RENKRENK
Windenergie

Gondelprüfstände

  1. 01Erweiterungsfähiges Multi-Motor-Antriebssystem bis zu 35 MW
  2. 025 DOF Belastungseinheit bis zu 113 MNm
  3. 03Prüfung der Netzkonformität
Gondelprüfstände

Unsere Technologien für Ihre Anforderungen

Gondelprüfstände von RENK werden zur Entwicklungsunterstützung und Qualitätssicherung eingesetzt und bestehen im Wesentlichen aus einem Antriebssystem sowie optional einer Windlastaufbringung und einem Netzsimulator.

Wesentlich für den Einsatz des Prüfstandes sind eine hohe Verfügbarkeit sowie die exakte Aufbringung und Überprüfung der erforderlichen Rotorlasten.

Unsere Gondelprüfstände sind z.B. für folgende Tests ausgelegt:

  • Dauerlauf- und Extrembelastungstests
  • Konformität der Produktionsziele
  • Vorhersagen der Lebensdauer/Gewährleistung
  • Zuverlässigkeitsvorhersagen
  • Stark beschleunigte Lebensdauertests (HALT)
  • Systemleistungstests
  • Bewertung von Leistungskurven und Wirkungsgraden
  • Überprüfung von Steuerungssystemen
  • Entwurfsüberprüfung und -validierung
  • Bauteilvalidierung und Konformitätsprüfung
  • Validierung von physikalischen und numerischen Modellen
  • Einhaltung der Netzanschlussbedingungen und Zertifizierung nach IEC 61400-21 und FGW TR3

Aufgrund der immer kürzer werdenden Entwicklungszeiten für Multi-Megawatt-Turbinen achten wir bei unseren Prüfständen auch auf spätere Nachrüstmöglichkeiten für zukünftige Aufgaben.

Da die Turbinensteuerung auch an das RDDS-Automatisierungssystem angebunden werden kann, sind RENK-Gondelprüfstände für volle HIL- und SIL-Funktionalität und Einmannbetrieb vorbereitet.

01 Erweiterungsfähiges Multi-Motor-Antriebssystem bis zu 35 MW

Erweiterungsfähiges Multi-Motor-Antriebssystem bis zu 35 MW 
(43 MNm Drehmoment)

Der Hauptantrieb eines Gondelprüfstandes ist das elektrische Antriebssystem, das alle statischen und dynamischen Rotationskräfte auf den Antriebsstrang des Prüflings überträgt. Dieses Antriebssystem hat ein sehr hohes Drehmoment und eine hohe Dynamik, um alle im Feld auftretenden Betriebsbedingungen zu simulieren. Zu diesem Zweck hat RENK ein mehrmotoriges Antriebssystem entwickelt, dessen Leistung (und damit Kosten) über die Anzahl der installierten Motoren angepasst werden kann. Darüber hinaus ergibt sich durch die Redundanz der Motoren eine hohe Zuverlässigkeit des Prüfsystems, die insbesondere für Langzeit-Ermüdungsversuche wichtig ist.

Merkmale und Möglichkeiten der RENK Mehrmotorenantriebe

RENK fertigt seit vielen Jahren erfolgreich Mehrmotorenantriebe und Generatoren für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen. Auf der DRIVETRAIN AND SYSTEM ENGINEERING CONFERENCE am 21. und 22. März 2023 in Aachen gaben unsere Experten einen Einblick in die Besonderheiten und Möglichkeiten eines solchen Mehrmotorenantriebs.

 

Laden Sie hier die gesamte Präsentation zu dieser Veranstaltung herunter:

CWD / DSEC 2023: Multi-Motor Drive Technology in the Multi-Meganewtonmeter-Range

02 5 DOF Belastungseinheit bis zu 113 Millionen Newtonmeter

5-Achsen-Windlastanlage mit bis zu 113 Millionen Nm Biegemoment

Im rauen Betrieb einer Windkraftanlage erzeugen ständig wechselnde Kräfte aus allen Richtungen dynamische 5DOF-Belastungen an der Antriebswelle der Turbine. Die Gesamtkraft dieser stürmischen Umgebung wird im Prüfstandsbetrieb durch die hydraulische Belastungseinheit (LAU) aufgebracht. Um diese Kräfte und Biegemomente zu erzeugen, favorisiert RENK eine hydrostatische Scheibe zur Lasteinleitung (D-LAU). Diese hydrostatische Scheibe ist direkt mit der Hauptwelle der Turbine verbunden und wird von dem mehrmotorigen Antriebssystem angetrieben. Hydraulische Aktuatoren übertragen die mehrachsigen Lasten über Gleitlagerelemente auf die rotierende Scheibe. Diese Konstruktion bringt nur minimale Eingriffe in das Gesamtsystem mit sich und erfüllt damit höchste Anforderungen an die Mess- und Regelgenauigkeit.

Das verwendete Gleitlager hat eine rechnerisch unendliche Lebensdauer und muss im Gegensatz zu Wälzlagern auch unter den anspruchsvollen dynamischen Lastkollektiven eines Gondelprüfstandes nicht erneuert werden.

03 Prüfung der Netzkonformität

Skalierbarer Netzsimulator für die Prüfung der Netzkonformität

Die wichtigste elektrische Schnittstelle der Windkraftanlage ist der Anschluss an das öffentliche Stromnetz. Für einfache Prüfanwendungen reicht es aus, den vom Prüfling erzeugten Strom zur Rekuperation in den Zwischenkreis des Prüfstandes zurückzuspeisen. Wenn jedoch auch diese Netzanbindung Gegenstand der Prüfungen ist, kann ein Netzsimulator integriert werden, um statische und dynamische Unregelmäßigkeiten im öffentlichen Netz (Oberschwingungen, Spannungsstörungen,...) zu simulieren und deren Auswirkungen auf das Verhalten der Windkraftanlage zu untersuchen.

04 Messung und Regelung

Einzigartige Mess- und Regelgenauigkeiten

Im dynamischen Betrieb weist die Messgenauigkeit des Prüfstands vom Prüfling bis zu den hydraulischen Aktuatoren aufgrund der langen Strecke erhebliche Verluste auf. Aus diesem Grund hat RENK einen mehrkanaligen Messflansch für sehr große Lasten entwickelt, der direkt an der Schnittstelle zur Hauptwelle des Prüflings positioniert wird. Mit diesem Messflansch können die aufgebrachten Kräfte in Echtzeit und verlustfrei während der Rotation erfasst und bei der Prüfstandssteuerung berücksichtigt werden. Dieser mehrachsige Messflansch ermöglicht in Verbindung mit der nahezu verlustfreien hydrostatischen Belastungseinrichtung einzigartige Mess- und Regelgenauigkeiten.

Merkmale

  • Prüfstand zum Testen von Onshore- und Offshore-Turbinen aller Größen, die derzeit in Betrieb und in der Entwicklung sind
  • Simulation aller aus der Windlast resultierenden Belastungen des Triebstrangs (6 DOF)
  • Mehrachsiger Messflansch
  • Elektrischer Regelkreis zur Rekuperation der Generatorleistung
  • Umfangreiche HIL/SIL-Fähigkeiten
  • Statische und dynamische Simulation aller Schwankungen des lokalen Stromnetzes
  • Einzigartige Mess- und Regelgenauigkeit
  • RENK RDDS Prüfstandsautomatisierung und Messdatenmanagement
Jonas Reicherter

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Jonas Reicherter
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