Austausch des Woodward EGB10 durch den ProAct (Gen III)

In diesem Beitrag wird der Austausch eines hydraulisch-mechanischen Drehzahlreglers durch ein digitales, elektronisches System behandelt. Konkret wird ein Woodward EGB10 durch einen ProAct-Aktuator der dritten Generation ersetzt.

Hydraulische Regler erfordern spätestens alle 30.000 Betriebsstunden eine Generalüberholung durch einen autorisierten Service-Partner. Diese Revisionen verursachen Kosten im vierstelligen Bereich. Zudem besteht das Risiko, dass sich das dynamische Verhalten des Reglers nach der Überholung verändert, was zu unruhigem Motorlauf führen kann.

Ein digitaler Regler bietet hier folgende Vorteile:

• Geringere Lebenszykluskosten: Die Anschaffungskosten liegen im Bereich einer mechanischen Revision.
• Wartungsarmut: Das System arbeitet nahezu wartungsfrei.
• Einfacher Austausch: Im Fehlerfall wird der Aktuator als komplette Einheit getauscht. Die Instandsetzung des Altgeräts (z. B. Lagerwechsel) kann anschließend ohne Stillstandszeiten der Anlage durchgeführt werden.

Der ProAct ist kein reines Stellglied, sondern ein autarkes, geschlossenes Regelsystem (Closed-Loop).

1. Sollwert-Verarbeitung: Das System empfängt das Positionssignal vom übergeordneten Drehzahlregler und setzt dieses in Bruchteilen einer Sekunde um.
2. Interne Regelung: Ein integrierter Positionssensor erfasst permanent die Ist-Stellung. Der interne Regelkreis steuert den Scheibenmotor direkt in CW- (Clockwise) oder CCW-Richtung (Counter-Clockwise).
3. Zustandsüberwachung: Die integrierte Elektronik ermöglicht ein kontinuierliches Monitoring des Aktuators, wodurch Ausfälle frühzeitig vermieden werden können.

Projekthintergrund und Risikoabwägung

Diese Faktoren gaben den Ausschlag für den Umbau auf einem Schiff mit dieselelektrischem Antrieb. Technisch bedeutete dieser Schritt den Verzicht auf das mechanisch-hydraulische Backup, das der EGB10 bei Stromausfall bietet. Der ProAct verfügt über kein solches Backup.

Bei einer Konfiguration mit drei Hauptmotoren und einer redundant ausgelegten Spannungsversorgung ist ein mechanisches Backup jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Vorteile bei Präzision, Wartung und Diagnosefähigkeit führten letztlich zur Entscheidung für den ProAct Gen III.

Die technische Projektierung begann mit der exakten Bestimmung der Montageposition für den neuen Aktuator. Ziel dieser geometrischen Auslegung war es, die Hebelverhältnisse so zu wählen, dass ein nahezu identisches Gelenkspiel und eine optimale Kraftübertragung zum Regelgestänge des Motors gewährleistet sind.

Die folgenden Abbildungen dokumentieren diesen Konstruktions- und Planungsprozess:

Im direkten Vergleich wird die kompakte Bauform des neuen Aktuators deutlich. Auf der Konstruktionszeichnung bzw. dem Foto ist die Ausgangswelle des Aktuators exakt in derselben Position ausgerichtet wie die des ursprünglichen Reglers.

Diese geometrische Ausrichtung dient als Basis für die Konstruktion der Montagekonsole (Gestell), auf welcher der Aktuator final befestigt wird.

Die weiteren Aufnahmen zeigen zwar nicht denselben Motor, aber zwei baugleiche, nebeneinander installierte Aggregate im direkten Vergleich: Eine Maschine ist noch mit dem Woodward EGB-10P ausgestattet,

während die benachbarte bereits auf den ProAct Gen III umgerüstet wurde.

Der optische Vergleich verdeutlicht nochmals die erhebliche Platzersparnis und die kompakte Bauweise des elektronischen Aktuators gegenüber der mechanisch-hydraulischen Baugruppe.

Nachdem der neue Aktuator montiert und der Stellweg des Kraftstoffhebels über den gesamten Bereich von 0 % bis 100 % mechanisch überprüft worden war, erfolgte die Anpassung der Parameter im Drehzahlregler. Hierzu waren lediglich zwei Software-Konfigurationen erforderlich:

1. Wirkrichtung: Umstellung des Ausgangssignals von Reverse Acting (invertiert) auf Forward Acting (direkt wirkend).
2. Signalart: Anpassung des Ausgangssignals von 0…200 mA auf den Standard von 4…20 mA.

Anschließend wird der Konnektor „ACS06E24-28S-472“ vorbereitet, wobei die alten Steuerleitungen von dem Drehzahlregler zum Governor benutzt werden können:

Und nach dem der Konnektor an das ProACT angeschlossen wurde, kann die Maschine gestartet werden.

Das folgende Video zeigt das Verhalten beim Erststart:

Der erste Probelauf verlief vollständig erfolgreich. Aufgrund des engen Zeitfensters vor Ort konnte im ersten Schritt nur eine der drei Maschinen durch uns umgerüstet werden. Das Ergebnis und die Betriebswerte der modifizierten Anlage überzeugten die Besatzung jedoch so weit, dass die Mannschaft die verbleibenden zwei Motoren in den Folgetagen eigenständig und erfolgreich umgerüstet hat.

An dieser Stelle bedanke ich mich bei der Besatzung. Ohne deren Einsatz wäre es unmöglich Umbau durchzuführen.

Ganz einfach: Schnelligkeit und Präzision. In kritischen Umgebungen wie Kraftwerken oder Rechenzentren, wo jede Millisekunde zählt, waren sie das Maß der Dinge.

​Bei uns bei Turner-ECS sehen wir die Qualität täglich in der Werkstatt – oder besser gesagt, wir sehen sie selten, weil die Aktuatoren so extrem robust gebaut sind. Aber auch die beste Technik kommt irgendwann in die Jahre. Die gute Nachricht für alle Anlagenbetreiber: Das Upgrade auf die neueste Version der ProAct Gen I ist ein echtes ‚Plug-and-Play‘-Erlebnis. Digitales Steuergerät und Aktuator sind technisch auf dem neuesten Stand, behalten aber die exakt gleichen Maße und Anschlüsse bei. Ein effizienteres Retrofit gibt es kaum.

Die größte Hürde beim Austausch eines Proact-Systems der ersten Generation (bestehend aus Regler und Aktuator) ist oft die Unklarheit darüber, welches Nachfolgesystem tatsächlich das richtige ist.

Warum wurde eine neue Version notwendig?

Woodward musste das Design anpassen, da die ursprünglich verwendeten Hall-Sensoren (Winkelaufnehmer) im Aktuator nicht mehr verfügbar waren. Da die neuen Sensoren technisch nicht mit der alten Hardware kompatibel waren, musste konsequenterweise auch das Design des Reglers überarbeitet werden.

Kompatibilität und Empfehlung

Die gute Nachricht vorab: Sollte der alte Aktuator noch voll funktionsfähig sein, kann dieser auch mit dem neuen Regler betrieben werden. Dennoch empfiehlt es sich, beide Komponenten zeitgleich auszutauschen, da das alte System bereits seit Jahrzehnten nicht mehr produziert wird.

Ein entscheidender Vorteil des neuen Reglers ist die moderne Bedienoberfläche. Alle Parameter lassen sich bequem am PC auslesen und anpassen – ein gewaltiger Fortschritt gegenüber dem unpraktischen alten Handheld-Terminal mit seinem zweizeiligen Display.

Der konkrete Austausch

In unserem Fall wurde ein altes Set mit folgender Konfiguration ersetzt:

1. 9905-462 – Proact-Drehzahlregler
2. 8405-020 – Aktuator mit einem Stecker, Feder-Rücklauf und Drehrichtung im Uhrzeigersinn (CW).

Als passender Ersatz wurden folgende Komponenten gewählt:

1. 8400-065: CONTROL-PROACT SPD CTRL MODEL I RMT SPD SETTING (ROHS)
2. 8405-065: ACTUATOR-PROACT I, CW, MS CONNECT, SPEED CTRL

Installation und Inbetriebnahme

Optisch unterscheiden sich die neuen Geräte kaum von ihren Vorgängern, und auch der Anschluss erfolgt identisch. Ein großer Pluspunkt: Sowohl die vorhandenen Kabel und Stecker als auch die mechanischen Befestigungsbohrungen können eins zu eins weitergenutzt werden.

Da die Parameterbezeichnungen des neuen Reglers mit den alten identisch sind, war die Konvertierung in wenigen Minuten erledigt. Die alten Daten wurden mithilfe eines Handheld-Simulators und eines RS-422-zu-USB-Interfaces ausgelesen und anschließend via Kvaser-CAN-Interface in die neue Steuerung übertragen.

in diesem Bild sieht man die Belegung des Interfaces des Proact,

ein kurzes Video zeigt zwei möglichen Programme zum auslesen der Parameter aus alten Steuerung:

Das Ergebnis:

Zur positiven Überraschung funktionierte das System auf Anhieb. Der Motor konnte den Betrieb sofort wieder aufnehmen, ohne dass eine weitere Feinabstimmung der Parameter erforderlich war.

und hier ist das Beweisvideo, dass das neue ProAct – System hervorragend funktioniert: