{"id":749,"date":"2021-02-15T16:31:19","date_gmt":"2021-02-15T16:31:19","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/?p=749"},"modified":"2024-05-03T09:23:48","modified_gmt":"2024-05-03T09:23:48","slug":"blogbeitrag-in-drei-teilen-auf-dem-weg-zum-blattlagertest-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/blogbeitrag-in-drei-teilen-auf-dem-weg-zum-blattlagertest-2\/dr-matthias-stammler","title":{"rendered":"Auf dem Weg zum Blattlagertest – Blogbeitrag in drei Teilen"},"content":{"rendered":"\n

Teil 2: Blattlager richtig schnell testen \u2013 vom Schreibtisch an den Pr\u00fcfstand.<\/p>\n\n\n\n

Im ersten Teil <\/a>sind unsere ersten Schritte auf dem Weg zu einem Blattlagertest beschrieben. Mitte 2013 haben wir die Projektskizze mit dem Namen HAPT \u2013 Highly Accelerated Pitch Bearing<\/a> Tests eingereicht. Insgesamt ging es um \u00fcber 10 Millionen Euro an F\u00f6rdermitteln in einem Projekt mit f\u00fcnf Jahren Laufzeit, und die Pr\u00fcfung unseres Projektplans dauerte entsprechend.<\/p>\n\n\n\n

Gleichzeitig fragte aber ein Hersteller von Windenergieanlagen bei uns an, um Blattlager zu testen. Die Firma hatte bereits bei uns Rotorbl\u00e4tter getestet. Um Blattlager zu testen, brauchten wir einen Platz f\u00fcr einen weiteren Pr\u00fcfstand. Unsere Rotorblatthallen waren damals der einzig m\u00f6gliche Standort. Beim Entwurf des Pr\u00fcfstands gingen wir davon aus, dass die realen Schnittstellen soweit wie m\u00f6glich erhalten bleiben mussten \u2013 Nabe, Blatt und Pitchantrieb wurden also von der Anlage \u00fcbernommen. Auch dieses Projekt brauchte einiges an Vorlaufzeit, aber im Oktober 2015 konnten wir den Blattlager-Pr\u00fcfstand BEAT2.1 in der 90m-Halle in Betrieb nehmen. Videos dazu gibt es hier<\/a> und hier<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

\"Pr\u00fcfstand
Pr\u00fcfstand BEAT2.1 \u00a9 Fraunhofer IWES\/Martina Buchholz<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Der Pr\u00fcfstand sollte keine Dauerl\u00e4ufe fahren, aber einige meiner Ideen zu Blattlagertests wurden in das Testprogramm des ersten Lagers \u00fcbernommen. Wir \u00fcberpr\u00fcften das Reibmoment, die statische Verformung und versuchten, den Schmierfilmaufbau mit Ultraschallsensoren zu \u00fcberwachen. Gerade bei der Schmierfilm\u00fcberwachung haben wir sehr viel dazugelernt – auch wenn wir noch keine direkt verwertbaren Ergebnisse erzeugen konnten. Einer der Fehler dabei war, dass Testprogramm zur Schmierfilmdickenmessung zu sehr an die existierenden Forschungsarbeiten anzulehnen \u2013 der Pitchantrieb f\u00fcr relativ kleine Bewegungen mit konstanter Amplitude. Diese waren wahrscheinlich gar nicht in der Lage, einen echten Schmierfilm zu erzeugen.<\/p>\n\n\n\n

Ein anderer unerwartet komplexer Punkt war die Reibmomentmessung. Das Reibmoment eines Lagers ist die wichtigste Gr\u00f6\u00dfe, um den Pitchantrieb einer WEA auszulegen. Der Antrieb am Pr\u00fcfstand war mit einer Drehmomentmesswelle ausger\u00fcstet. Diese Welle ma\u00df aber nicht direkt das Reibmoment, sondern das Moment des Pitchantriebs \u2013 die Unterschiede dazwischen sind immens. Der Antrieb drehte nicht nur das Lager, sondern auch das Blatt. Das Blatt hatte ungef\u00e4hr 12 Tonnen Gewicht und einen Schwerpunkt, der nicht exakt auf der Drehachse des Lagers lag \u2013 je nach Pitchposition ergab sich also ein zus\u00e4tzliches Moment, das wir ebenfalls in der Drehmomentmessung sahen. Um die Sache noch etwas komplizierter zu machen, verformte sich das Blatt auch noch in Abh\u00e4ngigkeit von Last und Pitchwinkel, sodass der Abstand des Schwerpunktes von der Drehachse nicht konstant war. Unser damaliges Messsystem erlaubte direkt das Einf\u00fcgen von Berechnungskan\u00e4len und auch schon die Formel, um den Schwerpunktseinfluss rauszurechnen \u2013 das Ergebnis: sehr viele Zeilen mit Formeln. Hinzu kam auch noch die Lasteinleitung selbst: Das Seil, \u00fcber das die Kraft \u00fcbertragen wurde, f\u00fchrte ebenfalls nicht durch die Drehachse des Antriebs, und sein oberer Angriffspunkt war ebenfalls vom Pitchwinkel und von der Last abh\u00e4ngig. Da wir das Seil au\u00dferdem benutzten, um den Lastwinkel zu variieren, gab es auch noch mehrere m\u00f6gliche Ausgangspositionen. Tagelanges Kopfzerbrechen und konstruktive Workshops halfen uns, diese Einfl\u00fcsse erfolgreich aus dem Reibemoment<\/a> herauszurechnen. <\/p>\n\n\n\n

Nach den ersten Lagertests auf dem Pr\u00fcfstand konnten wir die zentrale These f\u00fcr ein Dauerlaufprogramm \u00fcberpr\u00fcfen. Diese war: Man kann alle Zyklen, die prinzipiell sch\u00e4dlich sind, direkt hintereinander abfahren, um einen Testlauf zu beschleunigen. Um dies zu \u00fcberpr\u00fcfen, haben wir zwei Lager getestet. Eines fuhr 40.000 Zyklen mit konstanter Amplitude, das zweite fuhr ebenfalls 40.000 Zyklen, aber diese waren Teil von realen Pitchwinkelverl\u00e4ufen und deshalb h\u00e4ufig unterbrochen durch gr\u00f6\u00dfere Bewegungen. Anders gesagt: Der letzte Test f\u00fchrte zum blauen und roten Verlauf des Bildes in Teil I<\/a> zu diesem Thema.<\/p>\n\n\n\n

Wenn die These korrekt gewesen w\u00e4re, h\u00e4tten beide Lager nach dem Test exakt gleich ausgesehen, sie h\u00e4tten sichtbare Verschlei\u00dfmarken auf den Laufbahnen gehabt. Das Ergebnis hier: Ein Lager, dass wie fabrikneu aussah, und eines, das deutlichen Verschlei\u00df zeigte. Das Lager, dass die Zeitreihen der Windenergieanlage absolviert hatte, war komplett unbesch\u00e4digt. Das Ergebnis war sehr eindeutig und widerlegte die urspr\u00fcngliche These. Damit machte es auf einen Schlag sehr viele Forschungsarbeiten zu oszillierenden Lagern f\u00fcr unseren Anwendungsfall irrelevant. Die Abfolge von Zyklen war entscheidend f\u00fcr die Verschlei\u00dfentwicklung, und alle kritischen Zyklen direkt hintereinander abzufahren ist nicht repr\u00e4sentativ. <\/p>\n\n\n\n

Weil das Ergebnis aber so eindeutig war, gab es direkt neue Ansatzpunkte, und einer davon war das Konzept der Schutzzyklen. Werden kleinere Bewegungen durch l\u00e4ngere Bewegungen mit der richtigen Auslenkung und H\u00e4ufigkeit unterbrochen, entsteht kein Verschlei\u00df. Diese l\u00e4ngeren Bewegungen nennen wir Schutzzyklen. Die korrekte Wiedergabe von Schutzzyklen wurde dann eines der zentralen Konzepte f\u00fcr die sp\u00e4teren Dauerl\u00e4ufe.<\/p>\n\n\n\n

Mehr Informationen hier:<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Teil 1: Blattlager richtig schnell testen \u2013 aber wie?<\/a><\/p>\n\n\n\n

Teil 3: Schnelltests von Blattlagern \u2013 Der erste Dauerlauf<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Teil 2: Blattlager richtig schnell testen \u2013 vom Schreibtisch an den Pr\u00fcfstand. Im ersten Teil sind unsere ersten Schritte auf dem Weg zu einem Blattlagertest beschrieben. Mitte 2013 haben wir die Projektskizze mit dem Namen HAPT \u2013 Highly Accelerated Pitch…<\/p>\n","protected":false},"author":11,"featured_media":747,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[18],"tags":[76,12,77],"coauthors":[207],"class_list":["post-749","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-windforschung-kategorie","tag-beschleunigte-pruefung","tag-blattlager","tag-pruefmethode"],"acf":[],"yoast_head":"\nAuf dem Weg zum Blattlagertest - Blogbeitrag in drei Teilen<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Blattlager richtig schnell testen \u2013 vom Schreibtisch an den Pr\u00fcfstand. 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Seine Dissertation zum Thema \u2018Strategien f\u00fcr Dauertests von Rotorblattlagern\u2019 verteidigte er erfolgreich im Juni 2020.\",\"url\":\"https:\\\/\\\/websites.fraunhofer.de\\\/iwes-blog\\\/author\\\/dr-matthias-stammler\"}]}<\/script>\n<!-- \/ Yoast SEO Premium plugin. -->","yoast_head_json":{"title":"Auf dem Weg zum Blattlagertest - Blogbeitrag in drei Teilen","description":"Blattlager richtig schnell testen \u2013 vom Schreibtisch an den Pr\u00fcfstand. 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