Geschweißter vs. geschraubter Mehrfachkabeldurchführung: Welche sollten Sie wählen?

Ich habe gesehen, wie Projekte in der Phase des Mehrfachkabeldurchführungsrahmens ins Stocken geraten sind, weil niemand frühzeitig geschweißt oder geschraubt gewählt hat. Unsere Produktionslinie liefert beides, daher sehe ich die Auswirkungen.

Wählen Sie eine geschweißte Mehrfach-Kabeldurchführung, wenn der Rahmen dauerhaft ist, Schweißen erlaubt ist und die Struktur starken Vibrationen ausgesetzt ist oder eine vollständige 360-Grad-Erdung benötigt. Wählen Sie eine verschraubte Mehrfach-Kabeldurchführung für die Nachrüstung, für Bereiche mit eingeschränkten Heißarbeiten und für jedes Projekt, bei dem sich Kabelwege später ändern können.

Das ist die kurze Antwort. Die längere Antwort hängt von Ihrem Standort, Ihrem Zertifikat und Ihrem Budget über die Lebensdauer des Assets ab. Im Folgenden gehe ich diese der Reihe nach durch.

Wie unterscheiden sich geschweißte und geschraubte MCT-Rahmen in der Dichtungsleistung und Langzeit-Zuverlässigkeit?

Letzten Monat hat unser QC-Team einen geschraubten Rahmen und einen geschweißten Rahmen nebeneinander bei 0,4 MPa druckgeprüft. Beide hielten. Der Unterschied zeigte sich an anderer Stelle.

Geschweißte und geschraubte MCT-Rahmen dichten Kabel auf die gleiche Weise ab, durch komprimierte modulare Dichtblöcke und eine Kompressionseinheit. Die Rahmen-Struktur-Verbindung unterscheidet sich: Eine Schweißnaht ist durchgehend und dauerhaft, während ein geschraubter Rahmen von einer Dichtung und dem richtigen Schraubendrehmoment abhängt, das unter Vibrationen regelmäßig überprüft werden muss.

Hier ist der Vergleich, den ich Käufern gebe, bevor wir ins Detail gehen.

Die Dichtung befindet sich in den Modulen, nicht im Rahmen

Ein MCT-System hat drei Teile: den Rahmen, die Gummiblöcke und die Kompressionseinheit. Der Rahmen kann geschweißt, gegossen oder in die Struktur geschraubt werden. Die Dichtung selbst kommt von der Kompressionskeileinheit, die die Module drückt gegen die Kabel und gegeneinander. Unsere TSC- und TSR-Module verwenden Stufenkerne, halogenfreies EPDM ¹, so eine Modulgröße eine Reihe von Kabeldurchmessern abdeckt. Dieser Teil des Systems kümmert sich nicht darum, wie der Rahmen befestigt ist. Ein Käufer sagte mir einmal, er sei besorgt, dass ein geschraubter Rahmen "nicht gasdicht sein könnte". Dieser Einwand ist berechtigt, aber er weist auf die falsche Schnittstelle hin. Die Kabeldichtung ist identisch. Was sich ändert, ist die Rahmen-Stahl-Verbindung.

Vibration und Bolzenkriechen

In Maschinenräumen, Turbinenhallen und einigen BESS-Containern ist Vibration konstant. Eine geschweißte Naht hat nichts, was sich lösen könnte. Ein geschraubter Flansch hat Bolzen, die kriechen können, und eine Dichtung, die sich entspannen kann. Keines davon ist an sich ein Fehler. Es bedeutet lediglich, dass ein geschraubter Rahmen eine Drehmomentprüfung im Wartungsplan benötigt. Wenn Ihr Standort das nicht versprechen kann, schweißen Sie ihn.

Erdung und elektromagnetische Verträglichkeit

Geschweißte Rahmen bieten 360-Grad-elektrischen Kontakt mit der Struktur. Das ist wichtig für elektromagnetische Verträglichkeit ² in Schaltanlagenräumen und Rechenzentrumsgehäusen. Ein geschraubter Rahmen erdet über die Bolzen und Unterlegscheiben, was eine kleinere Kontaktfläche ist. Es funktioniert, aber Sie sollten den Erdungspfad in der Zeichnung angeben.

Kann ich ein verschraubtes MCT-System nachrüsten oder erweitern, ohne in bestehende Stahlkonstruktionen zu schneiden?

Ein BESS-Containerbauer in Deutschland stellte uns diese genaue Frage letztes Jahr. Ihre erste Charge von Containern war bereits verschweißt, und die Kabelanzahl war gewachsen.

Ja. Ein verschraubter MCT-Rahmen wird durch gebohrte Löcher und eine Dichtung montiert, sodass Sie Rahmen hinzufügen, entfernen oder versetzen können, ohne Schneiden oder Heißarbeiten. Bestehende Rahmen können auch erweitert werden, indem modulare Dichtblöcke und Halteplatten im Rahmen ausgetauscht werden, anstatt die Struktur zu berühren.

Der entscheidende Punkt ist einfach. Geschraubte Durchführungen sind die akzeptierte Option in Bereichen, in denen Schweißen verboten ist. Das umfasst Nachrüstarbeiten, laufende Anlagen und Zonen mit Brandgefahr. Hier ist die Reihenfolge, die wir für eine Nachrüstinstallation empfehlen.

Ein fünfstufiger Nachrüstprozess

1. Vermessen Sie den vorhandenen Ausschnitt oder markieren Sie die neue Öffnung. Bestätigen Sie die Wand- oder Schottdicke und das Material.
2. Bohren Sie das Bolzenmuster, um dem Rahmenflansch zu entsprechen. Kein Schneidbrenner und kein Schweißer sind erforderlich, wenn die Öffnung bereits existiert.
3. Dichtung zwischen Flansch und Montagefläche einsetzen. Halten Sie die Oberfläche sauber und eben.
4. Ziehen Sie die Schrauben im Kreuzmuster mit dem angegebenen Drehmoment an. Zeichnen Sie die Werte auf.
5. Laden Sie die Module, setzen Sie die Halteplatten ein und komprimieren Sie sie mit der Kompressionseinheit. Überprüfen Sie die Kompressionsanzeige.

Der von mir erwähnte Containerbauer wählte diesen Weg für seine zweite Charge. Sie behielten die geschweißten Rahmen bei Charge eins und verwendeten geschraubte Rahmen bei Charge zwei. Beide Chargen verwendeten die gleichen Module.

Einen bestehenden Rahmen erweitern, ohne Stahl zu berühren

Viele Käufer wissen nicht, wie viel Kapazität in einem Rahmen steckt, den sie bereits besitzen. Halteplatten und Rahmen halten ein festes Modulvolumen, aber die Module selbst sind austauschbar. Da unsere Module dimensional mit gängigen 120-Rahmen-Standards kompatibel sind, passen sie direkt in bestehende Rahmenausschnitte. Das bedeutet, Sie können einen massiven Ersatzblock herausziehen, ein Stufenkernmodul einsetzen und ein neues Kabel verlegen. Kein Schweißen, kein Bohren, kein Rahmenwechsel. Wir untermauern dies mit einer Modell-Querverweistabelle, bestehendes Modell zu DEWIN-Modell, und kostenlosen Validierungsmustern, damit Ihr Qualifizierungsschritt kurz ist.

Diese letzte Zeile wird jedes Jahr wichtiger. Geschraubte Rahmen unterstützen die zerstörungsfreie Außerbetriebnahme und Wiederverwendung von Komponenten, was mit den Zielen der Kreislaufwirtschaft übereinstimmt, über die mehrere unserer europäischen Kunden jetzt berichten.

Welcher Rahmentyp bietet mir schnellere Installation und niedrigere Gesamtprojektkosten vor Ort?

Der Kompromiss, den ich am häufigsten abwäge, ist die Arbeit vor Ort versus die Arbeit in unserer Werkstatt. Wo geschweißt wird, entscheidet über den Großteil der Kosten, nicht der Rahmenpreis.

Verschraubte MCT-Rahmen lassen sich vor Ort schneller installieren, da sie keinen zertifizierten Schweißer, keine Heißarbeitsgenehmigung oder ZfP benötigen. Geschweißte Rahmen kosten anfangs mehr, können aber die Lebenszykluskosten durch das Entfallen von Dichtungswechsel und Nachziehen von Schrauben senken. Die Gesamtkosten hängen davon ab, wo die Fertigung stattfindet und wie lange das Asset betrieben wird.

Der Rahmen selbst ist ein kleiner Teil der Rechnung. Arbeit, Genehmigungen und Inspektion sind die großen Posten. Ich schlüssle sie unten auf.

Werkstattgeschweißt, vor Ort verschraubt

Leitlinien für Baustahl machen einen Punkt, der gut auf MCTs übertragbar ist. Verbindungen, die in der Werkstatt hergestellt werden, sind oft wirtschaftlicher, wenn sie geschweißt werden. Verbindungen, die vor Ort hergestellt werden, sind oft effizienter, wenn sie verschraubt werden, da das Schweißen vor Ort mehr Einrichtung und mehr Tests erfordert. Daher ist der Hybridansatz üblich. Wenn ein Containerbauer Rahmen in Paneele auf seiner eigenen Produktionslinie schweißt, ist das Schweißen günstig und kontrolliert. Wenn ein EPC-Auftragnehmer Rahmen in einer laufenden Anlage montiert, gewinnt das Verschrauben. Wir versenden Rahmen auf beide Arten, und unsere Lieferzeiten ändern sich nicht mit der Wahl.

Der Einwand der Lebenszykluskosten

Einige Ingenieure lehnen geschraubte Rahmen mit einem Lebenszyklusargument ab. Geschweißte Rahmen weisen oft geringere Lebenszykluskosten auf, da keine Dichtung ausgetauscht und keine Schrauben nachgezogen werden müssen. Das gilt für ein dreißigjähriges Gefäß oder eine feste Umspannstation. Es gilt weniger für ein Rechenzentrumsmodul, das alle paar Jahre neu konfiguriert wird, wo die Kosten für das Herausschneiden eines geschweißten Rahmens weitaus höher sind als eine Drehmomentprüfung. Berechnen Sie die Zahlen über die tatsächliche Lebensdauer des Assets, nicht über die Bauphase. Wo die Zahlen nahe beieinander liegen, gibt die Möglichkeit, Kabel später zu wechseln, meist den Ausschlag zugunsten der Verschraubung.

Woher die Einsparungen wirklich kommen

Für die meisten unserer OEM- und EPC-Käufer ist der größte Kostenfaktor nicht Schweißen versus Schrauben. Es ist der Modul- und Rahmenpreis im Vergleich zur etablierten Marke. Unser Drop-in-Zweitbezug liegt 40 bis 60 Prozent unter den typischen Preisen der etablierten Anbieter, während die gleichen Rahmenabmessungen beibehalten werden. Diese Einsparung gilt für beide Befestigungsmethoden.

Beeinflusst die Wahl von geschweißten oder verschraubten MCTs die Zertifizierung, die Brandschutzklasse oder die IP68-Konformität?

Eine Lektion kostete uns 2019 eine Lieferverzögerung: Ein Käufer nahm an, unser A-60 Brandschutzprüfbericht decke jede Montagemethode ab. Der Sachverständige stimmte nicht zu.

Ja, indirekt. Die Brandbeständigkeit, IP68 und die gasdichte Dichtung werden am kompletten Kabelabdichtungssystem geprüft, einschließlich der Art und Weise, wie der Rahmen befestigt ist. Ein geschweißter Rahmen wird Teil des geprüften Schotts. Ein verschraubter Rahmen muss der geprüften Dichtung, dem Schraubenmuster und dem Drehmoment entsprechen, um das Zertifikat gültig zu halten.

Zertifikate werden für eine Konfiguration ausgestellt, nicht für einen Produktnamen. Das ist das ganze Problem. Lassen Sie mich aufschlüsseln, was jede Bewertung tatsächlich prüft.

Was jede Bewertung abdeckt

A60 Brandschutzklasse und Schiffsklasse

Im Schiffs- und Offshore-Engineering, der Klassifikationsgutachter ⁴ prüft die Installation anhand der Typgenehmigungszeichnung. Unsere Fabrik ist BV-zugelassen und unsere Systeme verfügen über A-0 und A-60 Brandschutzklassen. Wenn ein Käufer den Rahmen schweißt, wird der Rahmen als Teil der Abteilung behandelt. Die strukturelle Integrität des Schotts bleibt erhalten, da die Schweißnaht den Ausschnitt verschließt. Wenn ein Käufer den Rahmen verschraubt, prüft der Sachverständige, ob das Dichtungsmaterial, die Schraubengröße und der Abstand mit dem im Test übereinstimmen. Wenn nicht, wird das Zertifikat nicht übertragen. Das war der Fehler im Jahr 2019. Der Rahmen war in Ordnung. Die Dichtung war nicht der geprüfte Typ.

IP68 und die gasdichte Abdichtung

IP68 wird durch Eintauchen geprüft. Die Module und die Kompressionseinheit übernehmen die Kabelführung. Eine Schweißnaht ist eine einzige durchgehende Verbindung. Ein geschraubter Rahmen fügt eine Dichtungsverbindung hinzu, daher muss die Dichtung Teil des geprüften Systems sein. Unsere wasser- und gasdichte Bewertung von 0,01 bis 0,4 MPa wird mit beiden Befestigungsmethoden erreicht, jedoch nur innerhalb der dokumentierten Konfiguration. Prüfdokumente sind auf Anfrage erhältlich, und wir senden die Zeichnung, die das geprüfte Schraubenmuster zeigt, mit ihnen.

Gefährliche Bereiche und Heißarbeiten

Wo die ATEX-Zertifizierung die Zone regelt, beantwortet sich die Frage oft von selbst. Genehmigungen für Heißarbeiten in einem aktiven Prozessbereich sind langsam zu erhalten und werden manchmal verweigert. Geschraubte Rahmen sind die akzeptierte Methode, um eine Kabeldurchführung in diesen Zonen zu installieren. Die Zertifizierung der Durchführung bleibt unverändert. Was sich ändert, ist, ob Sie überhaupt einen Lichtbogen zünden dürfen.

Was von jedem Lieferanten anzufordern ist

Fragen Sie nach dem Typgenehmigungszertifikat ⁵, dem Prüfbericht und der Installationszeichnung für Ihre gewählte Befestigungsmethode. Fragen Sie nach CAD- oder STEP-Dateien des Rahmens, damit Ihr eigenes Zeichenbüro das Schraubenmuster überprüfen kann. Wir liefern alle drei standardmäßig, zusammen mit der Querverweistabelle, da unsere Käufer das Datenblatt lesen, bevor sie auf eine E-Mail antworten.

Fazit

Unentschlossene Rahmen verzögern Projekte. Schweißen Sie, wenn die Struktur dauerhaft ist und vibriert; verschrauben Sie, wenn Heißarbeiten eingeschränkt sind oder Kabel gewechselt werden. Fragen Sie uns nach Querverweistabellen und Mustern.

Fußnoten

Maßgebliche internationale Organisation für Normen bezüglich Materialspezifikationen und Fertigungsqualitätskontrolle. ↩︎

Globale Organisation, verantwortlich für internationale Normen bezüglich elektromagnetischer Verträglichkeit und elektrischer Systeme. ↩︎

Internationales technisches Gremium, das Schutzarten für elektrische und mechanische Gerätegehäuse definiert. ↩︎

Führende Klassifikationsgesellschaft, die technisches Fachwissen und Zertifizierung für die Sicherheit in der Schifffahrt und Offshore-Bereich bereitstellt. ↩︎

Primäre internationale Agentur für maritime Sicherheit, die Brandschutz- und Ausrüstungs-Typgenehmigungsnormen regelt. ↩︎