Turboladerprüfstände für Hochleistungs-Aufladesysteme

Abgasturbolader sind entscheidend wichtig für umweltfreundliche Verbrennungsmotoren mit hoher Leistungsdichte. Die Entwicklung immer leistungsfähigerer Aufladesysteme erfordert hochflexible Prüfstände.

Zur Entwicklung und Optimierung von Abgasturboladern werden Prüfstände benötigt, die heißes Abgas unter reproduzierbaren Bedingungen erzeugen. Eine zuverlässige und exakte Bestimmung des thermodynamischen Verhaltens von Turbolader-Prototypen ist Grundvoraussetzung, um weitere Leistungssteigerungen am Verbrennungsmotor zu erreichen und die Lebensdauer der Lader zu verlängern. An den Turboladerprüfständen müssen dafür Turbinen- und Verdichterkennfelder aufgenommen sowie die Haltbarkeit einzelner Komponenten getestet werden, etwa Lager, Turbinenrad und Turbinengehäuse.

Die Technologie der Aufladung entwickelt sich heute sehr schnell weiter, etwa hin zur zweistufigen Aufladung und bei Ottomotoren zu Ladern, die immer hö­here Abgas-Eintrittstemperaturen ver­kraften. Mit dem rasanten Fortschritt steigen auch die Anforderungen die Prüfstandstechnologien.

Erwartet werden heute große Stellbereiche für Massenstrom, Temperatur und Druck, eine schnelle und präzise Datenerfassung, die Möglichkeit des automatischen Betriebs sowie geringe Wartungs- und Betriebskosten.

Die Aufgabe

Zur Versorgung der Prüfstände mit Druckluft wahlweise aus einem 4 bar oder einem 6 bar Netz, bei einem der größten Hersteller von Turboladern, galt es den hohen Anforderungen an wechselnde Mengen und konstantem Systemdruck gerecht zu werden. Es musste sichergestellt werden, dass der Systemdruck bei stark wechselnden Abnahmemengen der Prüfstände, unter keinen Umständen die Grenze von +/- 10mbar überschritten wird.

Die Maschinentechnik

  • 3 Stück Schraubenverdichter, Leistung 200kW / Maschine
  • 4 Stück Schraubenverdichter, Leistung 200kW / Maschine drehzahlgeregelt
  • Diverse Aufbereitungsaggregate, Verteil- und Rückkühlsysteme

Unsere Lösung

  • Entwicklung und Realisierung eines individuellen Druckluftmanagementsystems auf S7-Basis zur bedarfsabhängigen Steuerung und übergeordneten Regelung der sieben Schraubenverdichter sowie die Versorgung und Einbindung aller zur Druckluftaufbereitung und Verteilung notwendiger Nebenaggregate.
  • Die Kommunikation mit den angebundenen Prüfständen hinsichtlich der Bedarfsmengen und Systemparameter wurde mittels Industrial Ethernet CP`s über TCP/IP-Protokoll realisiert.
  • Zur Parametrierung und Überwachung der Gesamtanlage wurde das Druckluftmanagement-System zentral mit einem Touchpanel ausgerüstet.
  • Die Ausrüstung des Systems mit einer Anbindung an das werkseigene Intranet und der Möglichkeit des Fernzugriffs über das Internet runden die erfolgreiche Umsetzung des Projektes ab.

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