Prüfstand für Windkraftanlagen-Wälzlager mit CAE-System projektiert und dokumentiert

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Prüfstand zur Optimierung von neuen Wälzlagergenerationen im Einsatz

In den Prüfstand wurden auch zwei Seriengeräte von Schaeffler integriert: ein Messsystem für die Schwingungsüberwachung, das Auskunft über den Zustand des Wälzlagers gibt, und ein Partikelzählsystem, das die Verschmutzungen im Lagerschmieröl überwacht. Bei diesen beiden Systemen war die Elektroplanung einfach: Die Zeichnungssätze konnten, genau wie die Geräte selbst, komplett in das Projekt integriert werden.

Die ersten Tests auf dem neuen Prüfstand zeigten: Messergebnisse und Berechnungen stimmen überein. Inzwischen nutzt die Abteilung „Versuch“ den Prüfstand intensiv, um nach Optimierungspotenzialen für die Entwicklung neuer Wälzlagergenerationen zu suchen, die auch deren Berechnungsgrundlagen weiter verbessern.

Ergänzendes zum Thema

Großlagerprüfstand

Der Gigant der Mess- und Prüftechnik

Die Großwälzlager, die Schaeffler für Windkraftanlagen der Multimegawatt-Klasse fertigt, haben Außendurchmesser bis 3,50 m und sind bis zu 15 t schwer. Diese Lager werden extrem hohen Belastungen ausgesetzt. Die bis zu 100 t schwere Nabe mit den Rotorblättern bringt radiale Lasten in das Lager ein, die hochdynamischen Windkräfte erzeugen im Lager vor allem Axialbelastungen und Momente.

Bei der Konstruktion von Großlagern für Multimegawatt-Anlagen, die diesen hohen Belastungen über die geforderte Lebensdauer standhalten, waren die Entwickler bislang im Wesentlichen auf Berechnungen angewiesen. Schaeffler kann nun auf ganz reale Daten zurückgreifen, denn der neue Großprüfstand „Astraios“ simuliert realitätsgetreu die Praxisbedingungen, denen die Wälzlager ausgesetzt sind. Dafür sorgen vier hydraulische Radialzylinder und vier Axialzylinder, die einzeln jeweils Kräfte von 1 beziehungsweise 1,5 MN erzeugen. Die Bewegungen können überlagert und hochdynamisch variiert werden – ganz so, wie der Wind hoch oben an den Rotoren weht. Während der Lagerbewegung erfassen die Sensoren Werte wie Temperatur, Druck, Drehmoment und Dehnung, die visualisiert, dokumentiert und ausgewertet werden. Rund 7 Mio. Euro hat Schaeffler in diese Anlage investiert.

CAE-Plattform soll mit weiteren Modulen ausgebaut werden

Für die nahe Zukunft planen die Verantwortlichen der Elektro-/Systemtechnik im Prüfanlagenbau, die Eplan-Plattform um die beiden Module Eplan Fluid (für die Fluidtechnik-Konstruktion) und Eplan Pro Panel (für den Schaltanlagenbau) zu erweitern. Damit geht die Verantwortung für die Planung der Fluidtechnik von der mechanischen Konstruktion auf die Elektrokonstruktion über. Für diese geänderte Form der Arbeitsteilung sprechen auch die Abläufe im Prüfanlagenbau: Die Elektroplaner müssen dann nicht manuell die Pläne nachzeichnen, die sie von den Kollegen erhalten, sondern können direkt auf der vorhandenen Plattform weiterarbeiten.

* Thomas Michels ist Produktmanager bei Eplan Software & Service in 40789 Monheim am Rhein

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CAE-Plattform soll mit weiteren Modulen ausgebaut werden