Technischer Fortschritt durch bessere Diagnose

Sie sind prestigeträchtig und tauchen beim Stichwort Tunnelbau sofort vor dem geistigen Auge auf: Baumaschinen mit 16 m Durchmesser, die sich durch die Erde graben. Für den Schwanauer Maschinenhersteller Herrenknecht AG sind aber auch die kleineren Bohrprojekte interessant, die mit Durchmessern von bis zu 4 m auskommen. „Hier verkaufen wir nicht nur die Maschine, sondern bieten auch maßgeschneiderte Miet- und Servicelösungen an“, berichtet Jörg Meyer, Leiter der Fluidtechnik im Bereich Utility Tunnelling bei Herrenknecht.

Wichtig für eine zuverlässig arbeitende Hydraulik seien ein optimales Filterkonzept, das schon bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss, sowie eine umfassende Diagnose, die den Service ergänzt. In Sachen Reinigung haben sich Rücklauf-Saugfilter der Hydac Filtertechnik GmbH aus Sulzbach bei den Schwarzwäldern bewährt. Sie werden zur permanenten Nebenstromfiltration genutzt. „Innerhalb von drei Minuten ist das gesamte Tankvolumen der Hydraulik einmal durch den Filter und den Kühler umgewälzt“, fährt Meyer fort. Weil die Hydraulikflüssigkeit ohnehin dreimal so oft durchgefiltert werde wie normal, erreiche man auch mit einem 12-µm-Filter hervorragende Ergebnisse. In Zahlen ausgedrückt, entspricht dies der Reinheitsklasse ISO 19/17/14. Diese ist gefordert, weil sich in den Maschinen größtenteils vorgesteuerte Proportionalventile befinden.

Die Lebensdauer der Hydraulik in diesen kleineren, so genannten Microtunnelling-Maschinen hängt aber nicht nur von der Feststoffverschmutzung aber, sondern daneben auch vom Wassergehalt, dem Lufteintrag sowie der chemischen Zusammensetzung des Mediums. Um den Zustand der Hydraulik-Flüssigkeit leichter erfassen zu können, werden die Leihmaschinen vor und nach jedem Einsatz auf einem Prüfstand getestet und die Ergebnisse protokolliert. So können die Bohr-Spezialisten sofort auswerten, wie ein Kunde mit der Anlage umgegangen ist und welche Servicemaßnahmen vor der nächsten Auslieferung durchzuführen sind.

Im Stammwerk Schwanau wurde dazu ein neuer Prüfstand mit zahlreichen Diagnosemöglichkeiten gebaut. So überprüft etwa der Partikelsensor CS 1000 von Hydac den Grad der Verschmutzung. Seine Signale lassen sich über ein Diagnosetool leicht visualisieren. Weil Herrenknecht bei seinen Maschinen PC-Steuerungen verwendet, kann dieses Tool auch parallel zum Bohrbetrieb laufen und den Bediener mit Hilfe einer Ampelfunktion über den Zustand der Hydraulikflüssigkeit informieren. Seit drei Jahren bauen die Bohrspezialisten deswegen solche Sensoren standardmäßig in die Maschinen ein. Ein weiterer Vorteil ist, dass bereits bei der Inbetriebnahme sofort Rückmeldungen über den tatsächlichen Ölreinheitszustand vorliegen, ebenso wie nach Öl- oder Schlauchwechseln und Tankspülungen.

Weil die Bohrmaschinen meist in biologisch sensiblen Lebensräumen arbeiten, ist die Verwendung von biologisch schnell abbaubaren Druckflüssigkeiten obligatorisch. Herrenknecht verwendet grundsätzlich synthetische Ester (HEES), die nicht nur technisch gute Eigenschaften besitzen, sondern auch sehr langlebig sind. Kommen sie allerdings mit Wasser in Verbindung, zerfallen sie in die Bestandteile Säure und Alkohol. „Die Säure löst wiederum die Dichtungen und Schläuche auf, was verheerende Auswirkungen auf die Hydraulik hat“, berichtet Jörg Meyer. Dieses Phänomen verstärke sich, je tiefer die Umgebungstemperatur sei. Damit der Zustand der Hydraulikflüssigkeit bei Auslieferung der Leasing-Maschinen exakt protokolliert werden kann, verfügt der neue Prüfstand über den Hydac-Wassersensor AS 1000, der die relative Feuchte misst. Auch dessen Signal lässt sich über das Diagnosetool grafisch darstellen.

Ein Diagnoselabor im Mini-Format, das Hydaclab der Sulzbacher Hydraulik-Spezialisten, macht das langwierige und kostenintensive Analysieren von Ölproben überflüssig. Es misst Viskosität, Dielektrizitätszahl, Feuchte und Temperatur. Bei Herrenknecht ist es nicht nur auf dem Prüfstand, sondern auch in Feldversuchen in ausgesuchten Maschinen zu finden. „Wir interessieren uns in erster Linie für den Zustand der Hydraulikflüssigkeit, weil wir daran ablesen können, wie Kunden mit unseren Geräten umgehen“, erläutert Meyer. Bei den großen Sondermaschinen würden in regelmäßigen Abständen Ölproben entnommen und in unabhängigen Laboren untersucht. „Für die kleineren Maschinen kann eine solche Untersuchung in Zukunft das Mini-Labor erledigen.“ So lässt sich feststellen, ob ein qualitativ schlechteres Öl verwendet wurde. Auch das Phänomen, dass gleich lautende Hydrauliköle eines Herstellers eine vollkommen andere Basisflüssigkeit aufweisen, lässt sich so erkennen. Eine Ursache dafür könnte die Herkunft aus unterschiedlichen Regionen sein.

Letztendlich richtet Herrenknecht alle technologischen Verbesserungen darauf aus, die Zuverlässigkeit seiner Maschinen weiter zu steigern. „Eine höchstmögliche Verfügbarkeit der Maschinen ist für die Kunden entscheidend“, so Jörg Meyer weiter. Zielmarke bei den Utility Tunnelling Maschinen sei eine störungsfreie Betriebsdauer von 20 000 Stunden – ohne größere Reparaturmaßnahmen. Der gezielte Einsatz elektronischer Diagnosegeräte führe dazu, dass man Fehler und Fehlverhalten sehr schnell lokalisieren könne. „Darüber hinaus nutzen wir die Daten, um unsere Maschinen technologisch weiter zu optimieren.“ op

Mini-Labor zeigt die Qualität des Öls

Ganz neu ist Condition Monitoring nicht, aber seine Einsatzmöglichkeiten sind längst nicht ausgeschöpft. So kann die konsequente Diagnose gerade bei Hydrauliksystemen helfen, die Belastungen im Betrieb besser zu erkennen. Daraus lassen sich wiederum Hinweise für die Konstruktion gewinnen, um Maschinen noch zuverlässiger und damit langlebiger auszulegen.

Die Herrenknecht AG aus Schwanau im Schwarzwald baut mit rund 2000 Mitarbeitern Tunnelvortriebsmaschinen. Die stark fortschreitende Urbanisierung, das wachsende Schutzbedürfnis der Natur und die Sicherheits- sowie Kostenvorteile grabenloser Tunnelvortriebsverfahren bieten gute Wachstumsaussichten. Neben Sondermaschinen mit Durchmessern um die 16 m, die aus dem Straßen- und Eisenbahnbau bekannt sind, überwiegen die Bohrprojekte, bei denen Durchmesser bis zu 4 m ausreichend sind. Diesen Markt bedient Herrenknecht mit dem Bereich Utility Tunnelling, der die Maschinen nicht nur verkauft, sondern auch vermietet.