Dy-Rex: Dynamische Regelung einer axialen Lastsuperposition bei Wälzlagerungen in Triebsträngen von Windenergieanlagen

Auf einen Blick

• Lager in den Getrieben von Windenergieanlagen sind hoch beansprucht und fallen oft vor Ende der berechneten Lebensdauer der Anlage aus.
• Grund sind die wechselhaften Betriebsbedingungen, die eine durchgehende optimale Schmierung der Lager erschweren und so Schäden provozieren.
• Das Fraunhofer IWES entwickelt im Forschungsprojekt Dy-Rex dynamische Regelungsstrategien, die mit Hilfe von Superlastpositionen schadensprovozierende Betriebszustände verhindern.

Herausforderung

Lager in Getrieben von Windenergieanlagen sind schwierigen Betriebsbedingungen unterworfen. Schnelle Last- und Geschwindigkeitswechsel, die von variierenden Windbedingungen, Starten oder Stoppen verursacht werden, beeinflussen das Schlupfverhalten der Wälzkörper und den Schmierfilm, der die Wälzkörper trennt. Schäden wie so genannte „white etching cracks“ entstehen und führen dazu, dass die Lager häufig vor Ende der berechneten Lebendauer ausfallen. Für Betreiber von Windparks bedeutet das Stillstandszeiten und teure Reparaturen.

Lösung

Das Forschungsprojekt Dy-Rex des Fraunhofer IWES greift dieses Problem auf und untersucht die Frage, wie für Lager bessere Betriebssituationen geschaffen werden können. Dy-Rex konzentriert sich dabei auf die Last, da die Drehzahl des Getriebes von den Windbedingungen abhängt und nicht beeinflusst werden kann. Da auch die äußere Last windabhängig ist, verfolgen die Forschenden den Ansatz, mit Hilfe eines Aktuators eine zusätzliche Last, eine Lastsuperposition, aufzubringen. Sie kann über das Verringern oder Erhöhen der Vorspannung die Schmierungsbedingungen im Lager positiv beeinflussen und so schadensprovozierende Betriebszustände verhindern.

Mehrwert

Ziel ist, mithilfe von Mehrkörpersimulationen und Tests im institutseigenen Prüfstand Grundlagen zu erarbeiten, die für die schädigungs-mindernde, dynamische Regelung einer Lastsuperposition für Lager in Getrieben von Windenergieanlagen notwendig sind. Auf Basis dieser Grundlagen wird es möglich, Regelstrategien zu entwickeln, die Lagerschäden vermeiden können.