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CM Technologies – Condition Monitoring auf hoher See

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Auf Bohrplattformen, Frachtern, Kreuzfahrt- oder Containerschiffen sind Fachkräfte gefragt. Tritt in einer "Fabrik auf hoher See" eine technische Störung auf, muss die Besatzung diese selbst  in den Griff bekommen. Schließlich stehen externe Servicetechniker erst wieder im nächsten Hafen zur Verfügung. Maximale Betriebssicherheit und ein umfassendes Condition Monitoring System sind daher gerade auf hoher See besonders wichtig.

Der Zustand der Antriebsaggregate, aber auch Pumpen, Kräne, Winden und viele andere Anlagen, müssen ständig überwacht werden. Außerdem sind die Qualität des Trinkwassers, die Unbedenklichkeit der Abwässer und sogar das Kühl- und Kesselwasser zu kontrollieren.

Für die Vielfalt der Aufgaben bietet die CM Technologies GmbH/Elmshorn, früher bekannt als Kittiwake GmbH, mit Online- und Offline-Überwachungssystemen maßgeschneiderte Lösungen. Je nach Anlagentyp und Betriebsbedingungen werden folgende Technologien kombiniert:

  • die Schmier- und Brennstoff-Überwachung vor Ort mittels CMT-Schnelltestgeräten
  • die regelmäßige Analyse von Proben im OELCHECK-Labor
  • die Schwingungsanalyse zur Schadensfrüherkennung
  • die Überwachung von physikalischen Parametern (Geschwindigkeit, Drehzahl, Druck, Temperatur, Leistung) durch Sensoren

Zu den Kernkompetenzen von CMT gehört die Überwachung großer Schiffsmotoren. Passagier- und mittlere Frachtschiffe werden häufig von Viertakt-Dieselmotoren mit einer Leistung von über 50.000 kW angetrieben. Große Fracht- und Containerschiffe sind dagegen mit langsam laufenden Zweitakt-Dieselmotoren mit einer Antriebsleistung von bis zu 100.000 kW unterwegs, die Drehzahlen zwischen 35 und 100 U/min erzielen. Bis zu 14 Zylinder sind in Reihe installiert. Die Kraft wird direkt auf den Propeller übertragen. Bei voller Fahrt werden Geschwindigkeiten von bis zu 25 kn (45 km/h) erreicht. Das Gewicht eines solchen etwa 13 m hohen und 32 m langen Motors liegt bei nahezu 3.000 t.

Bei einem langsam laufenden Zweitakt-Dieselmotor sind zwei unterschiedliche Öltypen im Einsatz.

  • Ein SAE 50 (manchmal auch SAE 40) Zylinderöl wird direkt in die einzelnen Zylinder eingespritzt oder mit einer Zentralschmierpumpe zugeführt. Es muss nicht nur schmieren, sondern in erster Linie die Bauteile durch das Neutralisieren von Verbrennungsrückständen vor korrosivem Verschleiß schützen. Es wird zum größten Teil mit dem Kraftstoff verbrannt. Dabei verbrauchen große Schiffe täglich 2 t und mehr Zylinderöl. Restmengen werden am Zylinderhemd als "drip oil" aufgefangen, die dann zur Optimierung der Nachschmiermenge im Labor analysiert werden.
  • Ein SAE 30 oder SAE 40 Systemöl schmiert über ein komplexes Umlaufsystem die Pleuellager und alle anderen bewegten Teile des Motors. Das System für die Triebwerksschmierung fasst weit über 10.000 l. Normalerweise wird das Öl nie komplett gewechselt, sondern in Abhängigkeit von Ölanalysen erfolgt immer nur ein Teilaustausch von max. 30 %.

Verwendet werden ausschließlich Einbereichs-Motoröle. Dabei verfügen die Zylinder- sowie Systemöle und die Öle für 4-Takt Marinediesel wegen der Verbrennung von stark schwefelhaltigem Kraftstoff über eine deutlich höhere alkalische Reserve (BN) als Öle für Pkw- oder Lkw-Motoren.

Die Kontrolle von Motoren und Aggregaten auf Schiffen soll möglichst ohne menschliches Zutun erfolgen. Die Überwachung von allgemeinem Maschinenzustand, Verschleißverhalten und Ölzustand mit einem einzigen Sensor ist allerdings noch Zukunftsmusik. Doch CMT hat mit seinen Monitoring Systemen eine optimale Lösung entwickelt. Die Systeme kombinieren unterschiedliche Überwachungsmodule in einer Einheit. Die Installation in der Nähe des Schmierölsystems ist einfach. Durch Datenübertragung ist eine effektive Fernwartung möglich. Alle Online-Sensoren von CMT lassen sich so kombinieren, dass metallischer Abrieb und Verschleiß, der Ölzustand, Schwingungen und Vibrationen, Temperaturen und andere Parameter erfasst werden. CMT bietet einen umfangreichen Service zur Installation, Inbetriebnahme oder Reparatur der Condition Monitoring Systeme an. Die Servicetechniker des Unternehmens gehen dazu selbstverständlich auch an Bord. Außerdem steht ein Netz an Agenten an allen zentralen Orten rund um den Globus zur Verfügung.

Damit auf hoher See alles perfekt läuft, führt CMT spezielle Trainings und Seminare durch. Schließlich hat ein gutes Verständnis der Schiffsbesatzungen im Bereich des Condition Monitoring direkten Einfluss auf die Lebenszeit und die Zuverlässigkeit der Anlagen. Bei den Trainings geht es auch um das "Lebenselixier Öl". Besonders die Öle der Schiffsdieselmotoren haben extreme Anforderungen zu meistern. Als Kraftstoff wird in der Regel Schweröl HFO (Heavy Fuel Oil) eingesetzt. Dessen Qualität schwankt nicht nur ständig, sondern es ist auch relativ stark mit Wasser, Silizium, Nickel-Vanadium und vor allem mit Schwefel belastet. Das Motoröl der Viertakter und das Zylinderöl der langsam laufenden Zweitakter müssen aber nicht nur mit der Belastung durch das Schweröl, sondern auch mit wechselnden Einspeisungsraten und Feuchtigkeit fertig werden. Um den Schwefel, der zurzeit noch bis zu 4,5 % betragen kann, neutralisieren zu können, werden Öle mit einer hohen Basenzahl (Base Number, BN) von bis zu 100 eingesetzt. Sinkt die Basenzahl zu stark ab, drohen Schäden durch die aggressive Wirkung der Säuren, die bei der Verbrennung von Schwefel entstehen. Die Online-Sensoren von CMT sollen frühzeitig Veränderungen des Öls erkennen, die eventuell auf einen Verschleißvorgang oder auf Mangelschmierung schließen lassen. Um auf Nummer sicher zu gehen, empfiehlt CMT aber zusätzlich regelmäßige Schmierstoffanalysen. Um den Kunden in der Schifffahrt einen für diesen Bereich zugeschnittenen Laboranalysenservice anbieten zu können sind CMT und OELCHECK eine Partnerschaft eingegangen. Vor allem als Trendanalysen sind sie eine notwendige Ergänzung. Das Labor in Brannenburg bietet mehr Möglichkeiten, ein Öl systematisch zu untersuchen als die Sensoren oder die Schnelltestverfahren an Bord. Mit den kommentierten Analysenergebnissen erhalten die Schiffsingenieure umfassende Informationen über Verschleißwerte, Verunreinigungen, den Ölzustand, die wichtige titrierte Basenzahl und die verbleibenden Öladditive.

Die OELCHECK-Tribologen geben in ihren Kommentaren außerdem wichtige Hinweise, die über Probleme der Anlage oder des Öles informieren. Bei der Analyse des "Drip-Oils" geht es um den Einfluss des mit Schwefel und anderen Verunreinigungen belasteten Schweröls auf das Zylinderöl der großen Zweitakt-Dieselmotoren. Dann gibt es z.B. Empfehlungen, den Schwefelgehalt des Schweröls zu prüfen und die Dosierung des Zylinderschmieröls entsprechend anzupassen. Werden die Zylinder mit zu viel Öl versorgt, kommt es neben einer höheren Belastung der Umwelt und des Geldbeutels schnell zu Ablagerungen auf der Kolbenkrone. Eine zu geringe Schmierung führt dagegen zu erhöhtem Verschleiß und nicht selten auch zu einem Kolbenfresser. Durch eine Undichtigkeit an der Stopfbuchse der Kolbenstange kann es zu einem erhöhten Eintrag von Zylinderöl in das Umlauföl kommen. Dadurch werden dann über 10.000 l Öl in der Leistungsfähigkeit so eingeschränkt, dass ein Teilaustausch erfolgen muss. Doch erst wenn die Ölanalysen zeigen, ob zu viel Zylinderöl in das Umlauföl gelangt, sind die Verantwortlichen an Bord in der Lage die Ursache dafür abzustellen.

OELCHECK ist im Laufe der Jahre zu einem wichtigen Partner der CM Technologies GmbH geworden. Die Analysensets für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle und Hilfsmittel zur Probenentnahme sind fester Bestandteil des Sortiments von CMT. Damit treffen nahezu täglich Schmierstoffproben aus den Häfen der Welt bei OELCHECK in Brannenburg ein.  

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