großer Motoren und Komponenten. Rekordverdächtige Markteinführungen sorgen zwar für Schlagzeilen, doch das Unternehmen verfügt über umfassende Expertise in der Weiterentwicklung bestehender Technologien, um die Betriebszuverlässigkeit zu verbessern, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Motoremissionen zu reduzieren.

Der Wärtsilä-Standort in O Porriño, einer Kleinstadt nahe dem Hafen von Vigo und nördlich der spanischen Grenze zu Portugal, beherbergt einen der Shaft Line Solutions (SLS)-Standorte des Unternehmens. Auf einer kürzlich stattgefundenen Pressekonferenz enthüllten Führungskräfte des Unternehmens Details zu einer Reihe neuer Produkte, die ein modulares System bilden, das die Gesamtleistung von Antriebssträngen in maritimen Anwendungen verbessern soll.

SLS-Erfahrung im Wärtsilä-Werk in O Porrino, Spanien (Foto: Wärtsilä)

Zu den neuen Modulen, die unter dem Namen FuTube zusammengefasst sind, gehören: EvoTube, ein neues Stevenrohr; IntelliSafe, ein selbstüberwachendes Stevenrohrlager; die Airguard-Dichtung, eine verbesserte Version der bestehenden Wellenleitungsreihe; und das Wellenleitungsüberwachungssystem, das Einblick in den Zustand und die Leistung der Wellenleitung bietet.

Produktübersicht

Die SLS Experience im Werk O Porriño begann mit einer Vorschau auf das EvoTube, eine verbesserte Version des Systems zur Positionierung und Positionssicherung der Wellenleitung. Zu den wichtigsten Merkmalen des neuen Stevenrohr-Designs gehört eine deutlich reduzierte Gesamtlänge, die größtenteils durch den Ersatz des vorderen Stevenrohrlagers durch ein innenliegendes Zwischenwellenlager erreicht wurde.

Der EvoTube kann entweder Öl oder Seewasser als Schmiermittel verwenden. Ölbetriebene Versionen verbrauchen bis zu 90 % weniger als andere Ausführungen, was wiederum ein vereinfachtes Ölmanagement ermöglicht. Bei Verwendung von Seewasser ist das Material korrosionsbeständig und macht eine zusätzliche Beschichtung überflüssig. Darüber hinaus ermöglicht das System die Wartung im Wasser (im Gegensatz zum Trockendock), einschließlich des Austauschs des hinteren Lagers.

Das kompakte Design ermöglicht eine kürzere Gesamtwellenlinie, was wiederum die Wartung erleichtert und mehr Laderaum zur Verfügung stellt.

Das IntelliSafe-System wird als „selbstregulierendes Lager zur Optimierung von Leistung und Betriebsbedingungen“ beschrieben. Im Vergleich zu Standardlagern bietet es jedoch eine Reihe von Verbesserungen, die diese Optimierung unterstützen.

Beispielsweise ist das Lager robuster, um das Schadensrisiko zu verringern. Es ist selbstregulierend, sodass das System stets über ausreichend Schmieröl verfügt. Das Lager verhindert zudem den Metall-auf-Metall-Kontakt, was zu einer längeren Lebensdauer beiträgt. All diese Punkte tragen dazu bei, das Schadensrisiko zu verringern und die Betriebskosten zu senken.

Zur Unterstützung dieser Funktionen verfügen die IntelliSafe-Lager über eine Reihe integrierter Sensoren, die erkennen, wenn der Betrieb außerhalb der vorgegebenen Parameter liegt. Sollte sich im System Hitze aufbauen, können Temperatursensoren im Gerät eine Kühlfunktion auslösen. Näherungssensoren geben außerdem Warnmeldungen bei verschiedenen Problemen aus, beispielsweise bei der Ölfilmdicke im Lager.

Jose Antonio Vazquez präsentiert das aktualisierte IntelliSafe-Modul (Foto: Wärtsilä)

Hinter dieser Funktionalität steckt ein umfassendes System aus Anschlüssen und Kanälen, mit denen Schmiermittel sowohl in die Einheit eingeleitet als auch aus ihr entfernt werden kann. Das „intelligente“ System kann das Öl auch in die Bereiche leiten, die am meisten zusätzliche Kühlung benötigen.

„EvoTube bezieht sich auf die Struktur und das Layout des Schiffes, während IntelliSafe dazu gedacht ist, Wellenleitungsprobleme zu lösen, die wir fast jede Woche sehen“, erklärt Jose Antonio Vazquez, General Manager des technischen Büros.

Abdichtung und Überwachung

Wie das IntelliSafe-Lagersystem ist auch die Airguard-Dichtung eine Weiterentwicklung eines bestehenden Produkts. Die Dichtung an der Rückseite des IntelliSafe-Lagers dient als wasserdichte Barriere zwischen Rumpf und Propeller und schützt gleichzeitig die rotierende Wellenleitung.

Im Betrieb gelangt Druckluft mit höherem Druck als das Außenwasser in einen Dichtungsring. Dieses Druckungleichgewicht drückt die Luft an der Dichtung vorbei und verhindert gleichzeitig das Eindringen von Wasser in das Schiff. Die Dichtung enthält außerdem Dichtungsringe, die Öl zur Schmierung führen. Überschüssiges Öl wird gesammelt und in einen internen Vorratstank geleitet.

Dank der Verbesserungen an der neuesten Version der Airguard-Dichtung konnte Wärtsilä die voraussichtliche Betriebsdauer von fünf auf zehn Jahre verdoppeln. Da in diesem Zeitraum weder Dichtungsringe ausgetauscht noch andere Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen, ermöglicht die Airguard Betriebskosteneinsparungen von bis zu 59 % gegenüber herkömmlichen Dichtungen.

Beatriz Garcia, Leiterin des Lagerzentrums, erklärt den Laserabscheidungsprozess (Foto: Wärtsilä)

Das Werk O Porriño ist in der Lage, Wellenlager in zahlreichen Größen und für unterschiedliche Anwendungen herzustellen.

Jedes Lager besteht aus zwei Grundelementen: einem Stahlsubstrat und einer Weißmetallschicht auf der Substratoberfläche. Das Weißmetall, eine Zinnlegierung, schützt die Welle und verhindert Schäden bei Schmierfehlern oder Fehlausrichtung.

Zur Verbesserung des herkömmlichen Materialauftragungsprozesses wurde ein neues Laserauftragungsverfahren eingeführt, das die Haltbarkeit des Weißmetalls erhöht und seine mechanischen Eigenschaften verbessert.

Beatriz Garcia, Leiterin des Bearing Centre, kommentierte: „Das Laserverfahren, mit dem das Weißmetall aufgetragen wird, ist so präzise und effektiv, dass wir die Normen für die Materialeigenschaften aktualisieren mussten.“

Rafael Lopez, Business Development Manager, erklärte zur neuesten Version des Airguard, dass die Verdoppelung der erwarteten Lebensdauer der Dichtung die Möglichkeit, Ersatzdichtungen zu verkaufen, effektiv vernichten würde. „Wir glauben, dass die verlängerte Lebensdauer der Einheit für den Markt attraktiv sein und letztlich mehr Umsatz generieren wird als der Verkauf von Ersatzdichtungen“, erklärte er.

Metaphorisch über jedem dieser Elemente des FuTube-Systems befindet sich die Wellenleitungsüberwachungsanlage. Basierend auf den aus den verschiedenen Eingangskanälen gesammelten Daten liefert das System eine Echtzeitanalyse der Wellenleitung und ihrer Komponenten und gibt bei Abweichungen vom Sollwert eine entsprechende Benachrichtigung aus.

Wie andere Systeme nutzt auch das Wellenleitungsüberwachungssystem eine Reihe von Sensoren, um die Leistung jedes einzelnen Bauteils zu überprüfen. Bedingungen wie Vibrationen und Umlaufbahnen der Wellenleitung können überwacht werden, während Kontextanalysen (wie z. B. Änderungen der Schiffsbetriebsbedingungen) in die Ergebnisse einbezogen werden.

Prüfstand mit jedem der FuTube-Module (Foto: Wärtsilä)

Das System unterstützt die Planung präventiver Wartungsarbeiten und verhindert weitere Schäden an Komponenten, die außerhalb der Toleranzbereiche arbeiten. Darüber hinaus kann der Monitor mit anderen vorhandenen Bordsystemen zusammenarbeiten und die Daten kombinieren, um einen Gesamtüberblick über die Leistung des Antriebsstrangs zu liefern.

Die Informationen werden auf einer grafischen Benutzeroberfläche angezeigt, die an jedem beliebigen Ort an Bord platziert werden kann. Jedes IO-Modul bietet acht analoge Ein-/Ausgangskanäle, wobei das System optional um weitere Module erweitert werden kann. Das System verwaltet die Datenerfassung, -verarbeitung und -ausgabe. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sorgt für den Systembetrieb und schützt vor Datenverlust.

Nachhaltigkeit ist der Schlüssel

Wie bereits erwähnt (siehe Kasten auf dieser Seite), wünschen sich sowohl Schiffsmanager als auch Schiffsbauer Lösungen, die die Verfügbarkeit ihrer Schiffe für Kunden gewährleisten. Jedes der neuen FuTube-Systeme von Wärtsilä ist auf diesen Aspekt ausgelegt, entweder durch verlängerte Wartungsintervalle oder durch die Unterstützung präventiver Wartung.

Aber das ist noch nicht alles. Auch bei der Motorleistung in der Schifffahrt steht Nachhaltigkeit im Vordergrund und Wärtsilä möchte seinen Kunden dabei helfen, ihre jeweiligen Ziele in diesem Bereich zu erreichen.

In seiner Einführung zur SLS Experience bemerkte Panu Sorvisto, Vertriebsleiter der Abteilung Shaft Line Solutions: „Wir bringen Nachhaltigkeit unter die Wasserlinie. Durch die Kombination von Innovation und Nachhaltigkeit wollen wir unseren Wettbewerbern einen Schritt voraus sein.“

Jedes Element des FuTube-Portfolios trägt zum Erreichen von Nachhaltigkeitszielen bei. Wo bisher die Gefahr bestand, dass Schmiermittel ins Meer gelangt, verfügen die neuen Systeme über Funktionen, die dies verhindern. Darüber hinaus tragen die Systeme zur Verbesserung der Gesamteffizienz der Wellenleitung bei, senken den Kraftstoffverbrauch und reduzieren die damit verbundenen Emissionen.

Die Entwicklung dieser Lösungen stellt ein neues Innovationsniveau dar und wurde durch Kundenforschung vorangetrieben. Thomas Pauly wies in seiner Präsentation darauf hin, dass sich Design und Funktion der Wellenleitungstechnologie in den letzten Jahren kaum verändert haben. Die Lösungen des Teams in O Porriño sollen dies jedoch ändern, sowohl um die Kunden zu unterstützen als auch die Umweltbelastung der Schifffahrtsbranche zu reduzieren.

Fragen und Antworten mit Thomas Pauly, Wärtsilä

PPI-Redakteur Julian Buckley (links) und Thomas Pauly diskutieren den FuTube-Prüfstand (Foto: Wärtsilä)

Power Progress International: Wie werden die Module des FuTube-Portfolios für einzelne Kunden zusammengestellt?

Thomas Pauly: Wir fragen den Kunden nach seiner spezifischen Anwendung und empfehlen dann die Module. Das überträgt sich beispielsweise auf das Sensorpaket; wir empfehlen das Sensorarray für jede Anwendung.

PPI: Liegt der Schwerpunkt des Standorts O Porriño auf der Durchführung von Forschung und Entwicklung oder auf dem Verkauf von Lagern?

TP: Beides. Wir beschäftigen rund 900 Mitarbeiter, die an der Verbesserung von Wellenstranglösungen arbeiten. Die Entwicklung eines Wärtsilä-Motors dauert Jahre, aber sobald dieser eingeführt ist, stoppt der Entwicklungsprozess. In unserem Bereich steht die Forschung und Entwicklung nie still, wir arbeiten ständig an neuen und besseren Lösungen.

PPI: Können Sie anhand des FuTube-Portfolios sagen, welches die neueste Einführung darstellt?

TP: Es ist das IntelliSafe-Lager. Es behebt das schwerwiegendste und kostspieligste Problem, das Kunden haben können: Lagerausfälle. Das soll aber die anderen Produkte nicht schmälern. Kunden wollen sehen und verstehen, was im Wellenstrang passiert, und dieses Komplettpaket ermöglicht ihnen das.

PPI: Was ist Ihrer Meinung nach der nächste Untersuchungsbereich für das Team hier in O Porriño?

TP: Der Markt für Schiffe mit wassergekühlten Wellensträngen ist noch sehr klein, wird aber wachsen. Wir müssen mehr Verbundlager entwickeln, um die Kunden in diesem Markt zu unterstützen.