Dynamische Prüfstände|Blattlagertest

Rotorblattlager von Windenergieanlagen (WEA) werden unter für Wälzlager ungünstigen Bedingungen betrieben. Bei Stillstand oder bei geringer Drehzahl müssen hohe Biegemomente vom Lager aufgenommen werden, das sich zudem in einer relativ nachgiebigen Anschlusskonstruktion befindet. Typische Normen für die Berechnung von Lagerlebensdauern wie die ISO 281 können nicht angewendet werden, und die erfahrungsbasierte Auslegung der Lager stößt durch neue Lagerbauarten und Betriebsweisen wie Individual Pitch Control (IPC) an ihre Grenzen. Die Schadensmechanismen im Lager sind von diversen Einflussfaktoren abhängig, die sich außerdem je nach konkretem Lager und Schmiermittel unterschiedlich auswirken.

Prüfung von Lagern

In dieser Situation kann der Einsatz von Blattlagern in WEA nur durch eine möglichst realitätsnahe Prüfung abgesichert werden. Das Fraunhofer IWES hat hierzu in Zusammenarbeit mit der Senvion GmbH einen Blattlagerprüfstand aufgebaut, auf dem der komplette Verbund Nabe – Blattlager – Blatt geprüft wird. Durch diesen Aufbau sind alle maßgeblichen Schnittstellen realitätsnah abgebildet. Am Rotorblatt kann ein maximales Biegemoment von 15 MNm erzeugt werden, dieses Moment kann in Flapwise- und Edgewise-Belastung aufgeteilt werden. Zusätzliche Lasthebel an den freien Blattlagerflanschen sorgen für eine realistische Verformung der Nabe am untersuchten Blattlager. Pitchbewegungen mit Amplituden von bis zu 5° können unter Last ausgeführt werden. Der Prüfstand ist mit 400 Messkanälen ausgerüstet und kann zusätzlich hochfrequente Systeme zur Vibrations- und Schmierfilmdickenüberwachung aufnehmen.

Prüfziele

Die Prüfstrategie des Fraunhofer IWES ist prinzipiell unterteilt in eine Funktions- und eine Dauerprüfung. Während der Funktionsprüfung werden dominierende Schadensmechanismen im Lager bestimmt. Diese Schadensmechanismen bestimmen das Programm der anschließenden gerafften Lebensdauerprüfung. Die Aufstellung des Testprogramms, ausgehend von den Zeitreihen der Lastsimulation, wird ebenfalls vom Fraunhofer IWES übernommen. Eine umfangreiche Datenanalyse erlaubt dabei die Beschleunigung bzw. Raffung der Testdauer auf Laufzeiten, die innerhalb der Entwicklung einer WEA vertretbar sind.

Verwendung für andere Kunden

Der Prüfstand steht, ohne die Beistellteile der Senvion GmbH, der Öffentlichkeit zur Verfügung. Für den Test von Nabe – Blattlager– Rotorblatt – Zusammenbauten kann der Prüfstand direkt verwendet werden, für den Test einzelner Lager kann das Fraunhofer IWES entsprechende Beistellteile anfertigen lassen.