“Zuverlässigkeit - Made by Schaeffler” auf der WindEnergy Hamburg

Die Windkraftindustrie hat sich mit ausgereiften Technologien etabliert, Effizienz und Zuverlässigkeit werden im Detail optimiert: Bauraum und Gewicht müssen eingespart werden, die Komponenten müssen mehr leisten und im Betrieb zuverlässig den steigenden Anforderungen standhalten. Wie das geht? Schaeffler führt es vor, auf der WindEnergy in Hamburg, Halle B5, Stand B5.211.

Kompaktes Lagerdesign für maximale Bauraumnutzung, immer weiter gesteigerte Zuverlässigkeit der Lager für eine hohe Anlagenverfügbarkeit und digitale Services für vorausschauende Instandhaltungsplanung sind nur einige der Themen, die Schaeffler auf der WindEnergy in Hamburg in Halle B5, Stand B5.211 veranschaulichen wird. Als einer der weltweit führenden Wälzlagerhersteller produziert Schaeffler seit über 30 Jahren Lagerungen für Windkraftanlagen und arbeitet über die gesamte Prozesskette bis zur Serienproduktion eng mit Kunden und Lieferanten zusammen. Durch die intelligente Anwendung verschiedener Entwicklungstools und -methoden, z.B. FEA, Dynamische Simulation, abgestimmte Validierungsversuche und die Betrachtung des gesamten Antriebsstranges wird das Systemverständnis immer weiter ausgebaut. So entstehen kontinuierlich weiterentwickelte und abgestimmte Lösungen für jede Windkraftanlage.

FAG-Pendelrollenlager: optimiert für die Rotorwelle

Auf die Lagerung der Rotorwelle wirken die Kräfte des Windes ganz unmittelbar. Schaeffler hat seine Pendelrollenlager deshalb durch ein ganzes Maßnahmenpaket optimiert. Das Ergebnis sind für den Einsatz als Festlager optimierte Pendelrollenlager, deren Mikro- und Makrogeometrie überarbeitet wurde. Einen noch weiterführenden Schritt hin zu mehr Robustheit, insbesondere durch die Reduzierung des Verschleißes, stellt die Entwicklung eines asymmetrischen Pendelrollenlagers dar. Es erhöht die axiale Tragfähigkeit und reduziert gleichzeitig Schwingungen im Antriebsstrang. Grund dafür ist das asymmetrische Lager-Design mit einem höheren Druckwinkel auf der axial belasteten Lagerreihe und einem flacheren Druckwinkel auf der hauptsächlich radial belasteten Lagerreihe.

FAG-Flanschlagereinheit: kompakt und einfach zu montieren

Für Momentenlagerkonzepte zur Lagerung des Rotors stellt Schaeffler eine kompakte Flanschlagereinheit vor: Abgedichtet und befettet wird die bauraumsparende und vormontierte Rotorlagereinheit sowohl am Innen-, als auch am Außenring angeflanscht. Die zweireihige Kegelrollenlagereinheit nimmt alle Kräfte und Momente auf und ermöglicht so ein kompaktes Triebstrangdesign. Zur Entwicklung dieser Flanschlagereinheit hat „Astraios“ beigetragen: Die Erkenntnisse aus Prüfläufen der letzten fünf Jahre auf diesem Schaeffler-eigenen Großlagerprüfstand wurden eng mit der Simulation und Berechnung der Lagereinheit abgestimmt. Das daraus resultierende Systemwissen wird ständig zur Optimierung der Komponenten und Technologie genutzt, um unseren Kunden eine optimale Lösung anbieten zu können. Hierbei setzt Schaeffler verstärkt auf moderne Wärmebehandlungsverfahren.

High-Capacity im Getriebe: höhere Tragzahl bei weniger Reibung

Die Planetenradlagerung ist eine äußerst anspruchsvolle Lagerstelle. Hier treten hohe radiale Lasten auf, die bei begrenztem Bauraum und vergleichsweise dünnwandigen Planetenrädern vom Lager aufgenommen werden müssen. Das schafft das High-Capacity-Zylinderrollenlager der Marke FAG. Besonders als Direktlagerung ermöglicht es eine wesentlich bessere Bauraumausnutzung als eine vergleichbare Standardlagerung.

White Etching Cracks: gefürchtet, aber vermeidbar

Ein Phänomen, das die Zuverlässigkeit von Lagern negativ beeinflusst, sind die so genannten „White Etching Cracks“ (WEC). Für eine effiziente und wirtschaftliche Reduktion dieser Gefügeveränderungen im Werkstoff härtet Schaeffler die Lager durch und beschichtet Ringe und Wälzkörper mit Durotect B. Bei mehr als 750.000 solcher Lager, die seit 2005 von Schaeffler für den Einsatz in von WEC betroffenen Lagerpositionen produziert und geliefert wurden, traten Schäden durch WEC in weniger als 0,01 Prozent auf. Schaeffler konnte als erster Lagerhersteller die gefürchteten WEC-Schäden auf einem Prüfstand reproduzieren und wird auch weiterhin die Ursachen erforschen, um geeignete Gegenmaßnahmen zu entwickeln.

Durch umfangreiche Feldstatistik belegt: Für eine effiziente und wirtschaftliche Reduktion von WEC-Schäden empfiehlt Schaeffler das Durchhärten der Lager in Kombination mit dem Beschichten der Ringe und Wälzkörper mit Durotect B.

Zustandsüberwachung spricht Klartext

Die neuen digitalen Services von Schaeffler sind nun auch für Windkraftanlagen verfügbar. Mit modularer Sensorik im Triebstrang, speziell angepasst für niedrige Frequenzen, werden zum Beispiel mittels Schwingungsmessung Zustandsinformationen im Betrieb erhoben und in Echtzeit verarbeitet. Mit dem digitalen Service „Automatisierte Wälzlagerdiagnose“ kann der Betreiber bzw. Instandhalter weltweit via Internet-Verbindung den Zustand der einzelnen Lager und auch ganzer Aggregate überwachen. So erhält er eine Klartextmeldung über das analysierte Schadensbild und kann per Fernanalyse auf die Unterstützung der Experten bei Schaeffler zurückgreifen.

Das Condition Monitoring System ermöglicht Betreibern und Instandhaltern, weltweit via Internet-Verbindung den Zustand einzelner Lager und auch ganzer Aggregate zu überwachen und Instandhaltungsmaßnahmen vorausschauend zu planen.

Berechnung der Restlaufzeit

Darüber hinaus stellt Schaeffler ein Konzept zur Berechnung der nominellen Restlaufzeit von Wälzlagern auf Basis von realen Lastkollektiven vor. Kennt der Windpark-Betreiber zu jedem Zeitpunkt die Restlaufzeit jedes Lagers in allen Anlagen, kann er Instandhaltungsmaßnahmen bündeln, terminlich steuern und damit die „Cost of Energy“ günstig beeinflussen. Werden die Daten an die Schaeffler-Cloud weitergegeben, stehen ihm immer die neuesten Berechnungs- und Analysealgorithmen, eine größere Rechenleistung und mehr Analyse-Möglichkeiten aufgrund der Verknüpfung mit weiteren Maschinen- und Sensordaten zur Verfügung.