{"id":243,"date":"2020-10-28T10:09:00","date_gmt":"2020-10-28T10:09:00","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/?p=243"},"modified":"2024-07-03T12:04:47","modified_gmt":"2024-07-03T12:04:47","slug":"it-starts-with-a-beat","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/it-starts-with-a-beat\/christian-broer","title":{"rendered":"It starts with a BEAT"},"content":{"rendered":"\n

Die Einsatzbedingungen f\u00fcr die Rotorblattlager von Windenergieanlagen unterscheiden sich ma\u00dfgeblich von den meisten industriellen Anwendungen. Dies f\u00fchrt beim Fraunhofer IWES zum Aufbau der weltweit umfangreichsten Pr\u00fcftechnik f\u00fcr Blattlager.
Ein Interview mit Christian Broer  <\/p>\n\n\n\n

Christian, worin bestand die Herausforderung bei Blattlagern in Windenergieanlagen?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Der Stand von Wissenschaft und Technik reicht nicht aus f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige, normenbasierte Auslegung von Blattlagern. Die Betriebsweise ist zu weit entfernt von bekannten Anwendungen. Das ist uns vor Jahren klargeworden (BLOG Auf dem Weg zum Blattlagertest Matthias Stammler Teil 1<\/a>). Mit dem zu erwartenden Wachstum der Anlagen konnte die Unsicherheit der Auslegung nur zu mehr Problemen f\u00fchren. Wie soll denn so die Energiewende funktionieren, fragten wir uns. Darum haben wir nach Ans\u00e4tzen gesucht, um die Situation der Auslegung zu verbessern, indem wir etwa f\u00fcr mehr Erkenntnisse sorgen. Ein Teil davon ist der Aufbau von Pr\u00fcfmethoden und -technik, um den zuverl\u00e4ssigen Betrieb der Blattlager zu erm\u00f6glichen. <\/p>\n\n\n\n

Wie sieht diese Pr\u00fcftechnik konkret aus?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Betrachtet man die Einbausituation von heutigen Blattlagern, ist es essentiell, die Anbauteile \u2013 Rotornabe und Rotorblatt \u2013 zu ber\u00fccksichtigen. Den ersten Pr\u00fcfaufbau haben wir mit und f\u00fcr Senvion im Originalma\u00dfstab mit Nabe und Blatt realisiert.  Auch wenn wir hier wirklich gute Erkenntnisse gewinnen konnten, wollten wir im n\u00e4chsten Schritt grundlegender und unabh\u00e4ngiger von Komponenten eines einzelnen Herstellers werden. <\/p>\n\n\n\n

Was ist aus dem ersten Lagerpr\u00fcfstand geworden?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Den BEAT2.1 hatten wir nach den Messkampagnen mit Senvion wieder zur\u00fcckgebaut, da wir von dem Testkonzept nicht mehr \u00fcberzeugt waren. Die Unabh\u00e4ngigkeit von realem Blatt und realer Nabe im Test verschafft uns Flexibilit\u00e4t bei den Pr\u00fcfauftr\u00e4gen. Nicht jeder Kunde kann oder m\u00f6chte die passende Nabe und das passende Blatt beistellen. Zudem ben\u00f6tigen wir wesentlich weniger Platz. Ein \u00e4hnliches Konzept zum BEAT2.1 haben inzwischen Branchenkollegen in Lippstadt unter freiem Himmel aufgebaut, allerdings deutlich gr\u00f6\u00dfer. Es l\u00e4sst sich nicht nur bei Google Maps <\/a>bestaunen.<\/p>\n\n\n\n

Was waren denn eure n\u00e4chsten Schritte? <\/em><\/p>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst haben wir unseren zweiten Blattlagerpr\u00fcfstand errichtet, der genau auf die wesentlichen Anbauteile des Lagers \u2013 Blatt und Nabe \u2013 verzichten kann. Die notwendigen Eigenschaften von Blatt und Nabe bilden wir individuell nach und k\u00f6nnen somit reale Testbedingungen f\u00fcr Lager mit bis zu 6,5 m Durchmesser erzeugen. Somit k\u00f6nnen wir etwa eine mehrmonatige, beschleunigte Dauerpr\u00fcfung mit wenig Platzbedarf realisieren. <\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr unsere Lagerpr\u00fcfungen haben wir auch schnell einen Namen gefunden: BEAT<\/strong>! Bearing Endurance and Acceptance Test. Zur Unterscheidung erg\u00e4nzen wir die Dimension und eine laufende Nummer. BEAT6.1 bedeutet also 6 m Lagerdurchmesser und Pr\u00fcfstand Nr. 1 in seiner Dimension. <\/p>\n\n\n\n

Schauen wir uns den BEAT6.1 genauer an. Was kann er?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Wir pr\u00fcfen mit dem BEAT6.1 verschiedene W\u00e4lzlager f\u00fcr eine 7,5 MW Windenergieanlage, um Erkenntnisse zu den Sch\u00e4digungen im realen Betrieb zu erlangen. Da wir keine Geduld hatten einen 20-j\u00e4hrigen Dauertest durchlaufen zu lassen, haben wir ein beschleunigtes Pr\u00fcfprogramm entwickelt, dass diese Zeit in 4 Monaten abbildet. Matthias Stammler<\/a> hat dies in seiner Dissertation untersucht. Die Pr\u00fcflinge sind mit gut 100.000 EUR pro St\u00fcck jedoch zu wertvoll f\u00fcr die statistische Absicherung der Versuche, denn daf\u00fcr br\u00e4uchte man eben viele Pr\u00fcflinge. Kundenlager f\u00fcr Prototypen-WEA sind auf dem 6.1er auch schon gelaufen. (www.iwes.fraunhofer.de\/de\/forschungsprojekte\/aktuelle-projekte\/hapt.html<\/a>)<\/p>\n\n\n\n

Wie sichert ihr denn die Forschungsergebnisse stattdessen ab?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Daf\u00fcr ist der BEAT0.1 entstanden, ein Tischger\u00e4t f\u00fcr 7220er Lager. Hierf\u00fcr skalieren wir die Lasten und k\u00f6nnen so auch hohe St\u00fcckzahlen pr\u00fcfen. F\u00fcr die wissenschaftliche Absicherung der Ergebnisse ist das von Bedeutung. Auch k\u00f6nnen wir damit einzelnen Sondersituationen auf den Grund gehen oder einfach mal eine Testmatrix mit verschiedenen Lastszenarien durchlaufen. Allerdings verlieren wir mit diesen kleinen Lagern typische und wichtige Eigenschaften eines Gro\u00dflagers. <\/p>\n\n\n\n

Aktuell unternehmen wir daher noch einen weiteren Schritt, um die reale Pr\u00fcfsituation des BEAT6.1 mit einer gr\u00f6\u00dferen Zahl an Pr\u00fcfungen zu kombinieren. Dazu entsteht der \u201ekleine Bruder\u201c des BEAT6.1 als BEAT1.1 (www.iwes.fraunhofer.de\/de\/forschungsprojekte\/aktuelle-projekte\/ibac.html<\/a>). Die Pr\u00fcfmatrix umfasst 120 Lager: klein genug um statistische abgesicherte Ergebnisse zu bekommen und gerade noch gro\u00df genug, um die Eigenschaften von Gro\u00dflagern abzubilden. Inhaltliche Fragestellungen zu Condition Monitoring und Regelungskonzepten kommen hier hinzu. <\/p>\n\n\n\n

Habt ihr noch mehr neue Themen?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Neben der Abbildung und Abpr\u00fcfung der realen Betriebssituation der Blattlager forschen wir auch nach weiteren Erkenntnissen mit Prinzippr\u00fcfungen. Wir wollen Sch\u00e4digungsmechanismen und definierte Betriebssituationen getrennt und mit einem wissenschaftlichen Fokus angehen. Neben der Sch\u00e4digung durch Verschlei\u00df wird f\u00fcr die Lebensdauer von Blattlagern auch die W\u00e4lzkontakterm\u00fcdung relevanter. Daf\u00fcr haben wir die Pr\u00fcfmethode und den korrespondierenden Laufbahnpr\u00fcfstand mit axialer, hydraulischer Lasteinleitung entworfen: Der BEAT2.2 wird aktuell in Betrieb genommen. Mit dem BEAT0.2 entsteht ein Zwilling zum 0.1er und erh\u00f6ht damit die Pr\u00fcfkapazit\u00e4t. Der BEAT0.3 bekommt mit einer dynamischen Regelung zur axialen Lastsuperposition eine technische Erweiterung. Hier wird es um Verbesserungen im Betrieb von W\u00e4lzlager in WEA-Getrieben gehen. <\/p>\n\n\n\n

Im Grunde klingt das nach einer erfolgreichen Pr\u00fcfstands-Baureihe?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Pr\u00fcfst\u00e4nde sind f\u00fcr uns eindrucksvolle, individuelle Werkzeuge, um wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen sowie Bauteile und Verfahren zu validieren. Der Clou liegt in den individuellen Testmethoden etwa zur Beschleunigung, Skalierung, Hervorhebung oder Verhinderung eines Sch\u00e4digungsmechanismus. Dahinter steht ein super engagiertes Team vielf\u00e4ltiger Fachrichtungen: Regelungstechnik, Tribologie, Lastenrechnung und Simulation, Maschinenbau und Automatisierung, Handwerk und Projektmanagement. Gemeinsam wollen wir die Zuverl\u00e4ssigkeit der Energienutzung aus dem Wind bef\u00f6rdern und damit die gesellschaftlichen Kosten f\u00fcr die Energiewende beeinflussen. <\/p>\n\n\n\n

Zu guter Letzt: Wo sind die Pr\u00fcfinfrastruktur und das Team angesiedelt?<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die sechs Pr\u00fcfst\u00e4nde und das Kern-Team sind am Institutsstandort im Large Bearing Laboratory in Hamburg-Bergedorf<\/a> beheimatet. Die Hansestadt hat uns bei der Standortwahl sehr unterst\u00fctzt. <\/p>\n\n\n\n

Vielen Dank f\u00fcr das Gespr\u00e4ch, Christian!<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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