hydraulische aandrijving Vlielandbrug gerenoveerd

Nieuwe accumulator verlaagt energieverbruik

In het Noord-Hollandse Alkmaar werd in 1990 de Vlielandbrug geopend. Die brug kon hydraulisch openen en sluiten om enerzijds de voetgangers en fietsers en anderzijds het scheepvaartverkeer door te laten. Dit jaar is de hydraulische aandrijving gerenoveerd - of eigenlijk volledig vervangen - door Molenmaker Techniek uit Sneek. Zo is één motor-pompcombinatie vervangen door twee kleinere aandrijfunits en is er een zuigeraccumulator toegevoegd. Hierdoor is het energieverbruik aanzienlijk verlaagd.

Groot onderhoud

Het oorspronkelijke hydraulische systeem van de Vlielandbrug bestond uit één motor-pompcombinatie met een vermogen van 55 kW. Hiermee werden twee cilinders onder het brugdek aangestuurd om de brug te openen en te sluiten. Er was ruim voldoende vermogen beschikbaar, maar de gelijkloop van de cilinders liet te wensen over. Ook de toepassing van een flowverdeler kon niet voorkomen dat de ene cilinder in veel gevallen net iets sneller uitliep dan de andere, waardoor de brug vastliep. Met alle gevolgen van dien.

Toen de aandrijving aan groot onderhoud en renovatie toe was, werd er dan ook beslist om drastische aanpassingen door te voeren. Niet alleen om de aandrijving te laten voldoen aan de huidige wet- en regelgeving, maar ook om het probleem met betrekking tot de gelijkloop op te lossen.

Aan de slag

Opdrachtgever Stadswerk072 gaf na aanbesteding aan Spie Nederland de opdracht om de oude besturing en aandrijving te vervangen door een moderne aandrijving. Hiervoor stelde de firma TAS, adviesbureau voor bruggen & sluizen, voor Stadswerk072 een bestek op. Spie benaderde vervolgens Molenmaker Techniek uit Sneek: specialist in hydraulische aandrijvingen en tevens in staat om in eigen huis praktisch het hele proces te verzorgen om tot de juiste aandrijving te komen. Van engineering en productie van manifolds, (grote) cilinders en leidingwerk tot aan de assemblage, installatie, inbedrijfname en onderhoud.

Motor-pompsets

Op basis van het nieuwe plan werd vooreerst de originele motor-pompset vervangen door twee kleinere sets van 22 kW. Deze voeden de twee grote cilinders (Ø250/Ø180) volgens het master-slaveprincipe. De cilinders hebben een lengte van 2.513 mm en zijn uitgevoerd met een cilinderstang met een harde en slijtvaste keramische laag. Dit zorgt voor een goede bescherming in de ruimte onder de brug, waar de temperatuur en vochtigheid sterk kunnen variëren.

Voor de master-slavewerking is een van de cilinders voorzien van een trekdraadencoder, die de slag van de cilinder meet. Deze waarde wordt aan de besturing doorgegeven en dient als basis voor het uitsturen van de tweede cilinder. Deze volgt hierdoor altijd maximaal nauwkeurig, waardoor het brugdek niet meer kan vastlopen.

Zuigeraccumulator

Voorts is een zogenaamde zuigeraccumulator toegevoegd. Dit is een grote cilinder met een diameter van 490 mm en een lengte van bijna 4 m. In deze accumulator bevindt zich zowel hydraulische olie als een hoeveelheid stikstof. In ruststand ligt de druk tussen de 130 en 150 bar.

Als de brug opent, opent ook de klep aan de oliezijde van de accumulator. De stikstof drukt door de hogere druk in de accumulator de olie naar de bodemzijde van de cilinders. Hiermee ondersteunt hij als het ware de opgaande beweging van het brugdek, waardoor uiteindelijk het hydraulische aggregaat minder vermogen hoeft te leveren. Dat is ook de reden dat de aandrijving kleiner kon worden uitgevoerd. Dit leidt niet alleen tot een lager energieverbruik, maar tevens is het niet nodig de kosten voor een zwaardere netaansluiting te betalen.

Wanneer de brug weer sluit, zal de olie door de zwaartekracht en het gewicht van het brugdek weer in de accumulator worden geperst, waarbij de druk weer oploopt tot het oorspronkelijke niveau. Tevens worden er remkleppen toegepast om de brug gecontroleerd te laten zakken.

Kleinere aandrijving voor lager energieverbruik

Omdat de druk in de accumulator na verloop van tijd langzaam daalt, zal op geregelde tijdstippen kort een kleinere pomp aanspringen om de druk weer op niveau te brengen. In de zomer gebeurt dit zelden, omdat de brug dan vaker opent en sluit en de accumulator dus vaak wordt gevuld. In de winter zal het wel af en toe nodig zijn om de druk op niveau te brengen. Om de werking van de zuigeraccumulator te controleren, is ook deze uitgevoerd met een trekdraadencoder. Tot slot is het met deze opstelling ook mogelijk om in geval van nood de brug aan te drijven met één motor-pompset.

Kosten

Een zuigeraccumulator wordt nog niet bij veel hydraulische aandrijvingen van bruggen toegepast. Dit heeft waarschijnlijk te maken met de investering, die relatief hoog ligt. Toch is het de moeite waard, want de terugverdientijd ligt op ongeveer de helft van de levensduur van de aandrijving. Dat betekent dat hij weliswaar rond de tien jaar is, maar dat er de resterende tien jaar geld wordt 'verdiend'.

Tot slot heeft Molenmaker Techniek zoveel mogelijk andere energiebesparende maatregelen genomen. Zo beschikken de motoren over een IE3-klasse en zijn ze frequentiegeregeld. Een goede smering en goed onderhoud doen de rest.

Installatie

Bijzonder is dat Molenmaker Techniek alles in huis heeft om het hele systeem te ontwerpen, te bouwen, te installeren en in bedrijf te stellen. Dit geldt voor de manifolds, cilinders, accumulator, het leidingwerk en de besturingskast. Standaardonderdelen worden uiteraard wel ingekocht. Het gaat dan om bijvoorbeeld elektromotoren, kleppen, koppelingen en slangen.

Voor een snelle en nauwkeurige productie worden alle onderdelen 3D in Solid Edge getekend. Dit biedt verscheidene voordelen. De onderdelen worden namelijk virtueel in de technische ruimte onder de brug geplaatst, waarbij meteen duidelijk wordt of alles past. Maar ook of het überhaupt te installeren is en of er naderhand nog onderhoud kan worden gepleegd, zoals het nemen van een oliemonster of het uitvoeren van een deeltjestelling. Bij twee cilinders is dit qua ruimtelijk inzicht wellicht wat minder spannend, maar voor het leidingwerk – dat ook in eigen beheer is gemaakt – vereenvoudigen 3D-ontwerppakketten het werk van de engineer en de monteur aanzienlijk.

Onder andere door deze aanpak bedroeg de doorlooptijd tussen het slopen van de bestaande installatie en de ingebruikname van de nieuwe installatie slechts zes weken. Voor de uiteindelijke installatie zijn een ponton en een hijskraan ingezet die in het water voor de deur van de technische ruimte werden gepositioneerd. Na het weghalen van het hekwerk konden alle onderdelen eenvoudig naar binnen worden gehesen, geplaatst, geïnstalleerd en in bedrijf genomen. 

Elektronica

Daarbij profiteerden de monteurs van het feit dat de technische ruimte onder de Vlielandbrug relatief goed is. Zo biedt de hoogte mogelijkheden om er gewoon te lopen en te staan en bovendien is het er droog. Geen onbelangrijk punt, omdat hydraulische installaties tegenwoordig steeds meer worden gecombineerd met gevoelige elektronica. Dit onder meer om te monitoren, in het kader van veiligheid, voorspelbaar onderhoud enzovoort.

Klanten eisen wat dat betreft steeds meer en dat kan nog wel eens botsen. Zo vragen zij bijvoorbeeld enerzijds om een beschikbaarheid van 99%; anderzijds moeten overal klepstandmelders worden aangebracht in het kader van veiligheid die stuk voor stuk ook kapot kunnen gaan en storingen kunnen veroorzaken.

Al met al was dit een succesvol onderhoudsproject, waardoor de levensduur van de Vlielandbrug aanzienlijk is verlengd.