DE102018104900A1

DE102018104900A1 - Prüfstand und Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung

Info

Publication number: DE102018104900A1
Application number: DE102018104900.5A
Authority: DE
Inventors: Alban Kronenberger; Manuel Rettinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-09-05
Also published as: WO2019170186A1

Abstract

Ein Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung, insbesondere einer Wälzlagerung für eine Windkraftanlage, geht von naturgegebenen Fakten aus, welche grundsätzlichen Einfluss auf den Betrieb der gesamten Anlage haben. Auf Basis dieser Fakten werden zunächst Umgebungsszenarien definiert, welche, soweit sie Einfluss auf die Lebensdauer der Anlage haben, zur Generierung von Belastungsszenarien, die sich auf die Lageranordnung beziehen, genutzt werden. Verschiedene Belastungsszenarien werden in unterschiedlicher Weise auf verkürzte Prüfszenarien abgebildet, womit insgesamt die Prüfdauer weitest möglich minimiert und zugleich nicht gewünschte, verfälschende Effekte der Straffung des Prüfablaufs gering gehalten werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung, insbesondere einer Rotorlagerung für eine Windkraftanlage. Ebenso betrifft die Erfindung einen zur Prüfung einer Lageranordnung ausgebildeten Prüfstand.
Aus der DE 10 2010 017 46 B4 ist ein Prüfstand, welcher für die Prüfung von Komponenten von Windenergieanlagen vorgesehen ist, bekannt. Der Prüfstand umfasst einen Lasteinleitungsrahmen, wobei der Abstand zwischen dem Lasteinleitungsrahmen und einem Prüfling verstellbar ist.
Eine weitere Vorrichtung zum Testen der Belastbarkeit eines Großlagers ist in der DE 10 2014 219 727 A1 offenbart. Auch diese Vorrichtung ist zum Testen von Bauteilen von Windkraftanlagen vorgesehen. Im Rahmen eines Prüfverfahrens ist unter anderem die Variation einer Antriebsdrehzahl sowie die Erzeugung von Torsionsschwingungen vorgesehen.
Eine weitere Lager-Prüfeinrichtung ist in der DE 10 2009 026 943 B3 offenbart. Die Prüfeinrichtung verfügt über eine Torsionsschwingerkette, welche eine Schwungmasse und ein torsionsweiches Torsionselement umfasst.
Die DE 10 2012 024 273 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abstimmen belastungsabhängiger Prozesse bei Windkraftanlagen. Das Verfahren schließt das Ermitteln von individuellen Restlebensdauern von Komponenten einer Windkraftanlage ein.
Zur Auslegung von Lagerungen, insbesondere Wälzlagerungen, kann deren Ermüdungslebensdauer grundsätzlich rechnerisch ermittelt werden. Der rechnerischen Erfassbarkeit von Einflüssen, welche sich auf die Gebrauchsdauer eines Lagers auswirken, sind jedoch Grenzen gesetzt. Vor diesem Hintergrund sind anwendungsspezifische Prüfungen von Lagerungen in vielen Branchen gängig. Hierbei steigt der Aufwand für die Prüfung mit der Größe eines Lagers naturgemäß an. Dabei ist nicht nur die Größe der erforderlichen Prüfapparatur von Belang, sondern auch die Tatsache, dass großdimensionierte Lager, etwa für Windenergieanlagen, im Vergleich zu kleineren Lagerungen typischerweise für eine wesentlich längere Lebensdauer ausgelegt sind. Beispielsweise soll die Prüfung einer Lageranordnung, welche für eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren konzipiert ist, nicht mehr als drei bis sechs Monate in Anspruch nehmen. Innerhalb dieser Prüfdauer sollen Komponenten der Lageranordnung beispielsweise hinsichtlich Ausfallmechanismen getestet werden, welche in der Norm ISO 15243:2017 (Rolling bearings - Damage and failures) aufgeführt sind.
Dauerlaufversuche mit im Vergleich zur konzipierten Lebensdauer stark verkürzter Versuchszeit werden auch als HALT (Higly Accelerated Lifetime Test) bezeichnet. Bei solchen Tests sind die auf ein Lager wirkenden Belastungen im Vergleich zu den im realen Betrieb wirkenden Lasten derart zu erhöhen, dass die im Prüfstandsbetrieb zu beobachtenden Schadensereignisse mit vergleichbarer, idealerweise identischer, Häufigkeit wie im realen Betrieb des Lagers auftreten. Als Belastungen, welche auf das Lager wirken, sind insbesondere Kräfte, Momente und Drehzahlen zu berücksichtigen. Auslegungslasten sind, was Windenergieanlagen betrifft, beispielsweise der Norm IEC 61400-1 zu entnehmen.
Der Prüfstandsbetrieb sollte den realen Betrieb einer Lageranordnung möglichst realitätsgetreu im Zeitraffer abbilden. Je extremer die Prüfdauer im Vergleich zur veranschlagten Lebensdauer unter gleichzeitiger Erhöhung der Lasten verkürzt wird, desto größer wird jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass die Prüfung zu Schadensmechanismen führt, welche im realen Betrieb niemals auftreten würden. Damit ist ein Zielkonflikt zwischen Verkürzung der Prüfdauer einerseits und Aussagekraft der Prüfung andererseits gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Zielkonflikt bei der Prüfung von Lageranordnungen zu entschärfen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch einen Prüfstand gemäß Anspruch 11. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Vorrichtung, das heißt dem Prüfstand, erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Prüfverfahren und umgekehrt.
Das Prüfverfahren umfasst folgende Merkmale:

- Umgebungsdaten, welche von außen auf eine Anlage einschließlich einer Lageranordnung wirkende Einflüsse betreffen, werden bereitgestellt; die Umgebungsdaten schließen insbesondere Winddaten ein,
- auf Basis der Umgebungsdaten werden verschiedene Umgebungsszenarien klassifiziert, welche sich hinsichtlich ihres Einflusses auf die Anlage voneinander unterscheiden,
- unter Nutzung der Umgebungsszenarien, welche hinsichtlich der Lebensdauer der Lageranordnung relevant sind, werden Daten, die verschiedene realistische Belastungsszenarien der Lageranordnung während der veranschlagten Lebensdauer der Lageranordnung betreffen, ermittelt,
- der Anteil der verschiedenen Belastungsszenarien an der veranschlagten Nutzungsdauer der Lageranordnung wird ermittelt, wobei sich die im Weiteren zu betrachtenden Belastungsszenarien typischerweise nicht auf 100% der veranschlagten Nutzungsdauer summieren, da bereits bei der Klassifizierung der Umgebungsszenarien solche Szenarien eliminiert wurden, die hinsichtlich der Lebensdauer der Lageranordnung irrelevant sind,
- bezüglich eines jeden Belastungsszenarios werden lebensdauerbeeinflussende Belastungsparameter ermittelt,
- zumindest für eine Teilmenge der Belastungsszenarien werden Schemata zur Modifikation der Belastungsparameter erstellt, wobei sich aus den modifizierten Belastungsparametern eine Abbildung des realistischen Belastungsszenarios auf ein verkürztes Prüfszenario ergibt,
- Daten zur Abnahme der Abhängigkeit der mit modifizierten Belastungsparametern erzielten Prüfergebnisse von mit realistischen Belastungen bei realistischer Belastungsdauer erzielten Ergebnissen vom Grad der Verkürzung werden für verschiedene Belastungsszenarien ermittelt, wobei ohne Verkürzung der Prüfdauer die engste Kopplung zwischen im realen Betrieb zu beobachtenden Ereignissen und im Prüfstandsbetrieb zu beobachtenden Ereignissen gegeben ist,
- für verschiedene Belastungsszenarien werden spezifische Verkürzungsfaktoren, welche das Verhältnis zwischen der Dauer des Prüfszenarios und der Dauer des Belastungsszenarios angeben, ermittelt,
- die Lageranordnung wird einer Prüfung mit den ermittelten Prüfszenarien, welche insgesamt die während der veranschlagten Nutzungsdauer auftretenden, die Lebensdauer der Lageranordnung beeinflussenden Belastungen abbilden, unterzogen, wobei die prozentuale zeitliche Zusammensetzung der verschiedenen Prüfszenarien von der zeitlichen Zusammensetzung der zugehörigen realistischen Belastungsszenarien abweicht.

Zunächst wird davon ausgegangen, dass nicht unbedingt alle Umgebungseinflüsse relevante Einflüsse auf die Lebensdauer einer Anlage haben. Im Fall einer Windkraftanlage spielt naturgemäß in erster Linie Wind eine Rolle, welcher mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu erwarten ist. Somit kann bereits an dieser Stelle eine Selektion vorgenommen werden, die - schon vor einer genauen Kenntnis der zu errichtenden Anlage - Voraussetzungen für eine verkürzte Prüfung schafft. Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass zur Verkürzung der Prüfdauer im Vergleich zur tatsächlichen Lebensdauer einer Lageranordnung verschiedene Parameter variierbar sind, wobei sich die Veränderung der Parameter, jeweils im Vergleich zum realen Betrieb, in unterschiedlicher Weise einerseits auf den erzielbaren Zeitraffereffekt und andererseits auf mögliche Verfälschungen des Prüfergebnisses auswirkt.
Um die Verfälschungen der Prüfergebnisse im Vergleich zum auslegungsgemäßen, über die gesamte Lebensdauer des Lagers gehenden Betrieb zu minimieren, können hinsichtlich der Unterscheidung verschiedener Belastungsszenarien die Kategorisierungen gemäß Auslegung in den Prüfbetrieb übernommen werden.
Als Belastungsparameter, welche in den verschiedenen Szenarien eine Rolle spielen, sind besonders Kräfte, Drehzahlen sowie Änderungsgeschwindigkeiten mindestens eines dieser Parameter zu nennen. Die in einem Prüfszenario auftretenden Belastungsparameter können Mittelwerte und Verteilungen, insbesondere Minimal- und Maximalwerte, von Belastungen umfassen, wobei verschiedene Belastungsparameter in Relation zu den zugehörigen, im realistischen Betrieb zu erwartenden Belastungen im Prüfbetrieb, das heißt innerhalb eines bestimmten Prüfszenarios, auf unterschiedliche Weise modifiziert sein können.
Die Belastungsszenarien umfassen beispielsweise folgende Szenarien:

- Normalbetrieb der Lageranordnung, optional aufgeteilt in verschiedene Teilszenarien,
- Anfahrbetrieb,
- Drehzahlreduktion bis zum Stillstand, das heißt Herunterfahren der Anlage,
- Leerlaufpendeln.

Als Spezialfall des Herunterfahrens bis zum Stillstand der Anlage samt Lageranordnung kann zusätzlich ein Notstopp betrachtet werden. Es hat sich gezeigt, dass für die Szenarien „Notstopp“ und „reguläres Herunterfahren“ keine separaten Prüfszenarien erforderlich sind. Vielmehr wird das Belastungsszenario „Drehzahlreduktion bis zum Stillstand“ vorzugsweise durch das „Notstopp“-Szenario mit abgedeckt, wobei in dem entsprechenden Prüfszenario die Winkelbeschleunigung der abzubremsenden Komponente der Lageranordnung im Vergleich zu einem realistischen Belastungsszenario, welches durch die reguläre Drehzahlreduktion bis zum Stillstand gegeben ist, um einen Faktor, welcher größer als zwei und kleiner als fünf ist, insbesondere um den Faktor drei, heraufgesetzt ist. In besonders bevorzugter, realitätsnaher Verfahrensführung wechselt während des Abbremsens im Prüfszenarios „Notstopp“ das Vorzeichen einer auf die Lageranordnung wirkenden Axiallast, wobei am Ende des Notstopp-Vorgangs die Axiallast wieder das gleiche Vorzeichen wie zu Beginn des Vorgangs hat.
Im bei der Prüfung simulierten Belastungsszenario „Normalbetrieb der Lageranordnung“ wird im Vergleich zum zugeordneten realistischen Belastungsszenario der Mittelwert einer Belastung, insbesondere eines Kippmoments, vorzugsweise angehoben, wobei zugleich die Bandbreite der auf die Lageranordnung wirkenden Belastung, das heißt die Differenz zwischen Maximal- und Minimalbelastung, reduziert wird. Alternativ ist es möglich, im Prüfszenario den Mittelwert einer Belastung konstant zu halten und zugleich die Amplitude und/oder Häufigkeit der Belastung anzuheben.
Im Belastungsszenario „Anfahrbetrieb“ ist bei der Prüfung der Lageranordnung die Winkelbeschleunigung im Vergleich zum realistischen Belastungsszenario vorzugsweise um einen Faktor, welcher größer als zwei und kleiner als fünf ist, insbesondere um den Faktor drei, heraufgesetzt, während die Anzahl der Anfahrvorgänge um einen Faktor, welcher größer als 80 und kleiner als 1000 ist, insbesondere mindestens 200 und maximal 300, beispielsweise 3⁵ = 243 beträgt, herabgesetzt wird. Ebenso kann der genannte Faktor im Bereich von 100 bis 200 liegen.
Beim Prüfszenario, welches das Belastungsszenario „Leerlaufpendeln“ abbildet, ist der Schwenkwinkel zwischen den relativ zueinander drehbaren Komponenten der Lageranordnung vorzugsweise auf einen Wert begrenzt ist, der mindestens 1 Grad und maximal 15 Grad beträgt, insbesondere nicht höher als 12 Grad ist, wobei im Prüfszenario die mechanischen Belastungen im Vergleich zum realistischen Belastungsszenario nicht erhöht sind, jedoch bei jedem Pendelvorgang stets die gleichen Winkelbereiche der Komponenten der Lageranordnung belastet werden. Die Bestimmung des für die Prüfung zu wählenden Schwenkwinkels ist auch auf Basis der Kontaktbreite b (nach Hertz) im Laufbahnkontakt, das heißt der Breite des Kontaktes zwischen Wälzkörper, in der Regel Rolle, und Laufbahn, möglich. Der bei der Schwenkbewegung überstrichene Bereich beträgt vorzugsweise mindestens 2² x b und maximal 2⁵ x b.
Durch die Wahl eines definierten Schwenkbereichs, was die Festlegung eines bestimmten Bereiches bedeutet, der wiederkehrend belastet wird, sind eventuelle Veränderungen, welche noch keine Bauteilschädigung bedeuten, jedoch schon entsprechende Hinweise, beispielsweise auf Brinelling, geben, bereits mit einer im Vergleich zum realen Betrieb kleinen Anzahl an Lastwechseln erkennbar.
Die verschiedenen, durch die Prüfszenarien abzubildenden Belastungsszenarien können zu mehreren Prüfmodulen zusammengefasst sein, wobei ein erstes Prüfmodul den Normalbetrieb der Lageranordnung einschließlich eines fluktuierenden Kippmoments, den Anfahrbetrieb, sowie die Drehzahlreduktion bis zum Stillstand umfasst, ein zweites Prüfmodul eine Belastung der Lageranordnung mit im Vergleich zum ersten Prüfmodul höheren, jeweils konstanten Belastungen, nämlich axialen und radialen Lasten sowie einem höheren Kippmoment beinhaltet, und ein drittes Prüfmodul das Leerlaufpendeln mit definierter Winkelrelation zwischen den verschiedenen Lagerkomponenten wiedergibt, Hierbei ist das dritte Prüfmodul vorzugsweise in eine Vielzahl an Abschnitten unterteilt, welche intermittierend zwischen Abschnitte des zweitens Prüfmoduls eingefügt werden. In jedem dieser Abschnitte, welche zusammen das dritte Prüfmodul bilden, ist der Wälzkörpersatz zu Beginn des jeweiligen Abschnitts in definierter Weise positioniert.
Der erfindungsgemäße Prüfstand umfasst eine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ausgebildete Steuer- und Auswertevorrichtung. Die Steuer- und Auswertevorrichtung kann hierbei durch eine beliebige Anzahl an Datenverarbeitungseinrichtungen, welche nicht notwendigerweise einen räumlichen Zusammenhang zu den mechanischen Komponenten des Prüfstands haben, realisiert sein.
Gemäß der Erfindung erfolgt im Prüfstandsbetrieb keine gleichmäßige Verkürzung der verschiedenen Belastungsszenarien in Relation zum tatsächlich zu erwartenden Betrieb, das heißt im Vergleich zum Auslegungsszenario. Vielmehr wird für jedes Belastungsszenario eine spezifische Zeitraffung vorgenommen.
Die Parameter, welche bei den einzelnen Belastungsszenarien verstellbar sind, um die Prüfdauer zu verkürzen, sind typischerweise bei den verschiedenen Belastungsszenarien unterschiedlich, wobei einzelne Parameter in mehreren oder in allen Belastungsszenarien relevant sein können.
Der Satz an Parametern, mit welchen Einfluss auf die Prüfdauer genommen werden kann, ist in der Regel für die unterschiedlichen Belastungsszenarien verschieden groß. Soweit ein bestimmtes Belastungsszenario durch Veränderung der hierbei auftretenden Belastungsparameter überhaupt zu Prüfzwecken gestrafft werden kann, sind diejenigen Belastungsparameter auszuwählen und zu priorisieren, mit welchen ein besonders großer Zeitraffereffekt in Relation zu damit einhergehenden Verlusten an Aussagekraft der Prüfung erzielbar ist. Dieser Vorgang wird für jedes Belastungsszenario separat durchgeführt. Somit ergibt sich für jedes Belastungsszenario ein spezifisches Schema zur Modifikation der Belastungsparameter. Die Qualität der Abbildung eines Belastungsszenarios auf ein Prüfszenario ist für die verschiedenen Schemata, welche den unterschiedlichen Belastungsszenarien zugeordnet sind, uneinheitlich. Diese Uneinheitlichkeit wird ausgenutzt, um eine optimierte zeitliche Raffung der Prüfung zu erreichen, indem der Faktor, welcher den Zeitraffereffekt bestimmt, bei den einzelnen Belastungsszenarien unterschiedlich festgelegt wird. Die Reihenfolge der Szenarien, aus welchen sich die Prüfung zusammensetzt, stimmt nicht notwendigerweise mit der Reihenfolge der Belastungsszenarien gemäß Auslegung überein. In jedem Fall unterscheidet sich die zeitliche Gewichtung der Prüfszenarien innerhalb der gesamten Prüfung von der zeitlichen Gewichtung der zugehörigen Belastungsszenarien innerhalb des auslegungsgemäßen Betriebs.
Das Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung, insbesondere einer Wälzlagerung für eine Windkraftanlage, zeichnet sich besonders dadurch aus, dass es von naturgegebenen Fakten ausgeht, welche grundsätzlichen Einfluss auf den Betrieb der gesamten Anlage, insbesondere Windkraftanlage, haben. Auf Basis dieser Fakten werden zunächst Umgebungsszenarien definiert, welche, soweit sie Einfluss auf die Lebensdauer der Anlage haben, zur Generierung von Belastungsszenarien, die sich auf die Lageranordnung beziehen, genutzt werden. Verschiedene Belastungsszenarien werden in unterschiedlicher Weise auf verkürzte Prüfszenarien abgebildet, womit insgesamt die Prüfdauer weitest möglich minimiert und zugleich nicht gewünschte, verfälschende Effekte der Straffung des Prüfablaufs gering gehalten werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 einen Prüfstand samt zu prüfender Lageranordnung in einer schematischen Darstellung,
2 eine für die Auslegung einer Windkraftanlage zu berücksichtigende Häufigkeitsverteilung von Windgeschwindigkeiten,
3 die aus 2 abgeleitete kumulative Häufigkeit von Windgeschwindigkeiten,
4 die Abhängigkeit der Leistung einer Windenergieanlage von der Windgeschwindigkeit,
5 die Abhängigkeit der Rotordrehzahl der Windenergieanlage von der Windgeschwindigkeit,
6 die Abhängigkeit einer in einer Lageranordnung der Windenergieanlage wirkenden efektiven mechanischen Belastung von der Windgeschwindigkeit,
7 grundsätzliche Zusammenhänge zwischen verschiedenen Belastungsszenarien, die beim Betrieb der Windenergieanlage auftreten, und Prüfszenarien, mit welchen die Lageranordnung der Windkraftanlage geprüft wird,
8 bis 11 verschiedene mögliche Zusammenhänge zwischen realistischen Belastungen der Lageranordnung beim Betrieb der Windkraftanlage und Belastung in zugeordneten Prüfszenarien,
12 bis 14 verschiedene mögliche Zusammenhänge zwischen dem Grad der Verkürzung eines Prüfszenarios im Vergleich zum zugeordneten realistischen Belastungsszenario und dem damit einhergehenden Verlust an Aussagekraft der Prüfergebnisse,
15 bis 18 bei verschiedenen Windgeschwindigkeiten wirkende Belastungen innerhalb der Lageranordnung,
19 die Frequenzabhängigkeit auftretender Kippmomente in der Lageranordnung,
20 die Zeitabhängigkeit eines unter realistischen Bedingungen sowie unter Prüfbedingungen wirkenden Kippmoments,
21 die Zeitabhängigkeit der Rotordrehzahl der Windkraftanlage beim Anfahrvorgang,
22 und 23 die Zeitabhängigkeit von axialen beziehungsweise radialen Lasten während des Anfahrvorgangs,
24 in einem Diagramm analog 22 und 23 die Zeitabhängigkeit eines in der Lageranordnung wirkenden Kippmoments während des Anfahrvorgangs,
25 den Verlauf der Winkelbeschleunigung beim Prüfszenario „Anfahrvorgang“,
26 die Zunahme der Rotordrehzahl beim Prüfszenario „Anfahrvorgang“,
27 in einem Diagramm analog 21 die Abnahme der Rotordrehzahl beim Herunterfahren der Anlage bis zum Rotorstillstand,
28 bis 30 in Diagrammen analog 22 bis 24 die zeitliche Veränderung verschiedener Belastungen beim Vorgang nach 27,
31 in einem Diagramm analog 25 die Winkelbeschleunigung im Prüfszenario „Notstopp“,
32 in idealisierter Darstellung die Abnahme der Rotordrehzahl im Belastungsszenario „Notstopp“,
33 realitätsgetreu die Abnahme der Rotordrehzahl im Prüfszenario „Notstopp“,
34 den Verlauf einer in der Lageranordnung wirkenden Axiallast im Prüfszenario „Notstopp“,
35 und 36 den Verlauf einer Radiallast beziehungsweise eines Kippmoments während des Prüfszenarios „Notstopp“.

In 1 ist schematisiert ein Ausschnitt eines insgesamt mit 1 bezeichneten Prüfstandes skizziert. In dem Prüfstand 1 befindet sich eine zu prüfende Lageranordnung 2, welche zwei Wälzlager, im vorliegenden Fall Schrägrollenlager 3, 4 umfasst. Mit der Lageranordnung 2 ist ein Testobjekt 5, nämlich eine Nabe einer Windkraftanlage, gelagert. In das Testobjekt 5 und damit auch in die Lageranordnung 2 werden Kräfte über ein Prüfstandslager 6, welches hier als zweireihiges Rollenlager ausgebildet ist, mittels einer Aktuatoranordnung 7, welche dem Prüfstand 1 zuzurechnen ist, eingeleitet. An Stelle der in 1 skizzierten Anordnung kann auch eine sonstige Lageranordnung mit Hilfe des Prüfstandes 1 geprüft werden. Beispielhaft sind Fest-Los-Lagerungen in Form eines als Festlager fungierenden Pendelrollenlagers und eines zusätzlichen Pendelrollenlagers, welches als Loslager fungiert, zu nennen. Ebenso können zweireihige Lager, zum Beispiel Lager, welche entsprechend dem im vorliegenden Fall als Prüfstandslager 6, das heißt Hilfslager, verwendeten Lager aufgebaut sind, geprüft sind. Auch die Prüfung von aus drei Lagern aufgebauten Lageranordnungen mittels des Prüfstandes 1 ist möglich. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Axial-Radial-Axial-Lagerung handeln, welche zwei Axialzylinderrollenlager und ein Radialzylinderrollenlager umfasst.
Die Aktuatoranordnung 7 ist datentechnisch mit einer Steuer- und Auswertevorrichtung 8 verbunden, welche ferner mit einer Sensoranordnung 9 gekoppelt ist, die auf die Lageranordnung 2 wirkende Belastungen sowie Zustandsgrößen, beispielsweise Lagertemperaturen und eine axiale Anstellung, erfasst.
In dem in 1 eingezeichneten Koordinatensystem weist die x-Achse in Axialrichtung des Testobjektes 5, das heißt, übertragen auf den realen Betrieb, typischerweise in Windrichtung, abgesehen von einem Neigungswinkel, welcher zum Beispiel im Bereich 4° bis 6° liegt. Die y-Achse ist vertikal, die z-Achse horizontal ausgerichtet.
Bei der Auslegung der Windkraftanlage, welche die Lageranordnung 2 umfassen soll, ist von naturgegebenen Umgebungsdaten, welche insbesondere den am Standort der Windkraftanlage auftretenden Wind betreffen, auszugehen. Die Verteilung der Windgeschwindigkeiten beschreibt typischerweise eine Weibull-Verteilung, wie in den 2 und 3 dargestellt ist. Im vorliegenden Fall ist die am gegebenen Standort zu erwartende Windgeschwindigkeit in 97,72 % der gesamten Zeit nicht höher als 22,7 m/s. In der 2 und 3 bezeichnet WS die in m/s angegebene Windgeschwindigkeit. Mit Fr ist die relative Häufigkeit und mit cFr die kumulierte Häufigkeit der Windgeschwindigkeit angegeben.
Es ist realistisch, dass die zu errichtende Windkraftanlage die in 4 gezeigte Abhängigkeit zwischen der Windgeschwindigkeit WS und der relativen Leistung Pr zeigt. Eine detaillierte Kenntnis des Aufbaus der Windkraftanlage ist zu diesem Zeitpunkt der Überlegungen noch nicht erforderlich.
Die normierte Rotordrehzahl nr der Windkraftanlage ist, wie aus 5 hervorgeht, über einen weiten Bereich der Windgeschwindigkeit WS konstant. Zu sehr hohen Windgeschwindigkeiten WS hin nimmt die Rotordrehzahl nr ab, wobei auch in diesem Bereich, solange die Windgeschwindigkeit WS nicht zu hoch ist, die Leistungsabgabe der Windkraftanlage noch konstant bleiben soll. Auch zu geringen Windgeschwindigkeiten WS hin, im vorliegenden Fall unter 10 m/s, wird angestrebt, die Leistung der Windkraftanlage auf einem möglichst hohen Niveau zu halten. Bei besonders hohen und bei besonders niedrigen Windgeschwindigkeiten ist die Windkraftanlage daher derart zu betreiben, insbesondere durch eine geeignete Wahl des Anstellwinkels der Rotorblätter, dass zum Ausgleich der reduzierten Rotordrehzahl ein erhöhtes Drehmoment des Rotors generiert wird. Dieses erhöhte Drehmoment des Rotors spiegelt sich in einer erhöhten relativen Belastung Br wieder, welche durch die Lageranordnung 2 aufzunehmen ist, wie aus 6 hervorgeht.
Das in 5 und 6 visualisierte Belastungsszenario der Lageranordnung 2 betrifft den Normalbetrieb der Windkraftanlage. Auf weitere Belastungsszenarien wird noch konkret eingegangen werden.
In 7 sind verschiedene Belastungsszenarien, welche beim Betrieb der Windkraftanlage auftreten und unterschiedliche Einflüsse auf die Lageranordnung 2 haben, mit BS1, BS2, BS3 bezeichnet. Die Belastungsszenarien BS1, BS2, BS3 sollen jeweils auf Prüfszenarien PS1, PS2, PS3 abgebildet werden, welche zeitlich drastisch verkürzt sind, was in 7 stark verzerrt angedeutet ist.
Verschiedene Möglichkeiten, bei einem Prüfszenario auftretende Belastungen im Vergleich zu den realistischen Belastungen zu verändern, sind in den 8 bis 11 veranschaulicht. In jeder dieser Figuren bezieht sich die linke Skala auf das realistische Belastungsszenario BS1, BS2, BS3 und die rechte Skala auf das zugeordnete Prüfszenario PS1, PS2, PS3. Beim realistischen Belastungsszenario BS1, BS2, BS3 betrage die durchschnittliche Belastung B_av , die minimale Belastung B_min und die maximale Belastung B_max . Die zugeordneten Belastungen in den Prüfszenarien PS1, PS2, PS3 sind mit P_av , P_min und P_max bezeichnet. Gemäß 8 wird bei der Übertragung des realistischen Belastungsszenarios BS1, BS2, BS3 auf das Prüfszenario PS1, PS2, PS3 die mittlere Belastung von B_av auf P_av heraufgesetzt, während die Bandbreite der Belastungen, das heißt die Differenz zwischen B_max und B_min beziehungsweise die Differenz zwischen P_max und P_min , konstant bleibt.
Gemäß 9 bleibt dagegen die mittlere Belastung B_av = P_av konstant, während die Bandbreite der Belastungen im Prüfszenario PS1, PS2, PS3 signifikant erhöht ist. Dagegen wird gemäß 10 die maximale Belastung B_max = P_max konstant gehalten, während die Bandbreite der Belastungen abnimmt, womit eine Zunahme der mittleren Belastung von B_av auf P_av einhergeht. Eine solche Zunahme der mittleren Belastung von B_av auf P_av ist auch gemäß 11 gegeben, wobei in diesem Fall zusätzlich die Bandbreite der Belastungen zunimmt.
Jede der in den 8 bis 11 skizzierten Schemata zur Modifikation der Belastungsparameter ermöglicht, abhängig von der Schädigungswirkung, eine Reduktion der Prüfdauer im Vergleich zur veranschlagten Lebensdauer der Lageranordnung 2. Je nach Art der gegebenen Belastung sowie der Bauart der zu prüfenden Komponente der Lageranordnung 2 kann sich eine Verkürzung der Prüfdauer in unterschiedlicher Weise auf die Aussagekraft der gewonnenen Prüfergebnisse auswirken.
In den Diagrammen nach 12 bis 14 ist mit ZR jeweils der Zeitraum bezeichnet, in welchem ein bestimmtes Belastungsszenario BS1, BS2, BS3 gegeben ist. Der Zeitraum ZR ist immer kürzer als die veranschlagte Nutzungsdauer Tnutz der Lageranordnung 2. Würde die Lageranordnung 2 in jedem Belastungsszenario BS1, BS2, BS3 über eine Prüfzeit geprüft werden, welche dem jeweiligen Zeitraum ZR entspricht, so wäre dies hinsichtlich der Qualität der gewonnenen Prüfergebnisse optimal. In diesem Fall wäre somit die engste Kopplung zwischen im realen Betrieb zu beobachtenden Ereignissen und im Prüfstandsbetrieb zu beobachtenden Ereignissen gegeben.
Nach dem gesamten Zeitraum ZR sei eine mit NSB bezeichnete Anzahl signifikanter Beobachtungen zu erwarten. Bei den signifikanten Beobachtungen handelt es sich nicht zwangsläufig um Schadensereignisse; vielmehr können es auch an der Lageranordnung 2 feststellbare Veränderungen sein, die lediglich Hinweise auf unter erhöhten Belastungen und/oder bei verlängerter Betriebsdauer denkbare Schadensereignisse geben.
Je stärker die Prüfdauer gegenüber der tatsächlich zu erwartenden Belastungsdauer bei verschiedenen Prüfszenarien PS1, PS2, PS3 verkürzt wird, desto mehr verlieren die Prüfergebnisse an Aussagekraft. Anders ausgedrückt: Zwischen den mit modifizierten Belastungsparametern erzielten Prüfergebnissen einerseits und den mit realistischen Belastungen bei realistischer Belastungsdauer erzielten Ergebnissen andererseits besteht eine Abhängigkeit, wobei diese Abhängigkeit umso weniger ausgeprägt ist, je höher der Grad der Verkürzung, das heißt der Quotient zwischen realistischer Belastungsdauer und zugeordneter Prüfdauer, gewählt wird. Eine Verkürzung der Prüfdauer wird stets durch eine Erhöhung von auf die Lageranordnung 2 wirkenden Belastungen erreicht.
Die Abnahme der Aussagekraft der Prüfergebnisse mit kürzer werdender Prüfdauer drückt sich in den verschiedenen Konstellationen nach den 12 bis 14 in einer sich im jeweiligen Diagramm nach links aufweitenden Fläche aus. In den Diagrammen ist mit nE die Anzahl der festgestellten, als relevant eingestuften Ereignisse bezeichnet. Gemäß 12 kann bereits eine moderate Verkürzung der Prüfdauer dazu führen, dass entweder deutlich zu wenig oder deutlich zu viel relevante Ereignisse hervorgerufen werden. Hierbei markiert der untere Rand der schraffierten Fläche die minimale Anzahl und der obere Rand dieser Fläche die maximale Anzahl der mit verkürzter Prüfdauer zu erwartenden Ereignisse. Im oberen Zweig des Diagramms nach 12 ist ein deutlicher Knick erkennbar, welcher darauf hinweist, dass bei kürzer werdenden Prüfdauern, einhergehend mit erhöhten Belastungen, Schadensmechanismen auftreten, welche im realen Betrieb keine Rolle spielen. Der Verkürzung der Prüfdauer sind von daher enge Grenzen gesetzt. Akzeptabel sei in diesem Fall lediglich eine Verkürzung der Prüfdauer auf 80 % im Vergleich zur Dauer des zugeordneten realistischen Belastungsszenarios. Der verkürzte Zeitraum, welchen die Prüfung in Anspruch nimmt, ist mit VR bezeichnet.
Auch gemäß 13 ist ein deutlicher, jedoch weniger stark ausgeprägter Zusammenhang zwischen der Verkürzung der Prüfdauer und dem Verlust an Aussagekraft der Prüfergebnisse gegeben. In diesem Fall sei eine Verkürzung der Prüfdauer auf 60 % noch akzeptabel. Der am schwächsten ausgeprägte Zusammenhang zwischen einer verkürzten Prüfdauer und einer erweiterten Bandbreite von Prüfungsergebnissen ist in der Konstellation nach 14 gegeben. In diesem Fall kann die Prüfdauer bis auf 20 % verkürzt werden, ohne inakzeptable Veränderungen des Prüfergebnisses in Kauf nehmen zu müssen.
Entsprechend der unterschiedlichen Zusammenhänge zwischen erhöhten Prüflasten, verkürzten Prüfdauern und Abnahme der Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse werden für die verschiedenen Belastungsszenarien BS1, BS2, BS3 unterschiedliche Verkürzungsfaktoren festgelegt, welche jeweils das Verhältnis zwischen Prüfdauer und zugeordneter realistischer Belastungsdauer angeben. Auf diese Weise ist insgesamt eine sehr weitgehende Verkürzung der Prüfdauer bei zugleich geringstmöglichem Verlust an Aussagekraft der Prüfergebnisse erzielbar.
Im Folgenden werden verschiedene mechanische Belastungen erläutert, welche beim Betrieb einer Windkraftanlage einschließlich der Lageranordnung 2 auftreten. Die 15 bis 18 zeigen radiale Lasten, nämlich Querkräfte Fq und Vertikalkräfte Fv, welche bei den Windgeschwindigkeiten 4 m/s (15), 10 m/s (16), 20 m/s (17) und 30 m/s (18) durch die Lageranordnung 2 aufzunehmen sind. In allen Fällen handelt es sich um Belastungen im Normalbetrieb. Die maximalen Belastungen, welche bei den verschiedenen Windgeschwindigkeiten aufzunehmen sind, treten nicht mit gleichbleibenden Werten, sondern mit deutlicher Frequenzabhängigkeit auf, wie in 19 erkennbar ist. Hierbei entspricht der Wert 1 der allgemein mit BF bezeichneten Frequenz der Rotordrehzahl, das heißt der Frequenz, mit der das Testobjekt 5 rotiert. Mit dieser Frequenz FR = 1 auftretende erhöhte, in der Lageranordnung 2 wirkende Belastungen sind beispielsweise mit Winkelfehlern zwischen einzelnen Anlagenkomponenten erklärbar. Eine erhöhte Belastung, welche mit der dreifachen Frequenz der Rotordrehzahl auftritt, resultiert am Vorbeischwenken der drei Rotorblätter am Mast der Windkraftanlage. Bei der in 19 dargestellten Belastung handelt es sich um ein Kippmoment KM, welches das Testobjekt 5 belastet. Die betragsmäßige Schwankung dieses Kippmoments KM ist in 20 (untere Kurve) dargestellt und als realistisches Kippmoment MK_r bezeichnet. Um diese Belastung in ein Prüfszenario umzusetzen, wird im Prüfstand 1 die Belastung gemäß der oberen Kurve in 20, das heißt ein Kippmoment MKP bei der Prüfung generiert. Diese Art der Transformation von einem realistischen Belastungsszenario auf ein Prüfszenario entspricht dem Schema nach 10. Es ist somit eine Anhebung der mittleren Belastung bei gleichzeitiger Abnahme der Bandbreite der Belastung gegeben. Hierbei wird die Häufigkeit, mit der die maximale Belastung auftritt, gegenüber dem realen Verlauf erhöht.
Die 21 bis 26 betreffen den Anfahrbetrieb der Lageranordnung 2. Hierbei zeigt 21 die Zunahme der Drehzahl n des Testobjekts 5 während des Anfahrens. Die 22, 23 und 24 zeigen den Verlauf von axialer Belastung, das heißt Axialkraft F_ax , vertikaler Belastung F_v und Kippmoment MK im selben Zeitraum, nämlich in einem Zeitraum von insgesamt 600s. Um diese Belastungen bei verkürzter Prüfdauer zu simulieren, wird das Testobjekt 5 einer Winkelbeschleunigung aw gemäß 25 ausgesetzt. Hieraus ergibt sich eine Zunahme der Drehzahl n gemäß 26. Im Vergleich zum realistischen Anfahrbetrieb ist die Winkelbeschleunigung aw im Prüfszenario auf den dreifachen Wert heraufgesetzt.
Die 27 bis 30 zeigen in Diagrammen analog 21 bis 24 die Drehzahlreduktion bis zum Stillstand des Testobjekts 5, das heißt das Herunterfahren der Anlage. Das reguläre Herunterfahren wird nicht gesondert, sondern ausschließlich durch den Modus „Notstopp“ simuliert, auf welchen sich die 31 bis 36 beziehen. Deutlich erkennbar ist, dass die Axiallast Fax während des schnellen Abbremsens des Testobjektes 5 kurzzeitig in den negativen Bereich gelangt, wobei ansonsten ein positives Vorzeichen gegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Prüfstand
2: Lageranordnung
3: Wälzlager, Schrägrollenlager
4: Wälzlager, Schrägrollenlager
5: Testobjekt
6: Prüfstandslager
7: Aktuatoranordnung
8: Steuer- und Auswertevorrichtung
9: Sensoranordnung
aw: Winkelbeschleunigung
b: Kontaktbreite nach Hertz
B_av, P_av: durchschnittliche Belastung
BF: Belastungsfrequenz
B_min, P_min: minimale Belastung
B_max P_max: maximale Belastung
Br: relative Belastung
BS1, BS2, BS3: Belastungsszenarien
cFr: kumulierte relative Häufigkeit
F_ax: Axialkraft
F_q: Querkraft
F_rad: Radiakraft
Fr: relative Häufigkeit
F_v: Vertikalkraft
MK: Kippmoment
MK_r: realistisches Kippmoment
MKP: Kippmoment bei der Prüfung
nE: Anzahl relevanter Ereignisse
n: Drehzahl
nr: normierte Drehzahl
NSB: Anzahl signifikanter Beobachtungen
Pr: relative Leistung
PS1, PS2, PS3: Prüfszenarien
Tnutz: Nutzungsdauer
VR: verkürzter Zeitraum
WS: Windgeschwindigkeit
ZR: Zeitraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10201001746 B4 [0002]
DE 102014219727 A1 [0003]
DE 102009026943 B3 [0004]
DE 102012024273 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Prüfung einer Lageranordnung (2), mit folgenden Merkmalen: - Umgebungsdaten, welche von außen auf eine Anlage einschließlich einer Lageranordnung (2) wirkende Einflüsse betreffen, werden bereitgestellt, - auf Basis der Umgebungsdaten werden verschiedene Umgebungsszenarien klassifiziert, welche sich hinsichtlich ihres Einflusses auf die Anlage voneinander unterscheiden, - unter Nutzung der Umgebungsszenarien, welche hinsichtlich der Lebensdauer der Lageranordnung (2) relevant sind, werden Daten, die verschiedene realistische Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) der Lageranordnung (2) während der veranschlagten Lebensdauer der Lageranordnung (2) betreffen, ermittelt, - der Anteil der verschiedenen Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) an der veranschlagten Nutzungsdauer der Lageranordnung (2) wird ermittelt, - bezüglich eines jeden Belastungsszenarios (BS1, BS2, BS3) werden lebensdauerbeeinflussende Belastungsparameter (nr, Br, B_ave, B_min, B_max) ermittelt, - zumindest für eine Teilmenge der Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) werden Schemata zur Modifikation der Belastungsparameter (B_ave, B_min, B_max) erstellt, wobei sich aus den modifizierten Belastungsparametern (P_ave, P_min, P_max) eine Abbildung des realistischen Belastungsszenarios (BS1, BS2, BS3) auf ein verkürztes Prüfszenario (PS1, PS2, PS3) ergibt, - Daten zur Abnahme der Abhängigkeit der mit modifizierten Belastungsparametern (P_ave, P_min, P_max) erzielten Prüfergebnisse von mit realistischen Belastungen bei realistischer Belastungsdauer erzielten Ergebnissen vom Grad der Verkürzung werden für verschiedene Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) ermittelt, - für verschiedene Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) werden spezifische Verkürzungsfaktoren, welche das Verhältnis zwischen der Dauer des Prüfszenarios (PS1, PS2, PS3) und der Dauer des Belastungsszenarios (BS1, BS2, BS3) angeben, ermittelt, - die Lageranordnung (2) wird einer Prüfung mit den ermittelten Prüfszenarien (PS1, PS2, PS3), welche insgesamt die während der veranschlagten Nutzungsdauer (Tnutz) auftretenden, die Lebensdauer der Lageranordnung (2) beeinflussenden Belastungen (B_ave, B_min, B_max) abbilden, unterzogen, wobei die prozentuale zeitliche Zusammensetzung der verschiedenen Prüfszenarien (PS1, PS2, PS3) von der zeitlichen Zusammensetzung der zugehörigen realistischen Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Prüfszenario (PS1, PS2, PS3) zugeordnete Belastungsparameter (P_ave, P_min, P_max) Mittelwerte und Verteilungen, insbesondere Minimal- und Maximalwerte (P_min, P_max), von Belastungen umfassen, wobei verschiedene Belastungsparameter (P_ave, P_min, P_max) in Relation zu den zugehörigen, im realistischen Betrieb zu erwartenden Belastungen auf unterschiedliche Weise modifiziert sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsparameter (B_ave, B_min, B_max) Kräfte (F_q, F_rad, F_v), Drehzahlen (n) sowie Änderungsgeschwindigkeiten mindestens eines dieser Parameter (F_q, F_rad, F_v, n), umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) folgende Szenarien umfassen: - Normalbetrieb der Lageranordnung (2), - Anfahrbetrieb, - Drehzahlreduktion bis zum Stillstand, - Leerlaufpendeln.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Belastungsszenario „Drehzahlreduktion bis zum Stillstand“ durch ein Szenario „Notstopp“ abgedeckt ist, wobei in dem entsprechenden Prüfszenario (PS1, PS2, PS3) die Winkelbeschleunigung (aw) der abzubremsenden Komponente der Lageranordnung (2) im Vergleich zum realistischen Belastungsszenario (BS1, BS2, BS3), welches durch die reguläre Drehzahlreduktion bis zum Stillstand gegeben ist, um einen Faktor, welcher größer als zwei und kleiner als fünf ist, insbesondere um den Faktor drei, heraufgesetzt ist, und wobei während des Abbremsens im Prüfszenarios „Notstopp“ das Vorzeichen einer auf die Lageranordnung (2) wirkenden Axialkraft (F_ax) wechselt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Belastungsszenario „Normalbetrieb der Lageranordnung“ im Vergleich zum realistische Belastungsszenario (BS1, BS2, BS3) der Mittelwert (B_ave) einer Belastung, insbesondere eines Kippmoments (MK), angehoben und zugleich die Bandbreite der auf die Lageranordnung (2) wirkenden Belastung reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Belastungsszenario „Normalbetrieb der Lageranordnung“ im Vergleich zum realistische Belastungsszenario (BS1, BS2, BS3) der Mittelwert (B_ave) einer Belastung, insbesondere eines Kippmoments (MK), konstant gehalten und zugleich mindestens eine der Größen Amplitude und Häufigkeit der Belastung angehoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Belastungsszenario „Anfahrbetrieb“ die Winkelbeschleunigung (aw) im Vergleich zum realistischen Belastungsszenario (BS1, BS2, BS3) um einen Faktor, welcher größer als zwei und kleiner als fünf ist, insbesondere um den Faktor drei, heraufgesetzt ist und die Anzahl der Anfahrvorgänge um einen Faktor, welcher größer als 80 und kleiner als 1000 ist, insbesondere mindestens 100 und maximal 300 beträgt, herabgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Belastungsszenario „Leerlaufpendeln“ der Schwenkwinkel zwischen den relativ zueinander drehbaren Komponenten der Lageranordnung (2) auf einen Wert begrenzt ist, der mindestens 1 Grad und maximal 15 Grad beträgt, insbesondere nicht höher als 12 Grad ist, wobei im Prüfszenario (PS1, PS2, PS3) die mechanischen Belastungen im Vergleich zum realistischen Belastungsszenario nicht erhöht sind, jedoch bei jedem Pendelvorgang stets die gleichen Winkelbereiche der Komponenten der Lageranordnung (2) belastet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen, auf Prüfszenarien (PS1, PS2, PS3) abgebildete Belastungsszenarien (BS1, BS2, BS3) zu mehreren Prüfmodulen zusammengefasst sind, wobei ein erstes Prüfmodul den Normalbetrieb der Lageranordnung (2) einschließlich eines fluktuierenden Kippmoments (MK), den Anfahrbetrieb, sowie die Drehzahlreduktion bis zum Stillstand umfasst, ein zweites Prüfmodul eine Belastung der Lageranordnung (2) mit im Vergleich zum ersten Prüfmodul höheren, jeweils konstanten Belastungen, nämlich axialen und radialen Lasten (F_ax, F_rad) sowie einem höheren Kippmoment (MK) beinhaltet, ein drittes Prüfmodul das Leerlaufpendeln wiedergibt, und wobei das dritte Prüfmodul in Abschnitte unterteilt ist, welche intermittierend zwischen Abschnitte des zweitens Prüfmoduls eingefügt werden.
Prüfstand (1) zur Prüfung einer Lageranordnung (2) für eine Windkraftanlage, umfassend eine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 ausgebildete Steuer- und Auswertevorrichtung (8).