getriebeöle in antrieben von...
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MDA Forum Hannover Messe – 04.04.2011 Dr.-Ing. Manfred Spilker
Getriebeöle in Antrieben von Windenergieanlagen
Aktuelle Standards und ihre Umsetzung
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 1
Getriebeöle in Antrieben von WK-Anlagen
Getriebeöl - FormulationGetriebeöl – AnforderungGetriebeöl - ViskositätGetriebeöl - StandardsGetriebeöl - FeldversuchGetriebeöl - Erfahrungen
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TRIBOLOGISCHES SYSTEM nach DIN 51320
Beanspruchungskollektiv
Grundkörper
GegenkörperZwischenstoff
Umgebungsmedium
Oberflächenveränderung Materialverlust
Verschleißkenngrößen
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VERSCHLEIßKURVE
hv
Reibweg SR
Vers
chle
ißhö
he
stationärer Bereich
Einl
aufp
hase
Ausfall
Typische Verschleißkurve
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Getriebeöl - Formulation
Jedes Getriebeöl besteht aus GRUNDÖL(EN) und einer dem geforderten Leistungsniveau entsprechenden ADDITIVIERUNG.
Einteilung/Beschreibung der Getriebeöle:
VISKOSITÄT (DIN ISO, ISO VG)ANFORDERUNG (DIN 51517, ISO 12925, …)SPEZIFIKATION (Getriebehersteller,
Anlagenhersteller)
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Schmierstoff-Zusammensetzung - Formulation
G rundöle Additive+
Schm ierstoff
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Welches Grundöl ? Welches Additiv?
MineralölHydrokracköl
PAOEster
PolyglycolEP-Verschleißschutz
Anti WearKorrosionsschutz
AntioxidantPourpoint-Depressant
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Viskosität
Physikalische Eigenschaft: Fließwiderstandder FlüssigkeitNimmt ab wenn die Temperaturansteigt.
Angabe als :
• Kinematische Viskosität ν• Dynamische Viskosität η
ν = η/ρ
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Viskosität
Widerstand, den eine Flüssigkeit einer Verschiebung entgegensetzt Innere Reibung
SAE-KlasseDie SAE-Klassen für Motoren- und Getriebeöle definieren Viskositäts-Grenzwerte für def. Temperaturen und/oder def. Belastungen bzw. Temperatur-Grenzwerte für def. Viskositäten.
ISO VGDie ISO-Viskositätsklasse definiert die Viskosität [mm²/sec] bei 40 °C
Die zugrunde liegenden Prüfverfahren sind genormt.
Die VISKOSITÄT ist eine physikalische Eigenschaft eines Schmierstoffes, kein Qualitätsmerkmal !
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VT-Diagramm Industrieöle (Mineralöle VI = 100)ISO VG - Klassen
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ISO – VISKOSITÄTSKLASSENBezugstemperatur: 40 °C
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VT-Verhalten von Getriebeölen
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GetriebeschmierungAnforderungen/Spezifikationen/Normen
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DIN 51517-3 MindestanforderungenIndustrie-Getriebeöle
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DIN 51517-3 MindestanforderungenIndustrie-Getriebeöle – Änderungsbeschluss vom 26.10.10
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DIN 51517-3 MindestanforderungenIndustrie-Getriebeöle – Änderungsbeschluss vom 26.10.10
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DIN 51517-3 Anwendungsbereich
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ISO 12925-1 Specifications for lubricants for enclosed gear systems
CKB – mineralölbasiert, oxidations-, korrosions-, schauminhibiert
CKC = CKB + hochdruck-, verschleißschutzinhibiert
CKD = CKC mit erhöhter thermischer/oxidativer Stabilität
CKE = CKD mit niedrigem Reibungskoeffizienten
CKS = oxidations-, reibungs-, korrossionsschutzinhibiert für extrem niedrige und hohe Temperaturen, mit Reibwertserniedriger
CKT = CKS für hohe Belastungen
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ISO 12925-1 Specifications for lubricants for enclosed gear systems
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Getriebe für Windkraftanlagen NA 060-34-16 AA - GetriebeöleISO/TC 60/JWG 1: IEC 61400-4
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Getriebe für Windkraftanlagen NA 060-34-16 AA - GetriebeöleISO/TC 60/JWG 1: IEC 61400-4
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DIN 51517-3 „CLP“ Vergleich „CKC“ ISO 12925-1
DIN ISO 1817Elastomerverträglichkeit
DIN 51819-3FE8-Prüfung
ISO 14635-1DIN ISO 14635-1FZG-Verschleißtest
ASTM D 2893DIN EN ISO 4263-4Oxidationsstabilität
ISO 7120DIN ISO 7120Stahlkorrosion
ISO 2160DIN EN ISO 2160Kupferkorrosion
ASTM D 2711DIN ISO 6614Demulgiervermögen
ISO 6247ISO 6247Schaumverhalten
DIN 51777-2Wassergehalt
DIN 51558-1Neutralisationszahl
ISO 3016DIN ISO 3016Pourpoint
ISO 2592DIN EN ISO 2592Flammpunkt
DIN 51757Dichte
ISO 2909DIN ISO 2909Viskositätsindex
ISO 3448DIN EN ISO 3104, ISO 3448Viskosität/Visk.-Klasse
Prüfung gem. ISO 12925-1Prüfung gem. DIN 51517-3Eigenschaft
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DIN 51517-3 + Getriebe-/Anlagenhersteller
Viskosität/ISO VG DIN EN ISO 3104ISO 3448
Viskositätsindex DIN ISO 2909Dichte DIN 51757Flammpunkt DIN EN ISO 2592Pourpoint DIN ISO 3016Neutralisationszahl DIN 51558-1Wassergehalt DIN 51777-2Schaumverhalten ISO 6247 + Flender-Schaumtest
ISO 12152+ 4 vesrch. Temperaturen
Spezifikationen Getriebehersteller/Anlagenhersteller
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DIN 51517-3 + Getriebe-/AnlagenherstellerDemulgiervermögen DIN ISO 6614Kupferkorrosion DIN EN ISO 2160Stahlkorrosion DIN ISO 7120Oxidationsstabilität DIN EN ISO 4263-4FZG-Verschleißtest DIN ISO 14635-1 + höhere Schadenskraftstufe (+2)FE8-WL-Prüfung DIN 51819-3 + Freigabe 2 (3) LagerherstellerElastomerverträglichkeit DIN ISO 1817 + stat. und dynamisch; 1000 h
+ 3 Hersteller+ 5 – 10 Materialien
Farbverträglichkeit Innenanstrich + versch. Farbhersteller (5 Materialien)Farbverträglichkeit Außenanstrich + versch. Farbhersteller (4 Materialien)
Spezifikationen Getriebehersteller/Anlagenhersteller
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+ Getriebe-/Anlagenhersteller
+ Materialverträglichkeiten (sonstige) gem. Absprache
+ Filtrationsprüfung 3 Filterhersteller (vesch. Filtertypen)
+ Graufleckentragfähigkeit bei 60 u. 90 °C FVA – Verfahren
+ Feldversuch/Praxistest Abstimmung mit Hersteller2 Windsaisons/2 Jahre
Kontinuierliche Prüfungen:Physik. u. chemische Daten, Ölalterung, Schaumtest, weitere Prüfungen nach Vereinbarung
Abschluß Feldtest:Graufleckentragfähigkeit; Freßtragverhalten; Lagertests; u.a.
Spezifikationen Getriebehersteller/Anlagenhersteller
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Feldtest – Ölprobeentnahme und Inspektion, Probenziehung
Inspektion +Frischöl + Versuchsstart1h
1 Woche2 Wochen1 Monat2 Monate4 Monate8 Monate12 Monate16 Monate20 Monate
24 Monate + Inspektion
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Umsetzung in die Praxis
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Ölanalyse im Feldversuch
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T6BIS T7 T8
09/10/2003 20/11/2003 06/02/2004 14/05/2004 24/03/2005 31/05/2005 18/08/2005 28/09/2005 11/04/2006
Aspect VISUAL limpid limpid limpid limpid limpid limpid dark limpid limpid
Water content mg/kg KF 125 40 64 66 95 126 <0,05 90 <0,05
Non soluble particles % NF E 48-652 0,011 <0,002 0,004 0,005 <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 <0,03
TAN mg KOH/g ASTM D 664 0,70 1,10 0,73 0,33 0,69 0,63 0,71 0,60 0,62
Kinematic viscosity at 40°C mm²/s ASTM D 445 306,10 306,20 307,70 305,80 307,00 306,60 308,00 305,15 307,70
kinematic viscosity at 100°C mm²/s ASTM D 445 31,70 31,40 31,90 31,80 32,18 - 32,10 31,97 -
VI - ASTM D 2270 143 143 143,6 144 145 - 145 145 -
IR Spectrum - INTERNE ok ok ok - - - - - -
Foam test Séq. 1 0/0 10/0 10/0 360/350 400-9/20 - 250-5/15 440-5/53 -
Metal Content
P 380 371 383 351 352 330 353 364 374
Zn 6 5 8 11 11 11 11 13 17
Ca 5 4 4 4 3 5 9 5 6
Na <5 <5 <5 <5 18 8 9 19 10
Si <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
Fe 4 6 17 22 41 33 33 33 42
Cr <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
Al <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
Cu <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
2.4. NORDEX N°4/8067
mg/kg ICP
CHARACTERISTICS UNITS METHODS
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Ölanalyse im Feldversuch – Turbine 4Eisen u. Phosphor
DUNKERQUE WIND FARM/NORDEX 4/TOTAL CARTER SH 320
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
oct-0
3no
v-03
déc-0
3jan
v-04
févr-0
4mars
-04av
r-04
mai-04
juin-0
4jui
l-04
août-
04se
pt-04
oct-0
4no
v-04
déc-0
4jan
v-05
févr-0
5mars
-05av
r-05
mai-05
juin-0
5jui
l-05
août-
05se
pt-05
oct-0
5no
v-05
déc-0
5jan
v-06
févr-0
6mars
-06av
r-06
TIME
MET
AL
CO
NTE
NT,
mg/
kg
IRON ContentPHOSPHORUS Content
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Ölanalyse im feldversuch – Turbine 4Viskosität u. TAN
DUNKERQUE WIND FARM/NORDEX 4/TOTAL CARTER SH 320
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
oct-03
nov-03
déc-03
janv-04
févr-04
mars-04
avr-04
mai-04
juin-04
juil-04
août-04
sept-04
oct-04
nov-04
déc-04
janv-05
févr-05
mars-05
avr-05
mai-05
juin-05
juil-05
août-05
sept-05
TIME
VISC
OSI
TY a
t 40°
C, m
m²/s
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
TAN
, mg
KO
H/g
Viscosity at 40°CTAN
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Ölanalyse im Feldversuch – Turbine 5
T1 T2 T3 T4 T5 T6 T6BIS T7
09/10/2003 20/11/2003 06/02/2004 18/05/2004 17/02/2005 01/06/2005 18/08/2005 27/09/2005
Aspect VISUAL limpid limpid limpid limpid dark limpid dark dark
Water content mg/kg KF 52 82 76 86 16 126 <0,05 76
Non soluble particle % NF E 48-652 0,013 0,004 0,009 0,004 0,03 <0,002 0,021 <0,002
TAN mg KOH/g ASTM D 664 0,69 1,07 0,75 0,73 0,77 0,67 0,69 0,66
Kinematic viscosity at 40°C mm²/s ASTM D 445 306,3 305,2 306,8 300,8 320,6 303,9 302,1 307,8
kinematic viscosity at 100°C mm²/s ASTM D 445 31,9 31,8 31,9 31,53 33,4 - 32 32,44
VI - ASTM D 2270 144 144 143,9 144 146 - 147 146
IR Spectrum - INTERNE ok ok ok ok - - - -
Foam test Séq. 1 0/0 80/0 (2) 10/0 350/4 190-6/16 - 420-10-140 480-7/24
Metal Content
P 400 366 377 367 362 329 337 363
Zn 5 5 7 6 10 10 12 13
Ca 3 5 3 3 3 3 13 7
Na <5 <5 <5 <5 7 7 9 14
Si <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
Fe 8 7 18 26 52 40 42 37
Cr <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
Al <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
Cu <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2 <2
3.4. NORDEX N°5/8066
mg/kg ICP
CHARACTERISTICS UNITS METHODS
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 31
Ölanalyse im Feldversuch – Turbine 5 Eisen u. Phosphor
DUNKERQUE WIND FARM/NORDEX 5/TOTAL CARTER SH 320
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
oct-03
nov-03
déc-03
janv-04
févr-04
mars-04
avr-04
mai-04
juin-04
juil-04
août-04
sept-04
oct-04
nov-04
déc-04
janv-05
févr-05
mars-05
avr-05
mai-
05
juin-05
juil-05
août-05
sept-05
TIME
MET
AL
CO
NTE
NT,
mg/
kg
PHOSPHORUS ContentIRON Content
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 32
Ölanalyse im Feldversuch – Turbine 5Viskosität u. TAN
DUNKERQUE WIND FARM/NORDEX 5/TOTAL CARTER SH 320
100
150
200
250
300
350
400
oct-03
nov-03
déc-03
janv-04
févr-04
mars-04
avr-04
mai-04
juin-04
juil-04
août-04
sept-04
oct-04
nov-04
déc-04
janv-05
févr-05
mars-05
avr-05
mai-05
juin-05
juil-05
août-05
sept-05
TIME
VISC
OSI
TY a
t 40°
C, m
m²/s
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
TAN
, mg
KO
H/g
Viscosity at 40°CTAN
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 33
Inspektion nach 2 Betriebsjahren
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 34
Ölanalyse nach 6 Betriebsjahren
P: 71% Restgehalt
Zn: Rohrleitungen
Na: Meereslage
Fe: normal / 6 Jahre
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 35
Ölanalyse nach 7 Betriebsjahren – 29 483 MWh
MDA Forum Hannover Messe 04.04.2011 – Dr.-Ing. M. Spilker 36
Stromerzeugung in Deutschland, aktueller Stand 2010/2011
17 % - WK-Anteil am Energiemix
In der Zukunft?
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt: [email protected]
Windkraft-Anlagen in Deutschland