Windenergieanlagen, Bild: Adobe STock/F.Schmidt

Antriebssysteme in Windenergieanlagen müssen effizient arbeiten, sollen aber auch in der Wartung anspruchslos sein. Bild: Adobe Stock/F.Schmidt

Für einen Antriebshersteller sind die anspruchsvollsten Kunden diejenigen Firmen, die die Schiffsmotoren, Windkraftanlagen, Gas- und Dampfturbinen sowie Maschinen für kraftvolle Einsätze herstellen. Gefragt sind in diesen Branchen Aggregate mit minimalem Energieverbrauch, sehr niedrigen Wartungs- und Instandhaltungskosten sowie möglichst geringem Platzbedarf.

Power-on-demand aus dem dezentralen Aggregat

Elektrohydrostatisches Antriebssystem, Bild: Moog
Ausgelegt für hohe Kräfte: Das neue elektrohydrostatische Antriebssystem (EAS) arbeitet mit einer drehzahlvariablen Pumpe (EPU), die sich direkt an einem Steuerblock oder Hydraulikzylinder montieren lässt. Bild: Moog

Dass sich diese Forderungen erfüllen lassen, will Moog mit einem Demonstrator auf der Hannover Messe 2018 im Rahmen der Sonderschau „Intelligente Fluid- und Antriebstechnik“ beweisen. Es handelt sich um ein elektrohydrostatisches Antriebssystem (EAS) für hohe Kraftanforderungen.

„Das System arbeitet mit einer drehzahlvariablen Pumpe, die sich direkt an einem Steuerblock oder Hydraulikzylinder montieren lässt“, erklärt Dirk Becher, Engineering Manager Pumps and Laboratory. „Mit EAS können wir Power-on-demand bereitstellen.“ Herzstück des Systems ist die elektrohydrostatische Pumpeneinheit (EPU), mit der ein OEM, Systemintegrator oder Endnutzer dezentrale Antriebsstrukturen verwirklichen kann.

Durch des Einsatz eines hydrostatischen Getriebes entfallen sonst übliche hydraulische Komponenten wie Rohre oder Ventile. Der Hersteller setzt auf ein Baukastensystem mit Motor-Pumpe-Einheiten in fünf unterschiedlichen Größen. Die Pumpengröße liegt dabei zwischen 19 und 250 Kubikzentimeter, die Leistung bei zehn bis 150 Kilowatt. Das Baukastensystem lässt sich somit an unterschiedliche Applikationen anpassen. Der maximale Volumenstrom beträgt je nach Baugröße 85 bis 450 Liter pro Minute, bei einem maximalen Betriebsdruck von 350 bar.

Monitoring durch ein übergeordnetes Leitsystem

Zweigleisig fährt das Unternehmen bei der Intelligenz des Systems. „Wir verwenden systemische Intelligenz zum Beispiel für die Überwachung“, erklärt Becher. „Sie überprüft, ob das geschlossene hydrostatische System Öl verliert. Außerdem übernimmt es das Monitoring wichtiger Regelgrößen und die Überwachung etwa der richtigen Funktionsweise von Sicherheitsventilen.“ Alle diese dabei erfassten Daten kann das dezentral ausgelegte EAS über Standard-Schnittstellen an ein übergeordnetes Leitsystem weiterleiten, entweder analog (± 10 Volt) oder digital über Can-, Profi- oder Ethernet-Bus.

Direkt für die Komponente ist das andere intelligente System zuständig: die Regelung des Achsantriebes. „Wir messen direkt im Motor Kennwerte wie Temperatur sowie Drehzahl und monitoren sie im Zusammenhang mit der Achsbewegung“, erläutert Becher. „Mit Hilfe der Sensorik kann der Anwender bei Abweichungen von Drehzahlsignal und Achsbewegung die Fehlerursache ermitteln.“ „Wir können im Prinzip den ‚Gesundheitszustand‘ der Pumpe on the fly – also im laufenden Betrieb – detektieren“, ergänzt Achim Helbig, Innovation Projects Manager.

Je nach Bedarf kann der Anwender verschiedene Regelalgorithmen einsetzen, um das System entweder druck-, geschwindigkeits-, positions- oder kraftgeregelt zu fahren. Die entsprechenden Sollwertsignale sendet eine übergeordneten Steuerung, die dann von der internen Regelung umgesetzt werden. Helbig bilanziert: „Wir präsentieren unser elektrohydrostatisches Antriebssystem daher auch auf der Sonderschau ‚Intelligente Fluid- und Antriebstechnik‘, weil es perfekt zur Thematik passt.“

„EAS ist denkbar für alle Bereiche, in denen bisher Hydraulik verwendet wird“, sagt Becher. „Besonders gefragt ist es aktuell bei Anwendern aus dem Bereich Metallumformung und Pressen, in denen sich ein Trend hin zur Elektrifizierung abzeichnet.“ Für das System spreche in diesem Bereich das prozesssichere Verhalten bei hohen Kräften – beispielsweise bei der Schlagbelastung. Außerdem biete sich EAS auch besonders zum Einsatz in großen Gas-, Dampf- und Windturbinen an. Für EAS spreche nämlich, dass es sich um ein komplett geschlossenes hydraulisches System handle, das nur noch über elektrische Kabel mit einer übergeordneten Steuerung verbunden wird. Helbig führt aus: „Der Anwender muss sich überhaupt nicht mehr mit typischen hydraulischen Kennwerten wie Druck oder Volumenstrom auseinandersetzen.“ do

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