Triebstrangsysteme
Im Antriebsstrang liegt der Unterschied. Moderne Windenergieanlagen variieren äußerlich nur gering. Unterschiedliche Konstruktionsprinzipien gibt es jedoch bei der Anordnung der Komponenten im Triebstrang in der Gondel: Vierpunktlagerung, Dreipunktlagerung, kompakte Rotorgetriebeeinheit, Direktantrieb.
Vierpunktlagerung
Die Vierpunktlagerung wird auch doppelte Rotorlagerung oder aufgelöste Bauform genannt. Sie zeichnet sich durch eine Hauptwellenlagerung aus, die aus einem Momenten- oder zwei einzelnen Lagern besteht. Gewichtskräfte, sowie Gier- und Nickmomente aus dem Rotor werden so vollständig in den Maschinenträger übertragen. Die am Getriebe angeordnete Drehmomentstütze muss nur noch das Reaktionsmoment auf den Maschinenträger ableiten. Die Vierpunktlagerung wird hauptsächlich in den großen Multi-Megawatt-Anlagen verbaut.
Wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist die Vermeidung der Einleitung von Gewichtskräften, wie auch Gier- und Nickmomente aus dem Rotor in das Getriebe. Darüber hinaus ist der Getriebetausch vergleichsweise einfach.
Da die Bauform überbestimmt ist, führt dies zu Zwangskräften im Getriebe – ein wesentlicher Nachteil dieses Systems.
ESM hat verschiedene Drehmomentstützen entwickelt, die diese Zwangskräfte verringern. Am effizientesten werden die Zwangskräfte mit hydraulischen Getriebestützen minimiert.
Über die Getriebelagerungen hinaus bietet ESM für diese Form des Antriebsstranges ein breites Spektrum genau abgestimmter Produkte. Neben Generatorlagern kommen Haubenlager, Entkopplungselemente für die Pitchsteuerung und Kupplungen zum Einsatz. Schall und andere unerwünschte Schwingungen (beispielsweise Turmschwingungen) können mit unseren Schwingungstilgern bedämpft werden
© ESM GmbH
Dreipunktlagerung
Die Dreipunktlagerung (auch teilweise aufgelöste Bauform genannt) ist die am Weitesten verbreitete Lagerung.
Hier wird der Antriebsstrang samt Rotor mit dem Lager der Rotorwelle und an zwei weiteren Punkten des Getriebes auf dem Maschinenträger abgestützt.
Vorteil ist der vergleichsweise einfache Aufbau und die statische Bestimmtheit. Das Getriebe muss in der Lage sein, die Lasten aus dem Gewicht des Rotors und die aus ihm resultierenden Gier- und Nickmomente aufzunehmen. Der Getriebetausch ist etwas aufwendiger, da der Rotor abgestützt werden muss.
Die Lagerpunkte am Getriebe sind üblicherweise als Buchsenlager ausgebildet. ESM hat dazu ein breites Sortiment von Spannbuchsen entwickelt, das den hohen Anforderungen an Lebensdauer, Schallentkopplung und Montagefreundlichkeit gerecht wird.
Über die Getriebelagerungen hinaus bietet ESM für diese Form des Antriebsstranges ein breites Spektrum genau abgestimmter Produkte. Neben Generatorlagern kommen Haubenlager, Entkopplungselemente für die Pitchsteuerung und Hauptlagerentkopplungen zum Einsatz. Schall und andere unerwünschte Schwingungen werden mit unseren Schwingungstilgern bedämpft.
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Kompakte Rotorgetriebeeinheit
Die kompakte Rotorgetriebeeinheit – auch als integrierte Bauform bezeichnet – ist die klassische Bauart eines Antriebsstrangs. Wie der Name schon sagt, bildet der Rotor mit dem Getriebe eine kompakte Einheit, auf freie Wellen, Lager und Kupplungen wird verzichtet.
Diese Einheit wird zur Körperschallentkopplung elastisch mit dem Maschinenträger verbunden. Die Entkopplung muss in der Lage sein, sämtliche am Rotor auftretenden Kräfte und Momente in den Maschinenträger zu übertragen.
ESM bietet hierfür verschiedene Lagersysteme an. Je nach Leistung und damit Größe des Getriebes, werden sie unter oder um dieses herum montiert.
Zusätzlich bietet ESM für diese Form des Antriebsstrangs ein breites Spektrum genau abgestimmter Produkte an: Neben Generatorlagern kommen Haubenlager und Entkopplungselemente für die Pitchsteuerung zum Einsatz. Schall und andere unerwünschte Schwingungen (beispielsweise Turmschwingungen) werden mit unseren Schwingungstilgern bedämpft.
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Direktantrieb
Bei Windkraftanlagen mit Direktantrieb – auch getriebelose Bauform genannt – wird die Rotorleistung direkt auf den Generator übertragen. Das Getriebe zwischen Rotor und Generator entfällt. Vielpolige Synchrongeneratoren werden direkt mit der Nabe des Rotors verbunden, wodurch der Triebstrang sehr kurz gehalten werden kann.
Für die Entkopplung von Nabe und Rotorgeneratoreinheit hat ESM die elastomerhydraulische Kupplung entwickelt. Damit können hohe Drehmomente übertragen werden und gleichzeitig ein radialer Versatz von Nabe und Rotorgeneratoreinheit ausgeglichen werden.
Neben Kupplungen kommen Haubenlager und Entkopplungselemente für die Pitchsteuerung zum Einsatz. Töne im Schallspektrum und die Schwingungsamplituden der ersten und zweiten Turmeigenfrequenz können mit den ESM-Schwingungstilgern deutlich reduziert werden.
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