Lasteinleitung für Lagerprüfstand in Betrieb genommen

Beim Aufbau eines Prüfstandes für Rotorblattlager mit bis zu 6,5 Metern Durchmesser hat das Fraunhofer IWES einen wichtigen Meilenstein erreicht: Zylinder und Mechanik für die Einleitung realer Windlasten mit bis zu 50 MNm sind installiert und in Bewegung.

Damit bleiben die Wissenschaftler in ihrem Zeitplan, der eine Inbetriebnahme des gesamten Prüfstandes Ende des Jahres vorsieht. Die Validierung eines Lagers lässt sich dann ohne Feldmesskampagne komplett und wiederholbar im Labor durchführen. Dadurch können Hersteller die Zeit für die Markteinführung neuer Konstruktionen spürbar verkürzen und die Zuverlässigkeit ihrer Produkte erhöhen.

In Windenergieanlagen sind Wälzlager deutlich höheren Belastungen ausgesetzt als in anderen industriellen Anwendungen: ständige Lastwechsel, variierende Drehzahlen und Schnittstellen mit komplexen Steifigkeitsprofilen führen dazu, dass sie häufiger Schaden nehmen oder sogar ausfallen.

Fraunhofer Forscher wollen die Auslegungsmethoden weiter verbessern und das Ausfallrisiko reduzieren – zugunsten eines wirtschaftlicheren Anlagenbetriebs. Die Basis dafür sollen Tests zu Verschleiß, Ermüdung und Funktion auf dem neuen Prüfstand BEAT6.1 (Bearing Endurance and Acceptance Test rig) am Standort Hamburg liefern.

Die ersten Prüflinge wurden bereits installiert: Zwei zweireihige Vierpunktlager von fünf Metern Durchmesser und einem Gewicht von 10 Tonnen sind dort liegend eingespannt und werden im Rahmen des Forschungsprojektes HAPT (Highly Accelerated Pitch Bearing Test) Inbetriebnahme- und Funktionstests durchlaufen.

„Die sechs Zylinder der Lasteinleitung wurden erfolgreich in Betrieb genommen und haben die gut
150 t schwere Lastplattform in Bewegung versetzt. Damit sind wir der Inbetriebnahme des Prüfstandes ein großes Stück nähergekommen“, berichtet Abteilungsleiter Dipl.-Ing. Christian Broer.

Der nächste Schritt ist nun, das Zusammenspiel der Zylinder mit dynamischen Lasten in sechs Freiheitsgraden abzustimmen. Jeder Zylinder kann eine Kraft von 3,4 MN (~340 Tonnen) erzeugen. Dies soll bis Ende Oktober erfolgen. Generalbeauftragter ist die Firma IDOM, die für das Fraunhofer IWES bereits die Krafteinleitung für den Gondelprüfstand in Bremerhaven realisiert hat.

“Mit den Prüfungen im HAPT-Projekt können wir die Forschungsarbeit der letzten fünf Jahre in die Praxis umsetzen und erstmals Blattlager einem echten, beschleunigten Dauerlauf aussetzen. Damit ist es möglich, die Lager vor Installation auf der Windenergieanlage für die komplette Betriebsdauer zu prüfen“, berichtet Senior Engineer Dipl.-Ing. Matthias Stammler.

Der Lagerprüfstand BEAT6.1 wird zunächst mit Prüfaufträgen aus einem öffentlichen Projekt ausgelastet, steht danach aber allen Interessierten offen. Erste Anfragen aus der Industrie belegen, dass Bedarf an solchen Prüfungen besteht.

Für Dauerlaufprüfungen von Lagern von Anlagen bis zu 10 MW werden über eine komplexe Datenanalyse Zeitreihen erzeugt, die unterschiedliche Schadensmechanismen nachbilden. Der Prüfstand erweitert das Portfolio von Validierungsleistungen des Fraunhofer IWES, das Anlagen- und Komponentenhersteller dabei unterstützt, Weiter- oder Neuentwicklungen vor der Markteinführung abzusichern.

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