Effektives Oil Condition Monitoring vermeidet Maschinenstillstand

Die Schlagwörter Oil-Condition-Monitoring oder Predictive Maintenance sind im Zeitalter der Industrie 4.0 keine geflügelten Fachtermini mehr. Für Konstruktionsleiter stehen bei den Entwicklungen von Motoren, Maschinen und Anlagensystemen die wichtigsten Leitmotive längst fest: Die Konstruktionen sollen Ausfälle vermeiden, Wartungsfehler erkennen, Laufzeiten erhöhen und Service-Intervalle anpassen. Die Komplexität der Sensoren schreckt jedoch viele Anwender ab.

Hydrotechnik hat hierzu das System HySense® CX 197 entwickelt. Es spannt den Bogen von Minimess®-Testpunkten über intelligente Ölzustandssensoren bis hin zum anwenderfreundlichen MultiSystem 5070. Sowohl das Erfassen von Ölparametern, als auch das Erkennen von Abweichungen und die anschließende Auswertung werden auch für den unerfahrenen Anwender möglich.

Aufgrund hoher Kosten und langer Wartezeiten werden Ölzustandsanalysen selten durchgeführt. Investitionen in Wartung und Instandhaltung werden mit der Einsparung eines Ölwechsels gegengerechnet. Ungeplante Maschinenausfälle werden hingegen oft nicht berücksichtigt. Demgegenüber stehen vorzeitige Ölwechsel, um Anlagenstörungen, -stillstände oder -schäden zu vermeiden. Mit den heutigen technischen Möglichkeiten wird eine Zustandskontrolle hydraulischer Systeme praktikabler. Das Zusammenwirken vieler Parameter wie Partikelmenge, Feuchtigkeit, Leitfähigkeit, Viskosität, Permittivität und Temperatur stellt viele Anwender jedoch vor eine große Hürde: die richtige Interpretation.

Präzise Schmier- und Hydrauliksysteme arbeiten mit Spaltmaßen im Mikrometer-Bereich, so dass bereits kleinste Schmutzpartikel den Energieverbrauch durch Reibung hoch treiben, die Leistungsfähigkeit vermindern oder zu oftmals kostenintensiven Stillständen führen können. Dies hat nicht selten den unplanmäßigen Wechsel des Hydrauliköls oder den Austausch empfindlicher Komponenten zur Folge. Verunreinigungen im Hydrauliköl können verschiedene Ursachen haben und dadurch die positiven Eigenschaften von Betriebsflüssigkeiten auf Dauer reduzieren. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen im System vorhandener, nachträglich eindringender oder durch den Betrieb entstehende Verunreinigung des Öls.

So bestimmen Experten die Reinheit von Hydrauliköl üblicherweise durch die Betrachtung der Anzahl und Größe der in 100 Milliliter vorhandenen Schmutzpartikel. Dabei wird nicht nach Form und Beschaffenheit der Partikel unterschieden. Um zum Beispiel den Verschmutzungsgrad vergleichbar und aussagekräftig beurteilen zu können, erfolgt eine Zuordnung in sogenannte Reinheitsklassen, die unter anderem in der ISO 4406 definiert wurden. Die Norm sieht eine Einstufung aller Partikel größer als vier, sechs und 14 Mikrometer in Reinheitsklassen vor. Das Ergebnis der Zuordnung ist kumulativ, das heißt die angegebene Anzahl der Partikel, die größer sechs Mikrometer sind, beinhaltet auch sämtliche Partikel mit einer Größe von mehr als 14 Mikrometer. Das Ergebnis wird in Form einer zusammengesetzten Ordnungszahl für alle drei Partikelgrößen (zum Beispiel 14/11/8) dargestellt. Eine permanente Ölzustandskontrolle hilft somit, nicht nur die Viskosität oder Temperatur im Auge zu behalten, sondern auch die Verschmutzung des Öls zu bestimmen.

Neben den Schmutzpartikel werden noch weitere Größen analysiert. Die Viskosität ist ein weiterer wichtiger Parameter. Lange Laufzeiten und erhöhte Temperaturen verursachen eine Oxidation des Öls, die eine Viskositätssteigerung zur Folge haben. Dies führt zur Polymer- und Säurebildung. Vergleichbar macht die Viskositätsmessung dabei die temperaturkompensierte Darstellung bei 40 Grad Celsius. Die Feuchtigkeit verschmutzt das Öl ebenso und ist sehr unbeliebt. Sie korrodiert Metalloberflächen und kann als freies Wasser bei niedrigen Temperaturen gefrieren. Eine regelmäßige Ölzustandskontrolle hilft somit, die Größe im Auge zu behalten. Gleichzeit misst der Sensor noch die Permittivität (Dielektrizität) und die Leitfähigkeit. Die Permittivität ist ein Parameter, der das dielektrische Verhalten des Öls beschreibt (also die Polarität). Er hängt von vielen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Menge der Additive, Feuchtegehalt, oder Öltyp ab. Öle besitzen einen sehr kleinen Leitfähigkeits-Messwert von wenigen nS/m. Die Leitfähigkeit wird als Indikation betrachtet, um Änderungen der Öleigenschaft zu eruieren.

Hydrotechnik hat mit dem HySense® CX 197 eine anwenderfreundliche Lösung entwickelt, die im ersten Schritt nur die Grundinformationen der Hydraulikanlage benötigt: Der verwendete Öl-Typ, die Betriebstemperatur und Grenzwerte genügen, um das Hydrauliksystem im MultiSystem 5070 zu beschreiben. Im zweiten Schritt wird die Einheit über Minimess®-Testpunkte mit der Hydraulikanlage im laufenden Betrieb verbunden. Das System speichert die Daten über den Ölzustand und stellt sie für weitere Auswertungen zu einem späteren Zeitpunkt zur Verfügung. Für den Anwender wird der Ölzustand mit Hilfe von Ampeln visualisiert. Neben dieser Darstellung gibt es die Möglichkeit alle Parameter detailliert darzustellen. Anhand des Vergleichs der Messdaten mit den Startwerten liefert das Messsystem die Veränderungen der Öleigenschaften. Die Ölzustandsanalyse und -überwachung ist mit dieser Lösung unkompliziert. Die Messwerte eignen sich auch für Qualitätsnachweise bei Auslieferung und Verleih.