Schaeffler Group USA Inc. · USA
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Messa in funzione ufficiale di “Astraios”, il più grande, moderno e performante banco prova al mondo per cuscinetti di grandi dimensioni, presso lo stabilimento di Schweinfurt del Gruppo Schaeffler (da sinistra): Sebastian Remelé, Sindaco di Schweinfurt, Georg F. W. Schaeffler e Maria-Elisabeth Schaeffler, azionisti del Gruppo Schaeffler, Reinhold Korn, Project Manager responsabile della progettazione e costruzione del banco prova, Dr. Juergen M. Geissinger, CEO di Schaeffler AG, Dott. ssa Anja Weissgerber, Membro del Parlamento Europeo, Heiko Roß, Direttore Tecnico di Windreich AG e il Dott. Arbogast Grunau, Presidente Sviluppo Prodotto presso la Divisione Industrial del Gruppo Schaeffler.
Accorciare i tempi di sviluppo e rendere il processo di progettazione delle turbine eoliche più affidabile: il banco prova per cuscinetti di grandi dimensioni è in grado di testare, in condizioni realistiche, cuscinetti di grandi dimensioni fino a 15 tonnellate di peso e con diametro esterno fino a 3,5 metri, come quelli usati nelle turbine eoliche, grazie ad un vasto programma di simulazione in condizioni simili a quelle reali.
I quattro cilindri radiali e i quattro cilindri assiali ad azionamento idraulico (parte destra dell’immagine), simulano i carichi e le coppie che si verificano in una turbina eolica. Il cilindro radiale simula il peso del mozzo di un rotore e delle pale, mentre i cilindri assiali simulano il carico del vento.
Montaggio di un cuscinetto a due corone di rulli conici per il supporto del rotore di una turbina eolica.
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SCHAEFFLER ITALIA S.R.L., MOMO
Il Gruppo Schaeffler mette in funzione “Astraios”, il banco prova per cuscinetti di grandi dimensioni
A seguito di una fase di progettazione e costruzione durata quasi due anni, il Gruppo Schaeffler ha messo ufficialmente in funzione, presso la sede di Schweinfurt, il banco prova più moderno, grande e performante del mondo. Su questo banco prova è possibile testare, in condizioni realistiche e grazie all’aiuto di un programma di simulazione completo, i cuscinetti di grandi dimensioni fino a 15 tonnellate di peso e con diametro esterno fino a 3,5 metri, tipicamente utilizzati per il supporto rotore delle turbine eoliche. Grazie a questo banco prova, il Gruppo Schaeffler apporta un considerevole contributo in termini di progettazione più rapida ed affidabile degli impianti eolici; per i clienti, aumentano quindi economicità e sicurezza. Con un volume di investimenti di circa sette milioni di euro, il banco prova del Gruppo Schaeffler rappresenta uno degli investimenti più significativi per gli sviluppi futuri nel campo delle energie rinnovabili e per il sito produttivo di Schweinfurt.
Il nuovo banco prova è utilizzato principalmente per testare i supporti del rotore delle turbine eoliche di classe multi-megawatt e porterà ad una migliore comprensione dell’intero sistema, dei fattori di influenza e dei vari rapporti nelle trasmissioni degli impianti ad energia eolica. Il risultato saranno cuscinetti a basso attrito e maggiore sicurezza, già ben definiti sin dalla fase di progettazione. I test forniranno inoltre informazioni e raccomandazioni su operatività e manutenzione degli impianti, così come sull’ottimizzazione della progettazione delle parti adiacenti. Il banco prova è stato chiamato “Astraios”, come uno dei titani della mitologia greca, padre delle quattro divinità del vento.
Il Gruppo Schaeffler è ben preparato per le opportunità offerte dalla rivoluzione energetica
Per Maria-Elisabeth Schaeffler, azionista del Gruppo Schaeffler, il banco prova rappresenta sia importanti impegni per il futuro, sia i valori fondamentali dell’azienda: forza innovativa e spirito pionieristico, elevate prestazioni, consapevolezza della qualità e lealtà verso la propria sede. Nel suo discorso di benvenuto, Maria-Elisabeth Schaeffler ha voluto porre in evidenza le varie opportunità offerte da questa svolta in ambito energetico, soprattutto per quanto riguarda la costruzione delle macchine e la progettazione degli impianti. “Per il Gruppo Schaeffler questo banco prova per cuscinetti di grandi dimensioni rappresenta un importante passo in avanti per rafforzare ulteriormente la crescita dell’area strategica delle energie rinnovabili”.
La Dott.ssa Anja Weisgerber, Membro del Parlamento Europeo e della Commissione per l’Ambiente del Parlamento Europeo, ha sottolineato la posizione di spicco del Gruppo Schaeffler in termini tecnologici nell’ambito dell’energia eolica, ringraziandolo inoltre, anche in nome del Sindaco di Schweinfurt, Sebastian Remelé, e dei membri del Consiglio comunale presenti, per gli investimenti fatti nel sito di Schweinfurt. Ha inoltre aggiunto che il compito centrale della politica è quello di incrementare l’incentivazione in termini di ricerca e sviluppo delle energie rinnovabili e delle tecnologie per la loro conservazione e di estendere la rete di infrastrutture persino oltre i confini nazionali.
L’importanza di una rapida espansione della rete internazionale è stata sottolineata anche da Heiko Roß, Direttore Tecnico di Windreich AG, un’azienda che progetta, costruisce, finanzia e opera nell’ambito degli impianti eolici e che ad oggi ha installato più di 1.000 turbine eoliche onshore. L’area di maggior crescita in Germania è una zona offshore del Mare del Nord. “Questo settore, in particolar modo, richiede tecnologie assolutamente affidabili”, spiega il Signor Roß. “Il banco prova del Gruppo Schaeffler crea i giusti presupposti in questa direzione.”
Il Dottor Juergen M. Geissinger, CEO di Schaeffler AG, ritiene che Schaeffler, con i suoi prodotti innovativi, le sue tecnologie di avanguardia ed il suo posizionamento in questo mercato in continua espansione, sia ben preparata ad affrontare le sfide globali presentate dal settore delle energie rinnovabili. “Oltre all’energia eolica stanno acquisendo sempre più importanza anche l’energia solare e mareomotrice. Le nostre soluzioni svolgono un ruolo importante nel rendere queste nuove tecnologie affidabili ed economiche", ha aggiunto il Dottor Geissinger.
Configurazione e funzionalità del banco prova per cuscinetti di grandi dimensioni
Il banco prova riproduce, in maniera realistica, forze statiche, dinamiche e coppie, che agiscono sull’albero rotore e sulle ralle di rotazione. Possono essere testate tutte le possibili architetture di supporto rotore degli impianti ad energia eolica con una potenza fino a 6 megawatt. Test di funzionalità forniscono un’indicazione sulla cinematica del cuscinetto, sulla temperatura, sul comportamento all’attrito, sulle sollecitazioni e sulle deformazioni. I dati necessari per effettuare questi test sono forniti da più di 300 sensori collocati all’esterno e all’interno del cuscinetto.
Il componente più importante del banco prova è il telaio portante. A questo telaio sono fissati quattro cilindri radiali ed assiali ad azionamento idraulico, che generano, in maniera reale, i carichi e le coppie che si verificano in un impianto ad energia eolica. I cilindri radiali simulano il peso di un mozzo del rotore e delle pale, mentre i cilindri assiali simulano i carichi del vento.
Negli impianti di grandi dimensioni il rotore ed il mozzo possono pesare più di 100 tonnellate. Questo peso agisce sul cuscinetto generando il carico statico radiale ed il momento di beccheggio statico. I quattro cilindri radiali hanno di conseguenza grandi dimensioni. Ogni cilindro può generare la forza di un meganewton, che equivale ad un peso di 100 tonnellate. I cilindri assiali hanno ancora maggior “power". Ognuno di questi può produrre una forza di 1,5 meganewton per simulare il peso statico assiale ed i momenti di beccheggio ed imbardata dinamici. Il beccheggio e l’imbardata simulano sollevamento, abbassamento e rotazione della navicella.
Possono essere simulate diverse velocità angolari per mezzo di una trasmissione con riduttore planetario. Le velocità di rotazione tipiche vanno dai 4 ai 20 giri al minuto; sono possibili anche velocità di rotazione decisamente elevate. Il telaio di serraggio simula la connessione della gondola alla sua struttura portante. E’ noto che, raramente, il vento soffia con velocità costante o nella stessa direzione. Spesso infatti, l’azione del vento agisce con intensità diverse su diversi punti delle turbine eoliche. In funzione della posizione delle pale del rotore vengono generate diverse coppie sul mozzo del rotore. Ad esempio, se il vento agisce sopra o sotto le pale del rotore, si genera il cosiddetto momento di beccheggio dinamico. Se il vento cambia direzione e soffia più forte, si verifica anche il cosiddetto momento di imbardata dinamico.
Da tutto ciò si deduce che gli impianti ad energia eolica sono soggetti a condizioni estremamente complesse a causa dei continui cambiamenti delle condizioni del vento. Un compito arduo, non solo per il banco prova e per gli otto cilindri idraulici che simulano reali carichi e coppie, ma anche per SARA che controlla in automatico tutti i processi di misurazione, regolazione e controllo. L’acronimo SARA sta per Schaeffler Automation System for Research & Development Applications. SARA genera i valori di riferimento in base ai carichi di vento, controlla i servocilindri altamente dinamici, controlla e regola tutte le unità, permette la misurazione e l’archiviazione di tutti i dati, è responsabile della tecnica di misurazione telemetrica dei cuscinetti, visualizza tutti i valori di riferimento, reali e limite, valuta i dati misurati e crea i protocolli.
