Flanschlager für Wind-Rotoren
Das neue Flanschlager für Wind-Rotoren wird nicht mehr thermisch auf der Welle fixiert, was die Montage deutlich vereinfacht.

Die Anlage ist so ausgelegt, dass sie verschiedene Arten von Antriebssträngen nachbilden kann. Primär werden aktuell so genannte Momentenlager analysiert. Dabei handelt es sich um zweireihige Kegelrollenlager, die dadurch, dass sie im Durchmesser sehr groß sind, so ähnlich wirken wie zwei kleinere Lager an einer Welle. Allerdings ist der Prüfstand so modular aufgebaut, dass man auch einen klassischen Triebstrang mit zwei Lagern und einer großen Zwei-Meter-Welle dazwischen einbauen könnte.

Die einzelnen Lastkomponenten wie Radialkraft, Axialkraft und umlaufende Momente, zerlegt in Nick- und Giermoment, werden über Hydraulikzylinder erzeugt und auf das Testlager eingebracht. Die Hersteller liefern Lastzeitreihen für Windsituationen, mit denen die Steuerung des Astraios die Zylinder entsprechend ansteuert. „Wir können all das, was in der Wirklichkeit passiert, hier simulieren,“ betont Lösche. Allerdings gebe es nicht die typische Lastsituation für Windenergieanlagen. „Es gibt typische Auslegungssituationen, die von der jeweiligen Zertifizierungsgesellschaft standardisiert vorgegeben werden“, erklärt der Prüfingenieur. „Es gibt eine Nennbetriebsbelastung, Belastungen über Sondersituationen wie vereiste Blätter oder Netzabfall, die dann über die Häufigkeit, wie oft sie in 20 Jahren vorkommen, im Prüfprogramm berücksichtigt werden.“

Arbeitsvorbereitung
Arbeitsvorbereitung: Ein zu untersuchendes Lager wird in den Prüfstand montiert. Dank des mit Astraios gesammelten Wissens können neue Lagerkonzepte für Windkraftanlagen in sehr kurzer Zeit entwickelt werden.

Auf diese Weise können die Schweinfurter am Lager einer Drei-Megawatt-Anlage auch den stärksten Orkan oder noch mehr simulieren, und selbst bei einer Sechs-Megawatt-Anlage lassen sich noch 99,9 Prozent der möglichen Belastungen ins Lager einbringen. Auf Wunsch erstellen die Prüftechniker auch einen Highly-Accelerated-Lifetime-Test, bei dem in drei Monaten in etwa die Beanspruchung durchgefahren wird, die so ein Lager in 20 Jahren erfährt.

Prüfstand
Der Prüfstand kann basierend auf Lastzeitreihen radiale und achsiale Lasten sowie Nick- und Giermomente in unterschiedlichen Drehzahlen auf die Lager einbringen.

Erkenntnisgewinn für die Software

Die Daten aus den mit zum Teil über hundert Sensoren ausgerüsteten Testlagern werden analysiert, die Ergebnisse fließen dann in die Verbesserung der Simulationsmodelle ein. Das Aha-Erlebnis kommt dabei nicht immer dort, wo es erwartet wurde: „Wir haben erkannt, dass die Berechnungen mit den Kleinlager-Modellen oft schon sehr gut waren“, führt Lösche aus. „Wenn die Modelle richtig gewählt sind und die richtige physikalische Grundlage haben, dann lassen sie sich gut übertragen. Selbst Reibmomente konnten wir bis auf etwa zehn Prozent richtig vorhersagen.“ Auf der anderen Seite gibt es Bereiche, die sich einer Simulation noch weitgehend entziehen, etwa das Verhalten von Dichtungen oder die Schmiermittelverteilung innerhalb des Lagers. „Bislang wurde bei manchen Lagern das Öl aus Sicherheitsgründen an 24 Stellen eingespritzt. Wir konnten zeigen, dass sechs reichen, wenn sie an den richtigen Stellen sind“, freut sich Techniker Lösche.

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