Drehmomentmessung in MNm range

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Übersicht

Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die Gewährleistung der Rückführbarkeit für Drehmomentmessungen im MNm Bereich für WEA-Systemprüfstände. Eine solche Entwicklung wird die Windenergiebranche durch deutlich verbesserte Testbedingungen unterstützen. Im Rahmen dieses Projektes werden Informationen zu den bestehenden WEA-Systemprüfständen gesammelt, Einflüsse der multiaxialen Belastung auf die Drehmomentmessung untersucht und neuartige rückführbare Kalibrierungsmethoden entwickelt.

Motivation

Auf der Grundlage der EU-Richtlinie 2009/28/EC Artikel 3 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 23. April 2009 „Verbindliche nationale Gesamtziele und Maßnahmen auf dem Gebiet der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen“ haben alle europäischen Länder nationale Gesamtziele für die Nutzung von erneuerbaren Energiequellen festgelegt. Onshore und Offshore-Windenergie ist für die meisten Länder ein wichtiger Bestandteil des neuen Energiemixes. Insbesondere sind die Offshore-WEA in der Lage, eine vorhersehbare und stabile Energieerzeugung bereitzustellen, die letztendlich als Teil der Grundlast im Stromnetz verwendet werden kann. Zu diesem Zweck ist eine höchst zuverlässige Stromproduktion von großer Bedeutung. Der wachsende Markt im Bereich der Windenergie führte bereits zum Bau von mehreren WEA-Systemprüfständen zur Unterstützung der Entwicklung von Windenergieanlagen. Die vorhandenen WEA-Systemprüfstände sind für den Multi-MW-Leistungsbereich ausgelegt. Allerdings ist es derzeit nicht möglich, Drehmomentsensoren in diesem Messbereich zu kalibrieren. Der größte standardisierte Prüfstand für die Drehmomentkalibrierung am PTB in Deutschland ist für ein maximales Drehmoment von 1,1 MNm ausgelegt. Die Rückführbarkeit von Drehmomentmessungen ist wichtig, um in der Lage zu sein, zuverlässig die Qualität der Messungen und damit die Qualität des Prüflings, in diesem Fall meistens WEA, zu überprüfen. WEA-Systemtests sind erforderlich, um das Betriebsverhalten einer WEA während ihrer Lebensdauer vorhersagen zu können. Dazu kommt, dass ein Wachstum der Leistung von WEA von derzeit 6 MW auf 20 MW bis zum Jahr 2050 vorhergesagt wird. Umfangreiche Versuche mit WEA-Prototypen werden eine erfolgreiche Entwicklung mit hoher Zuverlässigkeit gewährleisten. Aus diesem Grund wird im Rahmen des Projektes eine Kalibrierungsprozedur für Drehmomente über 1,1 MNm entwickelt.

Ziele

Die spezifischen wissenschaftlichen und technologischen Ziele des Projekts sind:

Überprüfung der bestehenden WEA-Systemprüfstände und deren Randbedingungen. Unteranderem werden der Lastbereich und die Prüfstandsabmessungen zusammengefasst sowie bestehende Methoden der Drehmomentmessung, Kalibrierung und erreichte Messgenauigkeiten betrachtet. (AP1)
Entwicklung neuartiger rückführbarer Kalibrierungsmethoden zur Drehmomentmessung für Bereiche über 1 MNm. Um einen universellen Einsatz von Kalibrierungsmethoden zu ermöglichen, wird ein vereinheitlichter Ansatz für beliebige WEA-Systemprüfstände angewendet. Zwei verschiedene Ansätze werden im Projekt verfolgt: ein kommerzieller Drehmomentsensor wird für den MNm Bereich mit einem Extrapolationsverfahren verwendet (AP2). Ein Reaktionssensor (Kraft-Hebel-System) wird entwickelt, um den MNm-Bereich direkt zu erreichen. (AP4)
Untersuchung der Auswirkung mehrachsiger Belastungen auf die Drehmomentmessung. Insbesondere werden parasitäre Effekte im Falle von einer 6-Komponenten-Belastung (3 Kräfte, 2 Biegemomente, 1 Drehmoment), die in großen WEA-Systemprüfständen auftreten, untersucht, um die Auswirkungen auf die Drehmomentmessung zu beschreiben. (AP3)
Entwicklung einer Kalibrierungsmethode für WEA-Systemprüfstände. Die Kalibrierungsmethode wird die Rückführbarkeit von Drehmomentmessungen bis zu 20 MNm ermöglichen. (AP5)

Offizielle Projektseite

Laufzeit:

01.09.2015 - 30-08.2018

Assoziierte Projektparter: