Verschleiß im Visier

Betriebsdatenhistorie richtig bewerten, um Instandhaltungskosten zu sparen

Verschleiß begrenzen durch
passende Wartungsmaßnahmen

Es liegt in der Natur der Sache, dass jede Verbrennungsmaschine über die Nutzungsdauer verschleißt. Innere Reibung von den Kolbenringen bis hin zu den Lagern sorgen für Materialabrieb, der sich im Schmieröl bestens verfolgen lässt. Auch in der Peripherie – wie z.B. den Raumluftfiltern – werden Komponenten in ihrer Leistung mit der Zeit schwächer. Gelangt Feinstaub stärker in den Brennraum, steigt der Verschleiß der Laufbuchsen an. Ähnlich verhält es sich mit den Kühlkreisläufen: im Betrieb verschlechtert sich die Wärmeübertragung, z.B. durch Verkalkung, und damit wird es im Motor heißer. In der Folge sinkt beispielsweise die Standzeit der Zylinderköpfe.

Verschleiß kommt in kleinen Schritten um die Ecke

Der normale Verschleiß ist unspektakulär und nicht zwingend gefährlich. Nur wenn er sich unbeobachtet weiterentwickelt und im Stillen sein schadensträchtiges Werk betreibt, wird es teuer für den Betreiber. Der Wasserdruck in den Kühlkreisläufen ist leider solch ein typisches Beispiel für das Bild “kleine Ursache – großer Schaden”. Solange Wasser in den Kühlkreisläufen ist, sei ja alles in Ordnung, so die immer wieder geäußerte Meinung. Das ist nur die eine Seite der Medaille, die andere verweist auf den Zusammenhang von Kühlmittel-Druck, -Temperatur und Dampfbildung. Und dann sind wir schnell bei Kavitation und Lochfraß am Motorblock, der sich erst im Spätstadium des Schadens dem Betreiber offenbaren. Ein Motor-Ausfall und eine teure Instandsetzung sind die Folge.

Betriebsdaten-Messung schützt vor Überraschungen

Im Grunde genommen ist dies eine Daueraufgabe beginnend mit der Inbetriebnahme des Biogas-BHKWs. Wertvoll für den Betreiber und das Service-Personal sind die Zeitreihen der Messdaten. Durch ein schlechtes Package kann ein Motor schon ab Inbetriebnahme ins Schwitzen kommen, wenn die Notkühler zu klein dimensioniert sind. Verschmutzen oder verkalken diese im Sommer, dann reagiert der Motor mit einer Abschaltung oder zumindest mit einer Leistungsreduktion. Wären die Notkühler und andere Komponenten des Kühlkreislaufes ausreichend dimensioniert, bliebe mehr Zeit und Spielraum bei normalem Verschleiß, bis es zu heiß wird. Reserven in der Auslegung der Komponenten helfen, weil einfach die nutzbare Zeitspanne bis zu notwendigen Wartungsmaßnahmen größer ist.

Jedes Biogas-BHKW hat seinen optimalen Wartungs-Rhythmus

Neben den Routinearbeiten wie Schmieröl- und Zündkerzenwechsel fallen in größeren Abständen auch Raumluftfilter, Ölnebeldampfabscheider, Dämpfungselemente des Aggregates, Abgaswärmetauscher etc. zur Überprüfung an, die in ihrer verbauten Umgebung mehr oder minder schnell verschleißen. Weil gerade die Einbausituationen so sehr unterschiedlich sind, können die Standard-Wartungsvorschriften nur ein grober Anhalt sein, wann Komponenten überprüft oder gar gewechselt werden müssen. Daher kommt es darauf an,

  1. für den Verschleiß relevante Betriebsdaten kontinuierlich zu messen und
  2. diese Betriebsdaten zu beurteilen, ob und wann welcher Handlungsbedarf besteht.

Betriebsdaten-Anbindung online oder offline für Verschleiß-Prognose

Wer für sein Biogas-BHKW eine Online-Anbindung an seinen Servicepartner hat, kann darauf bauen, dass dieser die relevanten Betriebsdaten bewertet. Und bei deutlichen Abweichungen reagiert, um Schäden und ungeplante Stillstände zu verhindern. Viel wichtiger aus wirtschaftlicher Sicht ist neben der Schadenprävention das Halten des Aggregates im optimalen Betriebsfenster mit “Wohlfühlbedingungen”. Wenn gereinigte oder auch vergrößerte Wärmetauscher dazu führen, dass Zündkerzen und Zylinderköpfe länger halten, dann erhöht dies den Sicherheitsabstand zum potenziellen Schaden und verbessert die Wirtschaftlichkeit des Biogas-BHKWs.

Um dies für ein Biogas-BHKW zutreffend zu beurteilen, bedarfs es nicht zwingend einer Online-Anbindung. Es geht auch einfacher: einmal wöchentlich “offline” ein Set von Motorbetriebsdaten absenden und die sich aufbauende Datenhistorie von einem neutralen Dritten bewerten zu lassen, ist schon eine große Unterstützung in diese Richtung. Deshalb erweitert die Interessen Gemeinschaft Biogasmotoren ihre Dienstleistung um eine kostenfreie “Biogasmotoren-App”, die ihre Info- und Förderkreis-Mitglieder genau in diese Richtung weisend unterstützt. Es geht dabei nicht um die Alarmmeldung eines geplatzten Kühlwasserschlauches, sondern um die Bewertung der Motorbetriebsdaten. Natürlich mit dem Ziel, den Verschleiß durch geeignete Wartungs- und Opimierungsmaßnahmen zu reduzieren. Dies senkt dabei auch nachhaltig die Instandsetzungskosten, ohne Betriebsrisiken zu vergrößern.

Neben der kommenden Biogasmotoren-App finden sich im Mitgliederbereich der IG Biogasmotoren zahlreiche Fachbeiträge und 15-Minuten-Videos zu den vielen Themen der Schadensvorbeugung im Biogas-BHKW. Wer sich unverbindlich einen Überblick verschaffen möchte, dem sei dieser Link empfohlen.

Neue Produkte der IG Biogasmotoren

MIt Volldampf ins Jahr 2020

Die Interessen Gemeinschaft Biogasmotoren wünscht allen Betreibern von Biogasanlagen und Biogas-Blockheizkraftwerken  für das Jahr 2020 einen störungsfreien und wirtschaftlichen Betrieb ihrer Anlagen. Wir unterstützen dies mit neuen Produkten und Dienstleistungen. Damit Sie trotz Kosten- und Auflagendruckes höhere Erträge einfahren können.

Neuer Mitgliederbereich

Im neu aufgesetzten Mitgliederbereich erhalten Mitglieder in Abhängigkeit der Mitgliedschaft Zugriff auf Fachinformationen. Wie z.B. Informationen aus zurückliegenden Fach-Veranstaltungen, die als Video oder als Unterlage bereit stehen.  Der Mitgliederbereich erfährt zukünftig inhaltlich laufende Ergänzung und Erweiterung. Der Zugriff auf die einzelen Informations-Module wird je nach der gewählten Mitgliedschaft freigeschaltet.

Die neu eingeführte Club-Mitgliedschaft ist kostenfrei und ermöglicht einen einfachen und schnellen Einstieg in den Mitgliederbereich der IG Biogasmotoren. Dort stehen zahlreiche Fachinformationen zum Grundlast- und Flexbetrieb des Biogas-BHKWs zur Verfügung. Darüber hinausgehende Informationsangebote, die nicht kostenfrei gestellt sind, können bei Bedarf dazugebucht werden.

Neue Betreiber-Seminare und Webinare

Ein neues Webinar “Wie Biogasanlagen-Betreiber Probleme mit Lieferanten lösen” wird an der Schnittstelle zwischen Technik und Recht aufzeigen, wie Betreiber Mängel des Produktes oder der Service-Leistung erfolgreich reklamieren und ihre berechtigten Forderungen durchsetzen. Kurze Fachvorträge jeweils aus der Perspektive Technik und Recht geben den Interessenten an diesem Thema die richtige Einlaufkurve, wer mehr zu diesem Thema wissen möchte, bucht dann das Webinar und

Sicherer und wirtschaftlicher Betrieb

Die Betriebssicherheits-Seminare, die die IG Biogasmotoren gemeinsam mit dem Biogasingenieurbüro Kirchhoff durchführt, werden um eintägige Auffrischungs-Seminare ergänzt. Diese geben aktuelle Entwicklungen der TRGS 529 und der TRAS 120 wieder. Betreiber erhalten Tipps zur technischen und wirtschaftlichen Optimierung der Gärstrecke und des Biogas-Blockheizkraftwerkes. Und dies sowohl im Grundlast- als auch im Flex-Betrieb.

Die Anmeldungen zum Grundlagen-Seminar  und zum Auffrischungs-Seminar Betriebssicherheit in Büdelsdorf am 23. und 24. Januar 2020 sind freigeschaltet. Für die im Februar geplanten Seminare geschieht dies in Kürze.

Das Seminar “Optimaler Blockheizkraftwerk-Betrieb” beschreibt die Stellschrauben für Betreiber und Service-Dienstleister, um
ohne ungeplante Stillstände auszukommen. Ebenso natürlich mit niedrigen Instandsetzungskosten den Betrieb des Biogas-Blockheizkraftwerkes sicherzustellen. Auf die spezifischen Anforderungen des Flex-Betriebes geht die IG Biogasmotoren ausführlich ein.

Neue Biogasmotoren-App

Wer die Hand am Puls weniger, aber wichtiger Motorbetriebsdaten hält, kann  sich oft kostenträchtigen Reparaturen und ungeplante
 Stillstände ersparen.  Bei kritischer Entwicklung der Betriebsdaten gibt es frühzeitig Hilfe: entweder vom Betreiber selbst oder vom Servicedienstleister. Diese Anwendung ersetzt keine Hersteller-Hotline oder gar eine Online-Anbindung an einen
 Service-Dienstleister. Sie ermöglicht aber einen Blick eines neutralen Dritten (IG Biogasmotoren) auf Betriebsdaten mit Frühwarn-Charakter. Darüberhinaus erhält der Betreiber wichtige Hinweise zur Schadenprävention.

Viele Motorschäden hätten sich durch einen frühzeitigen Blick auf die Betriebsdaten und eine entsprechende Maßnahme des Betreibers oder des Service-Dienstleisters oftmals sicher verhindern lassen. Die Nutzung der Biogasmotoren-App (eine Anwendung auf Ihrem Smartphone über eine mobile Website) ist ab der Info-Mitgliedschaft erhältlich und für diese kostenfrei. Alle vorhandenen Bestandsmotoren eines Betriebes sind einfach einzubinden. Details zum Produkt und zur Anmeldung erhalten Interessenten mit weiteren Informationen im Laufe des Januars.

Optimaler BHKW-Betrieb

Gasmotor im Betrieb in Raumaufstellung

Ganztages-Seminare zum Thema “Optimaler BHKW-Betrieb” stießen in jüngster Zeit auf großes Interesse der Betreiber. Oft wurden auch auf Wunsch  die Themen ergänzt, die beim Flex-Betrieb zu beachten sind.

In den Veranstaltungenstellte sich heraus, dass die Interpretation der Betriebsdaten oft Schwierigkeiten bereitet. Damit fehlen wichtige Informationen, um die Schadenprävention zu unterstützen. Mit den täglich erfassten Betriebsdaten des BHKWs hätte der Betreiber die Chance, frühzeitig gemeinsam mit dem Servicepartner vorbeugend einzugreifen.

Es geht dabei um Gefahren erhöhter Temperaturen in den Kühlkreisläufen und in der Gemischversorgung, die den Betreiber bei Nichtbeachtung viel Geld und ungeplante Stillstände kosten. Beispielhaft seien 6 Einflussfaktoren angesprochen, die in der Praxis immer wieder zu teuren Störungen führen.

1. Betriebstemperaturen in Kühlkreisläufen zu hoch

Hohe Kühlwassertemperaturen führen zu vorzeitiger Materialermüdung im Bereich der Zylinderköpfe, Laufbuchsen und Zündkerzen. Diese Bauteile erreichen früher ihre Verschleißmaße und erhöhen somit die Betriebskosten.  Die Standzeiten dieser Bauteile sind bei den gleichen Motortypen sehr unterschiedlich und weisen auf die unterschiedlichen Arbeitsumgebungen der Motoren hin. Darauf hat schon der Anlagen-Planer und Projektierer einen großen Einfluss. Liefert die Inbetriebnahme des Aggregates keine Betriebstemperaturen im Sollbereich, sind die Wurzeln für vorzeitigen Verschleiß gelegt.

Es gibt mehrere Ursachen für zu hohe Betriebstemperaturen in Kühlkreisläufen, die auch in der zunehmenden Verschmutzung der Wärmetauscher liegen. Deshalb sind die Temperaturänderung der Kühlmedien wichtige Indikatoren für anstehende Reinigungsarbeiten an Wärmetauschern und Notkühlern.

2. Schmieröltemperatur im BHKW-Betrieb zu hoch

Schmieröl kann eine Menge Temperatuerhöhung ertragen, bevor der Schmierfilm reisst. Aber weit davor sind wichtige Additive schon zerstört. Und die Schmierölanalyse zeigt hohe Oxidationswerte, die einen vorzeitigen Schmiereölwechsel erfordern. Die Schmieröltemperatur zeigt ein Sympton an (im Motor herrschen zu hohe Temperaturen) und wirkt selbst auf die zu schmierenden Bauteile mit weniger Leistung als Schmieröl (Additive zerstört) ein.

Auch hier gibt es ein Ursachenbündel, das vom verschlammten Ölkühler bis zur klopfenden Verbrennung des Motors reicht. Oft wirken auch mehrere Ursachen gleichzeitig und erfordern daher eine saubere Auswertung der Motor-Betriebsdaten. Wer zu früh mit der Fehlersuche aufhört, wundert sich dann, dass die Temperatur immer noch zu hoch ist.

3. Hohe Gemischtemperatur führt zur Leistungsreduktion oder zum Totalschaden

Gute Motorsteuerungen schützen den Motor vor zu heißem Gemisch und reduzieren die Motorleistung. Bis die Gemischtemperatur wieder ein erträgliches Temperaturniveau erreicht hat. Wer keine Sensorik hierfür hat, läuft Gefahr, dass zu hohe Brennraum-Temperaturen und -Drücke den Motor massiv schädigen. Dies reicht dann bis zum einzelnen oder gemeinschaftlichen Kolbenfresser und Lagerversagen.

4. Ölnebeldämpfe im Brennraum

Der verborgene Champion mit starker Zerstörungskraft im Motor sind Ölnebeldämpfe. Als starke Brandbeschleuniger führen sie ausnahmslos zu massiven Motorschäden. Den Zustand der Ölnebeldampfabscheidung sauber im Auge zu behalten, ist daher eine wichtige Aufgabe im BHKW-Betrieb. Überhaupt hat Schmieröl nichts im Ansaugtrakt zu suchen, kommt es nun von undichten Turboladern oder von verschlissenen Einlassventilführungen.

Je nach Menge des in den Brennraum eingetragenen Schmieröles werden auch Bauteile im Abgastrakt durch harte Beläge und Ölkohleaufbau geschädigt, wie z.B. der Abgasturbolader.

5. Kondensatabführung

Gerade im Winterhalbjahr ist die Gefahr der Kondensatbildung in der Biogasleitung groß. Wenn durch unzureichende Erwärmung oder Rohrisolierung die Feuchtigkeit im Biogas ausfällt, bekommt im schlimmsten Fall der Motor durch die Wassermenge Schluckbeschwerden. Überdies hinaus erhalten die Komponenten wie Nulldruckregler oder Gemischregler mit dem Kondensat auch Schmutzpartikel, die sich in den empfindlichen Bauteilen ablagern und zu Störungen führen.

Freie Kondensatschächte und regelmäßige Entleerung der Kondensatabzüge von Abgaswärmetauschern sind wichtige Programmpunkte im BHKW-Betrieb, da anderenfalls dort auch große Korrosionsgefahr droht.

6. Biogasaufbereitung im BHKW-Betrieb oft vernachlässigt

Die Qualität der Biogasaufbereitung steht und fällt mit dem Fahren im optimalen Bereich der Aktivkohle. Im Seminar “Optimaler BHKW-Betrieb” wird genau erläutert, welche Bestandteile (u.a. Sauerstoffgehalt) und Zustandsgrößen (Feuchte und Temperatur) zu einer optimalen Beladungsleistung der eingesetzten Aktivkohle führen. Für Schwefelwasserstoff gilt eine Null-Toleranz-Politik, um Lagerschäden, versauerndes Schmieröl und korrodierte Abgaswärmetauscher zu vermeiden. Die penible Überwachung wird mit höherer Verfügbarkeit des Aggregates und geringeren Betriebskosten (insbesondere Instandhaltung und Ausfallkosten) belohnt.

Technische Betriebsführung erfordert Hand am Puls des Biogasmotors

Die im BHKW-Betrieb gewonnenen Motor-Betriebsdaten geben klare Signale, was für einen weiteren störungsfreien Betrieb zu tun ist. Entweder für den Betreiber selbst oder den involvierten Service-Betrieb. Es gäbe also gute Chancen, die heute noch sehr unterschiedlich hohen Ausfallzeiten und Instandhaltungskosten auf ein günstiges Maß zu reduzieren. Wenn Betreiber und Servicepartner die kontinuierlich gemessenen Daten bewerten und dann rechtzeitig (nicht zu früh oder zu spät) gegensteuern.

Häufig sind es die kleinen Stellschrauben, die oft Wunder wirken und den Alltagsstress mit dem BHKW deutlich reduzieren. Wir unterstützen Betreiber hierin, z.B. mit den schon oben angesprochenen Seminaren, die insbesondere auch für den Flex-Betrieb wichtige Hinweise enthalten. Aktuelle Termine sind hier für Nienburg und Freiberg verlinkt.