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psm – vorbeugende Instandhaltung mit modernen Schmierstoffen und Ölanalysen

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Die psm Nature Power Service & Management GmbH & Co. KG ist eine der großen unabhängigen Service-Gesellschaften in Deutschland. Sie bietet nicht nur das Fondsmanagement für Wind- und Solaranlagen, sondern auch die Wartung und Instandhaltung sowie die technische Betriebsführung an.

Unabhängig vom Hersteller der jeweiligen Windkraftanlage, versorgt das Unternehmen derzeit über 350 Windenergieanlagen mit technischem, kaufmännischem und organisatorischem Knowhow. Dafür beschäftigt psm ein Team von mehr als 60 qualifizierten und hoch motivierten kaufmännischen und technischen Mitarbeitern vom Sitz der Gesellschaft in Erkelenz aus. Für die technische Betreuung vor Ort stehen derzeit zudem bestausgebildete Serviceteams an weiteren Standorten in Niedersachsen, Sachsen-Anhalt und Rheinland-Pfalz zur Verfügung. Seit 2005 ist psm ein Tochterunternehmen der wpd-Gruppe.

Windenergieanlagen sind ständig im Einsatz. Die Rotorblätter einer Anlage wandeln die Strömungsenergie des Windes in eine Drehbewegung von ca. 15 Umdrehungen pro Minute um, die über ein Getriebe auf ca. 1.500 Umdrehungen übersetzt werden, damit der Generator sie in elektrische Energie transformieren kann. Wechselnde Betriebsbedingungen, die aus schwankenden Windstärken und unterschiedlichen Umgebungstemperaturen resultieren, stellen enorme Belastungen für alle Komponenten einer Windkraftanlage dar. Unter diesen Voraussetzungen ist die sichere und zuverlässige Schmierung der Anlage, besonders die des relativ teuren Getriebes, von größter Bedeutung.

Neben einem verschleißfreien Betrieb, einer energiesparenden Additivierung (friction modifier) und einem leichten Anlauf bei tiefen Temperaturen sind lange Ölstandzeiten dabei außerdem ein ganz entscheidender Vorteil, denn Ölwechsel in luftiger Höhe sind aufwendig und kostenintensiv. Die Experten von psm verwenden daher gezielt vollsynthetische Hochleistungsschmierstoffe mit Langzeitcharakteristik.

Dabei handelt es sich nicht nur um synthetische Getriebeöle für das Hauptgetriebe und die Azimutgetriebe. Auch Mehrbereichs-Hydrauliköle für die Pitchverstellung und Fette mit synthetischen Grundölen für die Lagerschmierung der Rotor- und Generatorlager sowie für die Großwälzlager der Rotorblätter und der Gondel wurden im Hinblick auf ihre Langzeiteigenschaften ausgewählt.

In den Planetengetrieben von Anlagen oberhalb der 1,5 MW-Klasse kommen nur noch vollsynthetische Hochleistungsgetriebeöle zum Einsatz. Sie wurden unter anderem wegen der verschärften Testanforderungen der Getriebe- und Windkraftanlagenhersteller so formuliert, dass sie im Vergleich zu konventionellen mineralölbasischen Getriebeölen zusätzliche außergewöhnliche Schutzfunktionen haben. Sie erlauben neben einem störungsfreien Betrieb auch eine lange Ölstandzeit, was wiederum die Produktivität der Anlage erhöht. Ihre Performance in Punkto Verschleißschutz und Energieeinsparung liegt deutlich über der herkömmlich formulierter CLP-Industriegetriebeöle.

Zur langen Standzeit tragen nicht nur die vollsynthetischen Grundöle, sondern auch neu formulierte Antioxidantien bei. Ihr vergleichsweise hoher Viskositätsindex verleiht den Ölen eine größere Flexibilität bei wechselnden Temperaturen. Im Tieftemperaturbereich lassen sich die Anlagen leichter starten, weil u.a. die Plantschverluste durch das „dünnere“ Öl geringer sind. Bei hohen Temperaturen bietet es zusätzliche Sicherheit durch einen „stabileren“ Schmierfilm. Außerdem sorgen ausgesuchte metallorganische Additive für einen extremen Verschleißschutz, schließlich müssen gerade die Getriebe von Windkraftanlagen auch bei höchster Belastung lange und störungsfrei laufen.

Bei der Auswahl des Getriebeöls, das für ihre Anlagen optimal geeignet sein soll, berücksichtigten die Fachleute von psm neben den Freigaben durch die jeweiligen Getriebe- und Anlagenhersteller noch einige zusätzliche Kriterien, deren Angaben sie zum größten Teil auch in den Datenblättern der Schmierstoff-Hersteller finden:

  • Vollsynthetisches Getriebeöl
  • Viskositätsindex nach DIN ISO 2090: > 150
  • Graufleckentest nach FVA Nr. 54: > 10
  • FZG-Test A/8,3/90 nach ISO 1.4635-1: > 12
  • FZG-Test A/16,6 R/120 nach ISO 1.4635-1: > 10
  • FE8 Wälzkörperverschleiß nach DIN 51819: < 30mg
  • VKA-Schweißkraft nach DIN 51350-2: > 3.400 N
  • Korrosionsverhalten gegenüber Stahl nach DIN ISO 7120: Test bestanden
  • Korrosionswirkung auf Kupfer nach DIN ISO 2160: Korrosionsgrad max. 1
  • Schaumverhalten nach ASTM D 892: 0/10 ml/ml

Einige der Öle, die alle Auswahlkriterien erfüllen, sollen gemäß den Aussagen der jeweiligen Ölhersteller zusätzlich noch die meist erst nach Jahren auftretende Graufleckigkeit und Pittings an den Getriebezähnen verhindern können. Auch bereits durch Graufleckigkeit geschädigte Oberflächen sollen wieder eingeglättet werden. Entsprechende Testergebnisse und positive Anwenderberichte lassen den Schluss zu, dass Öle tatsächlich über diese Eigenschaften verfügen können. Auch die Experten von psm haben bereits gute Erfahrungen mit den meist auf der Basis von molybdänorganischen Additiven formulierten Ölen gemacht. So wurden vor 1,5 Jahren zwei Windenergieanlagen (1 MW Leistung) testweise auf diese Öle umgestellt. Hier zeichnen sich, was die durch Graufleckigkeit geschädigten Oberflächen anbelangt, positive Ergebnisse ab.

In der psm-Zentrale im rheinischen Erkelenz laufen sämtliche Daten der fernüberwachten Windkraftanlagen zusammen. Hier werden auch über das Web-Portal die jeweils aktuellsten Ergebnisse aller OELCHECK-Schmierstoffanalysen online abgefragt. Seit Jahren nutzt psm das Web-Portal www.laborberichte.com.

„Darüber lassen sich die Daten neuer Proben komfortabel online eingeben. Die Ergebnisse liegen genauso schnell vor wie beim E-Mail-Versand, allerdings belasten sie das Postfach nicht.“ so Klaus Wolters, Teamleiter der technischen Betriebsführung. Sämtliche Laborberichte werden aus dem Internet sofort per E-Mail an die regionalen Niederlassungen geschickt und ggf. noch zusätzlich kommentiert. Darüber hinaus stehen für Trendanalysen die Daten aller jemals durchgeführten Öluntersuchungen auf Knopfdruck zur Verfügung. „Damit können unsere Techniker die Historie aller geschmierten Komponenten rückverfolgen und Schlüsse auf deren Weiterentwicklung ziehen.“ so Klaus Wolters.

OELCHECK-Schmierstoffanalysen sind bei psm ein fester Bestandteil der vorbeugenden Instandhaltung. Alle 6 Monate ziehen die Servicetechniker bei den Wartungsarbeiten Proben aus dem Getriebeöl. Proben von Hydraulikölen und Fetten werden jährlich oder bei Bedarf entnommen. Für die Untersuchung der Getriebeöle hat sich bei psm der Analysenumfang des Set 4 bewährt. Das Öl wird dabei auf seinen allgemeinen Zustand, Verschleißmetalle, etwaige Verunreinigungen und den Zustand der Additive geprüft. Hilfreich ist die Darstellung der im Öl gefundenen Partikel in Form der optischen Partikelanalyse (OPA).

Von den Anlagenherstellern wird den Betreibern meist geraten, das Getriebeöl der Planeten-Hauptgetriebe einer Windkraftanlage alle drei Jahre bzw. alle 20.000 Stunden zu wechseln. Doch mit modernen Hochleistungsschmierstoffen lassen sich wesentlich längere Standzeiten erreichen. Die Ergebnisse der Schmierstoffanalysen weisen in nahezu allen Fällen (über 97%) auch nach drei Jahren noch ein überdurchschnittliches Leistungspotenzial der Öle nach. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Getriebeöle deutlich mehr als 20.000 Stunden im Einsatz sind, wenn sie zur Trendbeobachtung ins Labor kommen, in Einzelfällen bis zu sechs Jahre. Daher führt psm fast ausschließlich zustandsabhängige Getriebeölwechsel auf der Basis der Trendbeobachtung durch, wobei die Ölanalysen der OELCHECK GmbH neben sämtlichen weiteren Kriterien bei der Gesamtbeurteilung einen wertvollen Beitrag leisten. Die Kostenersparnis für Schmierstoffe und vor allem der durch Ölwechsel aufgewandten Arbeitszeit ist enorm. Schließlich sind derzeit für den Getriebeölwechsel in einer einzigen Windkraftanlage im MW-Bereich Kosten von ca. EUR 3.000 – 5.000 zu veranschlagen.

Doch außer der Steuerung der Ölwechsel tragen die Analysen auch zur Überwachung der technischen Komponenten der Anlage bei. Dabei spielt unter anderem die stetige Überwachung der Ölreinheit eine große Rolle. Die Anlagen sind mit leistungsstarken Haupt- und Nebenstromfiltern ausgerüstet. Schließlich bringt der Wind, der zur Kühlung über Getriebe und Generator streicht, Schmutzpartikel und Blütenstaub mit sich. Aber auch Tribopolymere, die bei der Reaktion von Öladditiven entstehen, sowie Verschleißpartikel sollen nur kurz im Ölkreislauf zirkulieren.

Arbeiten die Filter ausnahmsweise einmal nicht wie sie sollen, zeigt sich dies unmittelbar bei der Partikelanalyse und der Reinheitsklasse des Öls. Dann werden sofort entsprechende Maßnahmen eingeleitet und bei Bedarf Filter oder Nebenstromfilter erneuert. Weist ein Laborbericht erhöhte Werte von Verschleißmetallen wie Eisen, Kupfer, Chrom oder Zinn auf, veranlasst die psm-Zentrale in Erkelenz sofort weitere Inspektionsmaßnahmen, zum Beispiel eine Überprüfung der Schwingungen und der lokalen Öltemperaturen.

Bei Bedarf führen die Techniker von psm eine Videoskopie des ganzen Systems durch. Diagnostizieren sie dabei tatsächlich einmal akuten Verschleiß oder sogar einen sich anbahnenden Schaden, können sie sofort die entsprechenden Vorkehrungen treffen. Ist absehbar, dass das Getriebe gewechselt werden muss, wird die Anlage umgehend nur noch mit genau begrenzter Leistung gefahren. Bis das neue Getriebe zur Verfügung steht, können so mehrere Monate überbrückt werden.

Die Windkraftanlage arbeitet aber auch in dieser Wartephase, sie steht nicht still und produziert weiterhin sauberen Strom. Allerdings sind solche Fälle extrem selten. Denn bisher hat sich die Kombination von ausgewählten Hochleistungs-Getriebeölen und OELCHECK-Schmierstoffanalysen in den über 350 Windkraftanlagen von psm bestens bewährt.

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