Test van elektromechanische werking in koude en ijzige klimaatomstandigheden

climatic test chamber, cold climate, testing

Sirris benut haar grote klimaatkamer voor onderzoeks-, test- en valideringsprojecten van diverse elektromechanische systemen die in ruwe en extreme klimaatomstandigheden moeten werken. Naast tests bij extreem lage temperaturen is het nu ook mogelijk om tests in ijzige omstandigheden uit te voeren; ijsvorming is in koude klimaten immers vaak een groot probleem. 

De site opende zijn deuren in 2012 en werd aanvankelijk vooral door de afdeling OWI-Lab van Sirris gebruikt voor functionele tests van grote componenten van meerdere MW voor windturbines (zoals tandwielkasten, transformatoren, convertors, hydraulische componenten, en dergelijke meer).
Om ook andere industriesectoren te ondersteunen in hun uitdaging om te voldoen aan de conformiteitstests in koude en ijzige klimaatomstandigheden, heeft het lab tevens kennis in dit soort van tests opgebouwd voor domeinen als zonne-energie, energieoverbrenging, terreinapplicaties, defensie, scheepvaart. Het lab investeerde ook in bepaalde bijkomende voorzieningen voor 'one-stop-shoptests' in het domein van koude, tropische, polaire en dorre klimaten om te garanderen dat het toekomstige product in alle regio's van de wereld kan werken.    

Grote klimatologische testkamer van Sirris en enkele voorbeelden van temperatuurtests in het lab

Gewijzigd gedrag van systemen in koude klimaatomstandigheden met ijsvorming

Koude en ijzige klimaatomstandigheden kunnen een systeem op verschillende manieren beïnvloeden. Een aantal daarvan liggen voor de hand en behoeven geen toezicht. De impact van koude temperaturen op een vloeistofkoelsysteem is bijvoorbeeld makkelijk aan te pakken door het vriespunt van het koelmiddel te verlagen. De secundaire impact van lage temperaturen door ijs en sneeuw kan evenwel nefaster en moeilijker te verhelpen zijn. Een voorbeeld hiervan zijn de radiatoren van het koelcircuit waarmee bepaalde windturbines bovenaan de gondel zijn uitgerust. Wanneer deze met ijs bedekt zijn, verliezen ze hun vermogen om warmte te evacueren, wat ernstige problemen veroorzaakt. IJsvorming kan ook de aerodynamica, de eigenfrequentie en de gewichtsverdeling aantasten.

Van links naar rechts: een bevroren koelelement bovenop de gondel van een windturbine in Scandinavië, een bevroren dumper na een sneeuwstorm in Canada, vriesregen op een autoruit in Zwitserland

Ook al beperken de effecten zich gewoon tot meer gewicht op de machine of de structuur, is het belangrijk om hiermee rekening te houden tijdens de ontwerpfase en de nodige valideringstests uit te voeren om een bedrijfszekere en veilige werking te garanderen. In de scheepvaart worden alle schepen zodanig ontworpen dat ze weerstaan aan een ijslaag van 35 mm zonder het evenwicht van het vaartuig in gevaar te brengen. Alle uitrustingen op het schip worden in dezelfde extreme omstandigheden op hun functionaliteit getest. Ook op de markt van de windenergie wordt rekening gehouden met ijsvorming op de rotorbladen.

Extreme gevallen van ijsvorming op een poolschip en op een windturbine in een polair klimaat 

Simulatie van ijsvorming in het lab

“De klimaatkamer is een ideaal laboratorium om dergelijke valideringstests in een nauwkeurig gecontroleerde omgeving uit te voeren,” aldus Bastiaan Reymer, test engineer bij Sirris. “Door het testobject tot extreem koude temperaturen af te koelen, kunnen we de ijsvorming versnellen. Momenteel maken we die dunne ijslagen met behulp van spuitpistolen. Maar we voeren onderzoek naar een geautomatiseerde spuittechniek om de menselijke ingrepen tot een minimum te beperken en in één nacht een dichte ijslaag voor onze klanten te creëren.”

Voorbeeld van een ijstest (35 mm) voor VIKING Life Saving Equipment -  Marine-evacuatiesysteem voor VIKING Life Saving Equipment A/S

Grote en zware proefstalen

Pieter Jan Jordaens, business developer  voor de klimatologische testopstelling: “Dankzij de grote afmetingen, de vloerbelasting van meer dan 150 ton en het vermogen om tot -60 °C te koelen, is onze klimaatkamer uniek in Europa. Exportbedrijven die producten fabriceren welke in koude en polaire klimaatomstandigheden moeten werken, kunnen testen of hun aanvullende functies geschikt zijn voor deze omgevingen alvorens ze in de praktijk te gebruiken. Omdat de klimaatkamer in een terminal voor bulkgoederen in de Antwerpse haven is ondergebracht, kunnen prototypes per vrachtwagen, trein of schip aankomen. Het vakkundige personeel beschikt over een brede waaier van hijsmachines om de proefstalen zorgvuldig en nauwkeurig in de kamer te plaatsen.”

Een marine-evacuatiesysteem voor VIKING Life Saving Equipment A/S en een tandwielkast voor een 80 ton wegende windturbine van ZF Wind Power worden hier getest op hun conformiteit in koude klimaatomstandigheden