Metallpartikel im Getriebeöl – was sie über den Zustand des Getriebes verraten

In einem Industriegetriebe übertragen Verzahnungen hohe Kräfte über vergleichsweise kleine Kontaktflächen. Gleichzeitig werden Lager, Wellen und weitere Bauteile mechanisch beansprucht. Durch Reibung, Oberflächenbeanspruchung und Verschleiß lösen sich kleinste Materialbestandteile von metallischen Bauteilen und gelangen in das Schmieröl. Metallischer Abrieb entsteht beispielsweise an:

• Zahnflanken,
• Wälzlagern und Lagerlaufbahnen,
• Lagerkäfigen,
• Lagersitzen an Wellen und Gehäusen, und
• weiteren metallischen Kontaktstellen im Getriebe

Schwingungsmessung, Temperaturüberwachung und Metallabrieb betrachten unterschiedliche Auswirkungen eines sich entwickelnden Getriebeschadens. Eine Schwingungsanalyse untersucht das dynamische Verhalten der Maschine. Eine Temperaturmessung zeigt thermische Veränderungen. Metallische Verschleißpartikel sind dagegen Material, das direkt von metallischen Bauteilen des Getriebes stammt. Damit liefert die Online-Partikelzählung eine andere Information: Entsteht im Getriebe metallischer Abrieb, der auf einen beginnenden Getriebeschaden hinweist?

Es wird somit direkt der metallische Verschleiß und seine Entwicklung gemessen – nicht nur dessen Auswirkungen auf Schwingungen oder Temperatur.

Bei der Untersuchung von Getriebeöl im Labor werden unterschiedliche Partikelarten betrachtet. Staub, Schmutz und andere Verunreinigungen können von außen in das Schmiersystem gelangen und die Ölreinheit verschlechtern. Metallische Partikel entstehen dagegen im Getriebe durch Materialabtrag im Betrieb. Überwachung der Ölreinheit durch optische Partikelzählung und die Überwachung des metallischen Abriebs im Getriebe haben daher unterschiedliche Ziele.

Eine hohe allgemeine Verschmutzung des Öls ist nicht automatisch ein Getriebeschaden. Eine schnell oder kontinuierlich steigende Anzahl metallischer Partikel ist dagegen ein starkes Anzeichen für einen sich entwickelnden mechanischen Schaden.

Dahinter steht eine einfache und bewusst zugespitzte Formel:

Regelmäßige Ölanalysen sind für die Beurteilung von Getriebe und Schmierstoff wichtig, und stellen auch die Anzahl der zum Entnahmezeitpunkt im Öl enthaltenen Metallpartikel fest. Zwischen zwei Ölproben liegen jedoch häufig Monate oder Jahre. Was in dieser Zeit im Getriebe passiert, zeigt erst die nächste Probe.

Bei einer Online-Metallpartikelüberwachung läuft die Messung dagegen kontinuierlich am Getriebe. Beginnt die Partikelrate anzusteigen, wird diese Veränderung direkt im Trend sichtbar. Gerade bei besonders produktionsrelevanten Industriegetrieben schafft diese zusätzliche Information wertvolle Reaktionszeit.

Eine Online-Überwachung eines Industriegetriebes ist vor allem dort interessant, wo ein plötzlicher Getriebeausfall hohe Betriebsunterbrechungskosten oder Lieferschwierigkeiten verursachen kann.

Typische Anwendungen für Online-Partikelzählung sind:

• besonders produktionskritische Industriegetriebe,
• Getriebe ohne kurzfristig verfügbaren Ersatz, z.B. Sondergetriebe,
• Getriebe mit langen Ersatzteil-Lieferzeiten,
• Getriebe, deren Reparatur in geplante Stillstandsfenster gelegt werden soll,
• Anlagen, bei denen zwischen Inspektionen eine laufende Zustandsinformation benötigt wird,
• Getriebe mit bekanntem Schaden, deren weiterer Verlauf überwacht werden soll.

Für den Instandhalter ist entscheidend: Kommt die Warnung früh genug, bleibt Zeit zum Handeln!

Für die Online-Partikelzählung ölumlaufgeschmierter Industriegetriebe empfehlen wir MetalSCAN. Der MetalSCAN-Partikelsensor wird in den Ölkreislauf vor dem Filter integriert. MetalSCAN unterscheidet ferromagnetische und nichtferromagnetische Metallpartikel. Zusammen mit den konstruktiven Daten des Getriebes ergeben sich daraus zusätzliche Hinweise auf mögliche Verschleißquellen.

MetalSCAN ist keine Ölanalyse und keine Schwingungsmessung. Das System hat eine andere Aufgabe: metallischen Verschleiß früh erkennen und seine Entwicklung verfolgen.

Steigt die Partikelrate deutlich an, muss nicht automatisch sofort abgeschaltet werden. Zuerst sollte geklärt werden, wo der Abrieb entsteht und wie schnell sich der Zustand verändert.

Wir empfehlen dann:

• Partikeltrend und Betriebsbedingungen prüfen,
• Ölfilter und Magnetabscheider kontrollieren,
• Lager und Verzahnungen untersuchen, z.B. eine Videoendoskopie durchführen,
• bei Bedarf eine Ölprobe analysieren lassen,
• den weiteren Partikeltrend beobachten,
• notwendige Reparaturen oder eine Instandsetzung vorbereiten.

Die Online-Partikelüberwachung ist damit eine Art Alarmanlage. Sie zeigt, dass etwas passiert. 

Wird zunehmender Metallabrieb festgestellt, sollte das Getriebe gezielt untersucht werden. Bei einer Getriebeinspektion können Schmierung, Filter sowie zugängliche Lager- und Verzahnungsbereiche geprüft werden.
Mit einem Videoendoskop lassen sich abhängig von der Getriebekonstruktion weitere Bereiche im Inneren beurteilen.

So wird aus dem Online-Warnsignal eine technische Zustandsbeurteilung.

Bei einem produktionskritischen Getriebe zählt vor allem die gewonnene Zeit. Wird ein beginnender Schaden früh erkannt, können Ersatzteile mit langer Lieferzeit beschafft, Reparaturmöglichkeiten vor Ort geprüft und eine notwendige Getriebeinstandsetzung vorbereitet werden. Im besten Fall wird aus einem ungeplanten Getriebeausfall ein geplanter Eingriff im nächsten geeigneten Stillstandsfenster.

Aus der Störung wird eine geplante Instandsetzung.

Sie möchten wissen, wie sich metallischer Verschleiß an einem Ihrer Industriegetriebe online überwachen lässt?
Senden Sie uns Hersteller, Getriebetyp, Anwendung und – soweit vorhanden – Informationen zur Schmierung und zum Ölkreislauf sowie Fotos, Typenschilddaten oder technische Unterlagen.

Unsere Technik prüft, wie eine MetalSCAN-Online-Partikelzählung in Ihre bestehende Anlage integriert werden kann.