Algemeen
Fraunhofer IWES testbank
De nieuwe testbank voor grote lagers voor offshore windturbines (foto's: Jan Brandes).

Het Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) heeft in Hamburg een testbank voor groge lagers in gebruik genomen. Op de testbank kunnen rotorbladlagers tot 6,5 m diameter langdurig worden beproefd. Zowel fabrikanten als exploitanten kunnen gebruik maken van de installatie.

Met behulp van versnelde testen kan in zes maanden het gebruik van twintig jaar in de praktijk worden nagebootst. Hierdoor kan de betrouwbaarheid van grote rollagers worden verbeerd en kan de weg worden bereid voor nieuwe berekeningsmethoden en ontwerpen. Op de testbank kan bovendien de validatie van een lager lang voor zijn eerste toepassing op een windturbine plaatsen. Het doel is de ontwikkelingskosten te verlagen en verlies van inkomsten te verminderen.

Testbank

Het geluid van zeven hydraulische cilinders voor het dynamisch uitoefenen van de last doet al vermoeden welke kracht ze op het lager overbrengen. Daarmee bootsen ze in de laboratoriumtesten de beweging van de rotorbladen en het draaien van de rotor van een windturbine in de praktijk na.

Dat gebeurt inclusief alle continue wisselingen in belasting, die voor het rollager een enorme belasting vormen. De cyclus van de hoofdbesturing duurt een milliseconde, dat komt overeen met de snelheid van de impulsen in het menselijk zenuwstelsel.

De fase van de inbedrijfstelling was voor alle betrokkenen spannend. In deze fase manifesteert zich immers het ontwikkelingswerk van de laatste vijf jaar en wordt zichtbaar hoe goed de veiligheidssystemen en de componenten reageren.

Problematiek

Uitval vóór het einde van de berekende vermoeiingslevensduur is bij rollagers aan windenergie-installaties niet ongewoon. Voor oscillerende rollagers, zoals die worden gebruikt voor de lagering van de rotorbladen, eisen de certificeringsinstanties momenteel geen levensduurberekening. Actuele methoden leiden tot resultaten met beperkte geldigheid.

De wetenschappers aan het Fraunhofer-IWES willen een nieuw fundament leggen. Met een beter begrip van het schadeverloop in een vroeg stadium kunnen ontwerpen worden gemodificeerd, berekeningsmethoden getest en het risico op uitval worden verminderd. Het vergelijken van simulatie- en meetdata maakt een gedetailleerde berekening van de vermoeiingslevensduur mogelijk. Daarbij worden niet alleen het lager als geheel maar ook afzonderlijke loopvlakken berekend om exacte uitspraken te kunnen doen.

Inbedrijfname

De inbedrijfname van de totale testbank gebeurt met ingenieursbureau IDOM dat het geheel turn-key opleverde. Het bedrijf heeft de laatste anderhalf jaar nauw samengewerkt met IWES. De testbank geldt als een mijlpaal oor het toekomstig beproeven van nieuwe lagers voor offshore windenergie-installaties. De testbank maakt zeer hoge statische en dynamische belastingen mogelijk, gekoppeld aan een hoge nauwkeurigheid en precieze emulatie van de werkelijke bedrijfscondities.

In de controlekamer worden de belastingscenario’s voor de test bewaakt.

Vanaf de ontwikkeling van het concept via simulatie, engineering, testen en uiteindelijk diagnose dekt het portfolio van IWES de complete levenscyclus van een groot rollager af. Behalve de BEAT 6.1 testbank beschikt het instituut nog over andere testbanken voor lager voor rotorbladen en voor hoofdlagers en over kleinere opstellingen voor fundamentele testen en voor grotere aantallen.

Levensduurtesten

De eerste proefstukken wegen ieder zo’n 9500 kg en behoren tot het onderzoeksproject HAPT (Highly Accelerated Pitch Bearing Test). Het gaat om acht lagers met en nominale diameter van 5 m die nog tot de zomer van 2021 aan functionele en levensduurtest worden onderworpen. Daarin worden samen met het Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) van de Leibniz Universität Hannover en de IMO Unternehmensgruppe methoden voor versnelde beproeving van rotorbladlagers ontwikkeld.

Het ‘ Large Bearing Laboratory (LBL) op de locatie Hamburg van IWES bundelt activiteiten en breide deze uit met experimentele testmogelijkheden voor lagers voor windturbines van de volgende generatie. De testbank breidt het portfolio van validatiemogelijkheden van het instituut uit, waarmee het producenten van installaties en componenten helpt verdere of nieuwe ontwikkelingen vóór introductie op de markt te valideren.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven