Zustandsüberwachung von Hydraulikanlagen mit Ölsensoren

Mit Hydraulikölanalysen aus dem Labor lassen sich unnötige Ölwechsel, Reparaturen und Ausfallzeiten vermeiden. Die Art der Probenentnahme kann das Ergebnis jedoch stark verfälschen. Weiterhin stellt jede Probe nur eine Momentaufnahme dar. Bei plötzlich auftretenden Ereignissen schlägt die Stunde der Online-Ölsensoren. Sie erfassen kritische Betriebszustände sofort. Die Kombination aus Laboranalysen und Ölsensoren ist bei der Schmierstoff- und Hydraulikanlagenüberwachung unschlagbar. Der Einsatz von Ölsensoren sollte allerdings gut durchdacht sein. Sechs Punkte sind dabei entscheidend.

1. Welche Öleigenschaften möchten Sie überwachen?

Ölsensoren können zum Beispiel die Viskosität, die Oxidation sowie den Gehalt an Säuren und Wasser bestimmen oder als Online-Partikelzähler Auskunft über die Reinheit des Schmierstoffs geben. Obwohl immer die weitere Verwendungsfähigkeit des Öls und damit der Zustand der Anlage im Mittelpunkt steht: Definieren Sie vor dem Kauf von Sensoren, welche Werte für Ihren spezifischen Anwendungsfall wirklich Sinn haben.

Die häufigsten Ausfallursachen von Hydrauliken sind auf Verunreinigungen des Hydrauliköles zurückzuführen. Neben geeigneten Ölpflegemaßnahmen macht es daher Sinn, den Eintrag von Verunreinigungen kontinuierlich zu überwachen. Quellen können so frühzeitig lokalisiert und Abhilfen geschaffen werden. Eingesetzt werden dabei Onlinepartikelzähler, die auf dem Prinzip der Lichtblockade arbeiten. Viele der bisher angebotenen Sensoren ermöglichen eine Reinheitsklassenangabe gemäß DIN ISO 4406. Die Messprinzipien sind hier identisch mit denen der Laborgeräte, so dass eine prinzipielle Vergleichbarkeit gegeben ist.

Neben festen Verunreinigungen ist Wasser eine Gefahrenquelle. Wassereintrag führt zur Kavitation und Korrosion. Beides reduziert die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Anlage und sollte überwacht werden. Rein kapazitive Sensoren, wie sie zum Beispiel als Bremsflüssigkeitstester in vielen Automobilwerkstätten Anwendung finden, eigenen sich nur bei einem speziell auf das verwendete Öl kalibrierten Sensor. Aber auch dann können Ölalterungsprozesse das Messergebnis verfälschen. Sensoren, deren dielektrischer Spalt mit Zeolith gefüllt ist (ein Material, in dessen Poren nur Wassermoleküle eindringen können) sind besser geeignet. Eine kontinuierliche Messung der relativen Feuchte kann damit sehr gut realisiert werden.

2. Wie genau möchten Sie messen?

Die Messgenauigkeit eines Sensors ist oft abhängig von seinem Preis. Theoretisch können Sie Messtechnik integrieren, die beinahe eine Laboranalyse ersetzt. In der Regel reicht jedoch eine Investition im überschaubaren Rahmen. Auf Basis der von den Sensoren permanent aufgezeichneten Daten lassen sich Trendverläufe ermitteln. Diese bilden den Zustand von Öl beziehungsweise Anlage sehr gut ab. Wichtig ist, wie Sie dieses Trendverhalten bewerten.

3. Wo soll ein Sensor installiert werden?

Die Sensortypen stellen unterschiedliche Anforderungen an ihren Montageort. Allen gemein ist, dass die vom Hersteller angegebenen Installationsvorgaben bezüglich Druck und Temperatur nicht überschritten werden dürfen. Außerdem muss die Positionierung im Ölkreislauf genau bedacht werden, abhängig vom Messprinzip beziehungsweise der Auslegung des Sensors. Ein Partikelzähler hinter einer Filtereinheit zum Beispiel liefert zwar Informationen, wie gut der Filter arbeitet – über den Verschleißzustand der Anlage verrät er jedoch nicht allzu viel.

4. Wie soll die Datenübertragung erfolgen?

Ob parallel, seriell oder über USB, Lan oder WLan – für die Datenübertragung gibt es viele Möglichkeiten. Der Trend geht eindeutig zu USB- und Lan-Verbindungen. Mit letzterer lassen sich Sensoren in ein Netzwerk einbinden. So kann eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren am PC oder an einer Messwert-Erfassungseinheit des Sensorherstellers parallel ausgelesen werden. Allerdings lassen sich nach heutigem Stand nur Sensoren jeweils eines Herstellers ohne größeren Aufwand miteinander vernetzen.

Bei der nachträglichen Einrüstung ist die Verwendung einer kabellosen Datenübertragung verlockend, da sich hierbei der Installationsaufwand deutlich reduzieren lässt. Beachten sollten Sie jedoch die maximale Reichweite dieser Funk-Module. Der Einfluss von Störquellen und die Menge an Sensoren, die sich ein Funknetz teilen, können die Datenübertragung erheblich reduzieren.

5. Wie möchten Sie die gewonnenen Informationen nutzen?

Legen Sie Regeln fest, wie bei Überschreiten der Grenzwerte verfahren werden soll:

• Variante A: Es wird sofort eine Ölprobe an ein Ölanalyselabor geschickt. Die Schmierstoffanalyse im Labor bringt Klarheit, was den „Alarm“ ausgelöst hat. Aus den Untersuchungsergebnissen lassen sich dann konkrete Maßnahmen ableiten.

• Variante B: Sensoren zeichnen den Trendverlauf auf. Darauf basierend legen Sie die Betriebszeit fest, bis wann eine Maßnahme erforderlich ist. Obwohl mit größerem Aufwand verbunden, ist dies sicherlich die elegantere Variante, um ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden. Die Sensoren sollten jedoch vorher unbedingt für die jeweilige Anlage und den Öltyp kalibriert werden. Dabei unterstützen Software-Tools der Sensorhersteller. Ein Tabellenkalkulationsprogramm hilft bei der Multivariaten Auswertung der Daten.

6. Wie hoch ist die Leistungsfähigkeit von Onlinesensoren?

Allein die Integration eines einzelnen Ölsensors garantiert noch keinen sicheren Betrieb einer Anlage, denn die Prozesse während der Ölalterung beeinflussen sich teilweise gegenseitig. Dem Anlagenbetreiber wird so ein „normales“ Sensorsignal geliefert, das Öl jedoch kann seine Betriebsdauergrenze bereits überschritten haben.

Ein Beispiel ist hier die alleinige Überwachung der Leitfähigkeit, die während des Betriebes von unterschiedlichen Parametern beeinflusst wird. So können eine voranschreitende Oxidation des Hydrauliköles und dessen Additivabbau bezogen auf die Leitfähigkeit zu einem sich kompensierenden Effekt führen. Liegt der Fokus dann nur auf jenem Messwert, kann das zu bösen Überraschungen führen. Besser ist die Integration mehrerer, sich ergänzender Sensoren. do