Hydrostatischer Triebstrang für Windenergieanlagen

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Lenord, Bauer & Co. GmbH

SPN Schwaben Präzision Fritz Hopf GmbH

Heinrichs & Co. KG

IFAS Institut f.FLUID-techn. Antriebe und Steuerungen

Validierung des hydrostatischen Windkraftgetriebes am Prüfstand

Zur Validierung der Simulationsergebnisse wurde ein 1-MW-Prüfstand aufgebaut, der folgende Möglichkeiten bietet:

• Wirkungsgradmessung in statischen Betriebspunkten

• Aufprägen dynamischer Lasten an der Rotorwelle

• Kopplung mit Echtzeitsimulationen (Hardware-in-the-Loop)

• Vermessung von Einzelkomponenten

Für die ersten Untersuchungen wurde das in Bild 1 gezeigte Getriebe vereinfacht aufgebaut. Von der Rotorwelle wird eine mehrhubige Radialkolbenpumpe CBP840 der Firma Hägglunds (1) angetrieben. Die hydraulische Leistung wird über Schlauchleitungen in einem Ventilblock (2) zusammengeführt und kann über pneumatisch aktuierte Kugelhähne je nach Betriebspunkt auf drei Hydromotoren (3) & (4) aufgeteilt werden. Der Generator der Windkraftanlage wurde am Prüfstand durch zwei Elektromotoren ersetzt, die die Verlustleistung des Prüfstands einspeisen und zwei Axialkolbenpumpen mit je 750 cm³/U antreiben. Die langsam drehende Rotorwelle wird von einer weiteren Radialkolbenmotor (6) angetrieben und stellt somit die Windturbine dar. Sowohl an der langsamen Rotorwelle als auch an beiden schnellen Motorwellen werden das Drehmoment und die Drehzahl erfasst und damit der Gesamtwirkungsgrad ermittelt.

Vorteile hydrostatischer Getriebe

Mögliche Antriebstrang-Konzepte von Windenergieanlagen sind nicht auf mechanische Getriebe oder direkt angetriebene langsamlaufende Generatoren beschränkt. Hydrostatische Getriebe bieten Vorteile hinsichtlich der stufenlosen Leistungsübertragung und zeichnen sich durch gute, strukturschonende Dämpfungseigenschaften aus. Auf den Frequenzumrichter herkömmlicher Konzepte kann beim hydrostatischen Getriebe wegen der konstanten Generatordrehzahl gänzlich verzichtet werden. Der modulare Aufbau ermöglicht eine flexible Anpassung der Anlage an den jeweiligen Standort und ermöglicht des Weiteren den Vorstoß in größere Leistungsklassen.

(qui)

HUSUM WindEnergy 2010: Stand 6D02

* *J. Schmitz, N. Vatheuer, H. Murrenhoff, RWTH Aachen University, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS)

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