Auswuchten von Rotoren

Auswuchtverfahren für Rotoren mit Starrverhalten

Die Grundanforderungen für das Auswuchten von Rotoren mit steifem Laufverhalten werden mit den Basics (s. Kap. 2), der Auswuchttheorie (s. Kap. 4), der Rotor mit steifem Laufverhalten (s. Kap. 5) und den Anmerkungen zu den Unwucht-Toleranzen (s. Kap. 7) erörtert. Es ist ein Überblick über den Inhalt des Abonnements, um den Zugang zu überprüfen.

Auswuchtung von Rotoren

In der korrekten Anstellung der Schaufelwinkel und der Auswuchtung der Rotoren steckt ein großes Potenzial zur Betriebsoptimierung von Windkraftanlagen. Einer der Hauptgründe für die Dynamikprobleme der heutigen Windkraftanlagen ist die Unwucht des Rotors, da sie zu stärkeren Turbinenschwingungen führt. Routine-Schwingungsversuche an Windkraftanlagen haben ergeben, dass bei ca. 30% der betrachteten Windkraftanlagen der Wert für die Unwucht des Rotors unterschritten wird.

Für eine Rotorunwucht gibt es verschiedene Gründe. Eine ungleichmäßige Masseverteilung im Läufer bewirkt einerseits eine sogenannte Massenungleichheit. Außerdem werden die aerodynamischen Ungleichgewichte durch Schwankungen der Blattaerodynamik verursacht, z.B. durch verschieden eingestellte Blattwinkel. Durch die Auswirkungen von Rotorunwucht können die Standzeiten und der Energieertrag der Windkraftanlage deutlich reduziert werden. Deshalb sollten Windkraftanlagen von Betreibern regelmässig auf Massen- und Luftunwucht überprüft werden.

Massenungleichgewichte können durch Aufbringen von Auswuchtmassen auf den Läufer ausgeglichen werden. Die aerodynamischen Ungleichgewichte aufgrund von Schaufelwinkelabweichungen werden durch die richtige Einstellung der Schaufelwinkel verringert. Durch diese Abhilfemaßnahmen werden die dynamische Belastung und die Vibrationen verringert, wodurch die Lebensdauer der Bauteile verlängert, die Leistung verbessert und die Anlagenverfügbarkeit erhöht wird. Seit vielen Jahren arbeiten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter von BW auf dem Gebiet des Dynamic Balancing von Windenergieanlagenrotoren mit Erfolg.

Errungenschaften

Betrieblich (Auswuchten) ist das Auswuchten von Rotoren im eingebauten Zustand auf der Baustelle mit einem fahrbaren Auswuchtgerät. Verstärkte Vibrationen an der Maschine verschlechtern die Qualität der Produkte, beanspruchen die Komponenten und reduzieren die Arbeitssicherheit. Unsymmetrie ist die Hauptursache für vermehrte Vibrationen. Die Betriebswuchtung hat zum Zweck, Vibrationen, Spannungen, Lagerungskräfte und Verformungen der Welle auf annehmbare Grenzwerte zu beschränken.

Bei rotierenden, starren Körpern kann die geforderte Wuchtgüte nach DIN ISO 1940 in der Regel ohne Probleme erzielt und die Wuchtergebnisse nachvollzogen werden. Das Wuchten im laufenden Betrieb ist langwierig und erfordert nur wenige Messzeit. Meistens wird die Zeit für die Inbetriebnahme der Maschine, das Ausschalten der Maschine, das Einstellen von Ausgleichsgewichten und das Anbringen und Entfernen von Platten gebraucht.

Im Regelfall sind drei bis vier Auswuchtungen erforderlich - ein Ein-Ebenen-Wuchten nimmt höchstens zwei Arbeitsstunden in Anspruch.