Banco de pruebas de rodamientos grandes para aerogeneradores
Hänchen cilindro de prueba hidráulico
Se instalan alrededor de 40 GW de energía eólica anualmente en todo el mundo. Para ello, se utilizan instalaciones cada vez mayores: 5 MW son habituales hoy en día en el sector marítimo, y ya se ha alcanzado el límite de 6 MW. Los rodamientos de alto rendimiento de Schaeffler Technologies garantizan que los rodamientos funcionen de forma fiable durante toda su vida útil. La clave de la impresionante calidad de estos rodamientos, que actualmente alcanzan hasta 3.200 mm de diámetro exterior, es el sistema de pruebas interno ASTRAIOS.
El cilindro de prueba hidráulico Hydropulser de Hänchen mueve este gigante que pone a prueba los rodamientos hasta la extenuación. Es uno de los bancos de pruebas de rodamientos grandes más modernos, grandes y potentes del mundo.
- Los cilindros para máquinas de prueba de Hänchen mueven una de las mayores instalaciones de prueba de rodamientos del mundo.
- Potente y preciso con los cilindros de prueba Hänchen.
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La solución de accionamiento lineal suministrada por Hänchen
- 8 cilindros de prueba de doble vástago: 4 cilindros radiales y 4 axiales
- Serie 320 de Hänchen con una potencia de hasta 1,5 MN
- Carrera de 1 mm y 7 mm
- Sistemas de medición de desplazamiento inductivos integrados
- Diseño y suministro del bloque de válvulas
Originalmente, el banco de pruebas de rodamientos grandes ASTRAIOS debía probar todos los rodamientos de aerogeneradores de hasta 3 MW. El valor se elevó posteriormente a 6 MW, ya que la tecnología offshore implica el uso cada vez mayor de grandes instalaciones. La instalación concreta para un cliente fue el punto de partida. Cada ciclo de prueba de ASTRAIOS se atiene a los datos clave respectivos de los clientes y al sistema de coordenadas para las cargas del Germanische Lloyd, y tiene en cuenta las fuerzas y los momentos correspondientes. Las instalaciones tienen rodamientos con un diámetro exterior de 3.200 mm. El banco de pruebas de 16 m de largo, 6 m de ancho y 6 m de alto admite rodamientos individuales, de rotor y de ajuste de las palas de hasta 3.500 mm de diámetro exterior con un peso de hasta 15 t. En el pasado, solo eran posibles pruebas de hasta 700 mm. Con la instalación actual, se pueden comprobar los cálculos hasta 7.000 mm con gran precisión mediante extrapolación.
Ocho ejes están en uso en forma de cilindros hidráulicos en las pruebas para representar el movimiento de bamboleo tridimensional. 300 kW de potencia eléctrica y 600 kW de potencia hidráulica permiten la realización de los siguientes parámetros de prueba: Un par de 150 kNm a una velocidad nominal de 12,4 min-1 y una velocidad máxima de 60 min-1. La fuerza axial cubre el rango de ± 6 MN, la fuerza radial ± 4 MN. Las fuerzas de prueba resultan de la presión del viento para una potencia de 6 MW, de las fuerzas de cizallamiento debidas a velocidades de viento muy diferentes en el suelo y en la altura, así como del momento de cabeceo en las ráfagas. Actúan sobre la superficie proyectada del rotor, así como sobre las palancas de las palas del rotor de más de 75 m de longitud. Por lo tanto, ASTRAIOS trabaja con un momento de cabeceo estático de ± 15 MNm y un momento de cabeceo y guiñada dinámico de ± 5 MNm. Para ello, se tienen en cuenta las magnitudes de medición fuerza, momento, velocidad de giro, temperatura, caudal, posición, carrera, desplazamiento, vibración y partículas. 300 sensores registran estos parámetros, 100 de ellos en un ciclo de 1 kHz, los demás con 10 a 100 Hz. Un total de 8 cilindros de prueba de doble vástago de Herbert Hänchen GmbH realizan los movimientos lineales.
En el bastidor de carga están montados cuatro cilindros hidráulicos radiales y cuatro axiales. Estos generan las cargas y momentos reales que se producen en un aerogenerador. Un sistema de bombeo con niveles de potencia de 200 kW, 400 kW y 600 kW acciona estos actuadores. La frecuencia base del sistema es de 1 Hz, y en la superposición de fuerzas se producen oscilaciones de hasta 10 Hz. Los cilindros radiales simulan el peso del buje del rotor con las palas, que supera las 100 t. Normalmente, operan con una carrera de 7 mm. Cada uno de estos cilindros radiales de la serie 320 de Hänchen tiene una fuerza de 1 MN. Los cilindros axiales generan las cargas de viento con una fuerza de 1,5 MN, que consisten en la carga axial estática y los momentos dinámicos de cabeceo y guiñada. La carrera de solo 1 mm demuestra el alto rendimiento del cierre por estrangulación en cono flotante Servofloat® de Hänchen utilizado. Un desgaste elevado fue eliminado mediante la optimización de los anillos rascadores. «En este y otros proyectos, tuvimos una colaboración muy buena y constructiva con Hänchen, incluso después de la venta y el montaje», subraya Korn.
Los cilindros de máquina de ensayo, que se controlan mediante fuerza y desplazamiento, son en última instancia actuadores lineales completos. Un elemento importante lo constituyen los sistemas de medición de desplazamiento inductivos integrados. El bloque de válvulas, de diseño muy elaborado, también desempeña un papel importante. El especialista en hidráulica de Ostfildern, cerca de Stuttgart, fue el responsable de la integración de todo el actuador lineal. Este sofisticado concepto global permitió una puesta en marcha sin necesidad de una pre-puesta en marcha. «Todo funcionó de inmediato», subraya el director de construcción de bancos de ensayo. «Esto es ingeniería de muy alto nivel».
La buena colaboración entre ambas empresas fue la base para un banco de pruebas excepcional que ha causado sensación en todo el mundo. Schaeffler, como cliente, es un proveedor líder mundial de rodamientos y productos lineales, así como un renombrado proveedor de la industria automotriz para componentes y sistemas de precisión en motor, transmisión y chasis. Con aproximadamente 79.000 empleados en todo el mundo y una facturación de alrededor de 11.200 millones de euros, Schaeffler es una de las mayores empresas industriales de propiedad familiar. Herbert Hänchen GmbH, fundada en 1925, también es una empresa familiar que, con 210 empleados, suministra cilindros hidráulicos a sus clientes en todo el mundo desde 1952. Para muchos campos de aplicación, los especialistas en actuadores ofrecen soluciones de serie, sin tener que recurrir a costosos diseños especiales con un alto riesgo de prototipos.
© Hänchen 2014
Nuestra competencia como fabricante de bancos de pruebas y máquinas de prueba
Los complejos proyectos internos y de clientes convierten hoy a Hänchen en un proveedor de calidad fiable de bancos de pruebas completos. Esto refleja nuestro desarrollo de competencias a lo largo de muchos años, que comenzó con la construcción de cilindros y se amplió con componentes electrónicos y sistemas de accionamiento completos. Mientras tanto, Hänchen ofrece a sus clientes máquinas completas, incluyendo ejes de accionamiento, dispositivo anticaída, bastidor y elementos de máquina.
- Amplia experiencia en la construcción de máquinas especiales de máquinas especiales hidráulicas y eléctricas
- Experiencia en el diseño y la realización sistematizados e individuales de proyectos de clientes
- Tecnología de medición, control y regulación, regulación en tiempo real, registro de valores medidos, tecnología de sensores, conexión de bus de campo y evaluación.
- Desarrollo de software modular propio, incluyendo interfaz gráfica para el control y la regulación, así como la comunicación a nivel de proceso
- Amplios conceptos de seguridad hasta PLe según la Directiva de Máquinas, conformidad CE, software de seguridad
- Innumerables proyectos en el ámbito de la construcción de bancos de pruebas y el desarrollo de máquinas de prueba complejas