WEA-Lagerzentrum.NRW

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Motivation

Frühzeitige Wälzlagerschäden senken die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen (WEA) aufgrund von langen Stillstandzeiten sowie hohen Reparaturkosten. Derzeit existieren allerdings keine Methoden zur Qualifizierung von Wälzlagern, die die realen Belastungsverhältnisse an den Lagerstellen im WEA-Getriebe abbilden. Daher liegt in Forschung und Industrie derzeit ein bedeutender Fokus auf der Entwicklung von Maßnahmen zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Wälzlagern im WEA-Einsatz. Hierzu wurde in Nordrhein-Westfalen (NRW) das Lagerzentrum Windenergie gegründet, in dem Industrie und Forschung gemeinsam Wissen zur Entwicklung und Qualifizierung von Wälzlagerungen unter Einbezug der gesamten Wertschöpfungskette (Lager-, Getriebe und WEA-Hersteller) erarbeiten.

Weltweit einzigartige Prüfstände

Um originalgroße Wälzlager unter realen Betriebsbedingungen zu testen, wurden im Rahmen des Projektes WEA-Lagerzentrum.NRW zwei einzigartige Prototypen-Prüfstände aufgebaut, die unterschiedliche Stufen eines WEA Getriebes abbilden. Somit werden zum einen Wälzlager einer High-Speed-Shaft (HSS) Stufe und zum anderen Lager einer Planetenstufe unter neuartigen Testmethoden geprüft. Für die Qualifizierung der HSS- und Planetenradlager (PL) wurde der Bearing Robustness Test (BRT) entwickelt, mit dem die mechanischen Belastungen aus 6 Betriebsjahren in zeitgeraffter Form berücksichtigt werden. Im Hinblick auf die industrielle Anwendung wurde eine Testzeit von maximal 1.000 h definiert. Die Etablierung des BRT als Qualifizierungsmethode für Wälzlager verringert das Risiko eines Lagerausfalls im Feld und erhöht damit die Betriebszuverlässigkeit sowie die produzierte Strommenge.

Projektübersicht:

Das Vorgehen des Projektes WEA-Lagerzentrum.NRW ist in vier Phasen unterteilt. Die erste Phase Hardware Implementierung ist bereits abgeschlossen und umfasste den Aufbau und die Inbetriebnahme der beiden Prototypen-Prüfstände. In der zweiten Phase Testprozeduren wurde die BRT Prüfmethodik für die HSS- und Planetenlagerprüfstände entwickelt. Darauf aufbauend wird derzeit ein anwendungsspezifischer White Etching Cracks-Test (WEC-Test) zur Reproduktion von WEC und zur Qualifizierung WEC resistenter Wälzlager erarbeitet. Die entwickelten Testprozeduren werden derzeit in der dritten Phase Validierung auf den Prüfständen angewendet und validiert. Darüber hinaus werden in der Phase Optimierung versuchsbegleitend Simulationsmodelle zur Berechnung des Einflusses der Versuchsparameter auf die inneren Lastverteilungen der untersuchten Lager aufgebaut, um im Weiteren die Prüfstände und Versuchsparameter zu optimieren.

Unter der Beteiligung von WEA Herstellern sowie Zulieferern für Wälzlager und Getriebe werden die entwickelten Prüfstände und Testprozeduren nicht nur zu einer zuverlässigeren Energieversorgung beitragen, sondern auch die Vorreiterrolle NRWs im Bereich der WEA-Antriebstechnik festigen und ausbauen. Das Projektvolumen beläuft sich auf ca. 7,5 Mio. € und wird im Rahmen des Leitmarktwettbewerbs Energie-Umweltwirtschaft.NRW von der Landesregierung gefördert. Das Projekt startete im November 2016. Das Konsortium besteht aus geförderten und assoziierten Unternehmen der Windenergiebranche. Die Projektleitung liegt beim Chair for Wind Power Drives (CWD) der RWTH Aachen University.

Projektleitung:

Chair for Wind Power Drives
Campus-Boulevard 61
52074 Aachen

Laufzeit:

10.11.2016 - 09.09.2021

Verbundpartner: