Load and Automation System for an Engine Test Bench

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Belastungs- und Automatisierungssystem für einen Motorenprüfstand

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Vorbemerkung Der Aufbau des Motorenprüfstandes ist in der Laborhalle der Fakultät Kraftfahrzeugtechnik vorgesehen. Im Prüfraum befindet sich ein luftgefedertes Fundament 4000 mm x1900 mm mit einem Nutenabstand von 200 mm, auf dem der Prüfstand montiert werden soll. Lufttechnische Anlagen, zentrale Kraftstoffversorgung und Anschlüsse an die zentrale Kühlanlage sind vorhanden. Die Anschlüsse für die Medienversorgung befinden sich am Fundament. Bedienpult und Steuerschrank sind im Bedienraum vorzusehen. Der Schaltschrank zum Anschluss an das Stromnetz der Laborhalle ist in einem elektrischen Betriebsraum aufzustellen. Prüfraum und elektrischer Betriebsraum liegen örtlich ca. 20 m auseinander. Alle nachfolgenden Geräte sind ausschließlich als Neugeräte zu liefern. Pos. 1 Belastungseinrichtung mit folgenden Mindestanforderungen: Nenndrehmoment ? 600 Nm bis min. 3750 U/min Nenndrehzahl 4.000 U/min +/- 10% Nennleistung (S1 Betrieb nach IEC 60034-1) ? 250 kW Maximaldrehzahl 10.000 U/min +/- 10 % Verlustleistung nominal < 10,4 kW Nennstrom 350 A +/- 10 % Leistung motorischer Betrieb ? 90 % der generatorischen Leistung Überlastbarkeit (60 s alle 10 Minuten) ? 20 % Massenträgheitsmoment < 0,350 kgm² Beschleunigungsvermögen > 20.700 U/s Maschinengeräusch bei Nenndrehzahl < 85 dB (A) Berechnete Lagerlebensdauer L10h ? 30.000 Stunden Schutzart min. IP23 Umgebungsbedingungen Temperatur + 5 °C bis + 40 °C Gesamtgewicht < 1100 kg Maximalabmessungen Länge: 1,10 m Breite: 0,90 m Höhe: 1,30 m 1.1. Vierquadrantenbetrieb 1.2. Überlastungsschutz 1.3. Drehgeber zur Drehzahlmessung 1.4. passende Umrichter nach DIN EN 61800-3 Kategorie C3 standardisiert in separatem Steuerschrank 1.5. Zwischenrahmen für die Belastungseinrichtung mit einer Achsenhöhe der Belastungseinrichtung 700 mm zur Fundamentoberfläche 1.6. betriebsbereite Montage auf dem Fundament 1.7. erforderliche Steuerschränke und Steuerung 1.8. erforderliche Anschluss-, Steuer- und Signalkabel zwischen Umrichter und Steuerschrank (ca. 25m getrennt voneinander) Pos. 2 Drehmomentmessung mit folgenden Mindestanforderungen: 2.1. Arretiervorrichtung zur Drehmomentkalibrierung 2.2. Prüfhebel zum Einmessen des Drehmomentmesssystems 2.3. Drehmomentmessflansch mit folgenden Anforderungen: Genauigkeitsklasse ? 0,05 Nenndrehmoment Mnom 1 kNm Nenndrehzahl > 11.000 U/min Nennkennwert (Spanne zwischen Drehmoment = Null und Nenndrehmoment): Frequenzausgang Spannungsausgang 30 kHz 10 V Kennwerttoleranz (Abweichung der tatsächlichen Ausgangsgröße bei Mnom vom Nennkennwert) Frequenzausgang und Spannungsausgang +/- 0,1 % Linearitätsabweichung einschließlich Hysterese, bezogen auf den Nennkennwert: Frequenzausgang und Spannungsausgang, für ein max. Drehmoment im Bereich: 0% Mnom bis 20% Mnom >20% Mnom bis 60% Mnom >60% Mnom bis 100% Mnom < +/- 0,01 % < +/- 0,02 % < +/- 0,03 % Temperatureinfluss pro 10K im Nenntemperaturbereich auf das Ausgangssignal, bezogen auf den Istwert der Signalspanne: Frequenzausgang Spannungsausgang +/- 0,05 % +/- 0,2 % Temperatureinfluss pro 10K im Nenntemperaturbereich auf das Nullsignal, bezogen auf den Nennkennwert: Frequenzausgang Spannungsausgang +/- 0,05 % +/- 0,1 % Rel. Standardabweichung der Wiederholbarkeit nach DIN 1319, bezogen auf die Ausgangssignaländerung: Frequenzausgang und Spannungsausgang < +/- 0,03 % Nenntemperaturbereich + 10 ... + 70°C Gebrauchstemperaturbereich + 5 ... + 50°C Massenträgheitsmoment Rotor < 0,004 kgm² Gewicht Rotor < 2 kg Schutzart (EN 60529) min. IP 54 2.4. Kalibrierungsfunktion für Drehmomentflansch Pos. 3 Drehzahlerfassung 3.1. Inkrementaler Drehzahlgeber an Belastungseinrichtung Inkremente je Umdrehung ? 2.048 Energieversorgung 5 VDC +/- 0,5 VDC Max. Drehzahl: 10.000 U/min + 10% Schutzart: min. IP66 Betriebstemperatur: + 5 ... 50 °C Schnittstelle: TTL Pos. 4 Verbindung Belastungseinrichtung - Prüfstandsmotor mit folgenden Mindestanforderungen: 4.1. Zweimal Auslegung einer Welle für ein Zweimassensystem bestehend aus rotierenden Massen, Welle und Dämpfer hinsichtlich kritischer Drehzahlen und Resonanzverhalten mit vorgegebenen Massenträgheitsmomenten zweier Motoren 4.2. Lieferung einer Welle mit Dämpfer 4.3. Wellenschutz 4.4. Wellenbruchüberwachung Pos. 5 Messdatenerfassung im Prüfraum mit folgenden Mindestanforderungen: 5.1. Übersicht geforderte Messtechnik: Anzahl Messgröße Eigenschaften 2 Luftfeuchtigkeit Für Prüfstandsraum und Ansaugluft 1 Barometerdruck 15 Druck Die Anzahl der gewählten Druckaufnehmer aus der Tabelle der geforderten Druckmessbereiche (siehe Tabelle unten) wird nach Auftragserteilung bekannt gegeben 26 Temperatur Wahlweise Widerstandsthermometer oder Thermoelement 16 Analoge Eingänge Programmierbar und einstellbar 8 Analoge Ausgänge Programmierbar und einstellbar 8 Digitale Eingange Programmierbar und einstellbar 8 Digitale Ausgänge Programmierbar und einstellbar 5.2. Luftfeuchtigkeitsmessgerät Messbereich 0 ...100% rF Genauigkeit (einschließlich Nichtlinearität, Hysterese und Wiederholbarkeit): bei + 15 ... + 25 °C +/- 1 % rF (0 ... 90 % rF) +/- 1,7 % rF (90 ... 100 % rF) bei - 20 ... + 40 °C +/- (1,0 + 0,008 x Messwert) % rF bei - 40 ... + 180 °C +/- (1,5 + 0,015 x Messwert) % rF Ausgangssignal a. ... 20 mA Druckdichte Verschraubung ? 3bar 5.3. Digitaltransmitter zur Erfassung des barometrischen Drucks im Prüfraum Druckbereich: 800 bis 1200mbar (abs.) Gesamttoleranz: typ. +/- 0,1% F.S. / -25°C bis + 65°C max. +/- 0,3% F.S. / -25°C bis + 65°C Reproduzierbarkeit: +/- 0,05% F.S. , typ. Langzeitdrift über 1 Jahr bei 20°C: +/- 0,2% F.S. Betriebstemperatur: + 5 bis + 50 °C Temperaturkompensation: ? Linearisierung: ? Digitaler Tiefpassfilter: ? IP Schutz: IP 65 Vibration: 15 g (20 bis 2000Hz) Versorgung: 24 VDC durch CAN-Bus Stecker 5.4. Druckaufnehmer Gesamttoleranz typ. +/- 0,15% F.S. / 0°C bis + 80°C max. +/- 0,4% F.S. / 0°C bis +