DE102011121415A1

DE102011121415A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Ölalterung

Info

Publication number: DE102011121415A1
Application number: DE201110121415
Authority: DE
Inventors: Boris Buchtala; Günter Berger; Mahito Ando
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-17
Filing date: 2011-12-17
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Alterungszustands eines Schmieröls für einen Motor oder ein Getriebe mit folgenden Schritten: – Bestimmung wenigstens eines chemischen oder physikalischen Parameters durch chemische oder physikalische Messung am Schmieröl, – Bestimmung wenigstens eines Betriebsparameters des Motors oder Getriebes, in dem das Schmieröl eingesetzt wird, – Eingeben des wenigstens einen chemischen oder physikalischen Parameters und des wenigstens einen Betriebsparameters in eine Modellrechnung zum Bestimmen des Alterungszustandes des Schmieröls, und – Bestimmung einer voraussichtlichen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage der Modellrechnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Ölalterung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Motoren und Getriebe benötigen zur Gewährleistung Ihres Betriebes eine wirksame Schmierung beweglicher Komponenten. Zu diesem Zwecke werden raffinierte oder synthetische Schmieröle verwendet. Derartige Öle sind allerdings einer Alterung unterworfen, da chemische und physikalische Vorgänge die Ausgangseigenschaften eines gegebenen Öls verändern, wobei beispielsweise Stoffe gebildet oder abgebaut werden können, welche zu einer Gefährdung der Schmierung führen können.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist es sinnvoll ein Schmieröl, solange wie möglich einzusetzen. Dies ist besonders für Großbetriebe, wie sie beispielsweise bei Windkrafträdern eingesetzt werden, zur Gewährleistung eines wirtschaftlichen Betriebes notwendig. Ein Getriebe eines Windkraftrades weist beispielsweise typischerweise 100 bis 1000 Liter Schweröl auf. Die Vermeidung unnötiger Ölwechsel erweist sich insbesondere bei Offshore-Windkrafträdern als von sehr großer wirtschaftlicher Bedeutung, da hier ein Ölwechsel mit einem besonders hohen logistischen Aufwand und somit mit entsprechend hohen Kosten verbunden ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Alterungszustandes eines Schmieröls, mit welchem unnötig häufige Ölwechsel vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine zuverlässige Prognose über eine voraussichtliche Restlebensdauer eines Schmieröls eines Motors oder eines Getriebes bereitstellbar. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne die Notwendigkeit einer Entnahme einer Ölprobe durchgeführt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäß eingesetzte Modellrechnung als analytische Modellrechnung ausgebildet. Je nach verfügbaren Parametern erlaubt ein derartiges analytisches Verfahren sehr präzises Voraussagen bezüglich Restlebensdauer, wobei das Verfahren im Wesentlichen sofort (ohne Vorlaufzeiten) einsatzfähig ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Modellrechnung ein lernendes System auf der Grundlage eines neuronalen Netzes. Derartige Systeme erweisen sich nach einer Lernphase als sehr flexibel und zuverlässig. Insbesondere kann ein derartiges Verfahren auch ohne weiteres den Ausfall eines einzelnen Parameters (beispielsweise auf Grund eines Sensorausfalls) in einem System von Parametern kompensieren.
Zweckmäßigerweise umfasst die Modellrechnung einen Vergleich mit vorab bestimmten Referenzergebnissen auf der Grundlage von Referenzversuchen. Durch den Vergleich bzw. die Anpassung anhand derartiger Referenzergebnisse kann die Funktionsfähigkeit einer eingesetzten Modellrechnung schneller gewährleistet und auch regelmäßig in einfacher Weise überwacht werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass der wenigstens eine chemische oder physikalische Parameter aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Elemente umfasst: Gehalt an Ablagerungen, Gehalt an Abriebteilchen, Gehalt an Additiven, insbesondere Viskositäts-Verbesserern, Verschleißschutzadditiven, Antioxidantien, Antischaumadditiven, Detergenzien, Dispersants, Reibwertverbesserer, Basenzahl, Gehalt an festen Fremdstoffen, Gasgehalt, Glycolgehalt, Korosionsschutzmittelgehalt, Stickstoffgehalt, Sauerstoffgehalt, Sulfatgehalt, Wassergehalt, Dichte, Temperatur, Scherfähigkeit, Viskosität. Bezüglich sämtlicher Parameter ist auch der Verlauf über eine vorbestimmte Zeit die verwendete Modellrechnung verwendbar. Auch können die jeweiligen Werte von gewünschten Parametern zu unterschiedlichen Zeiten und/oder unter unterschiedlichen Bedingungen gemessen und in der Modellrechnung verwendet werden.
Es ist ferner bevorzugt, dass der wenigstens eine Betriebsparameter aus der Gruppe ausgewählt ist, die die folgenden Elemente umfasst: Betriebstemperatur, Betriebsdauer, Wartungsintervalle.
Es ist besonders bevorzugt, dass der wenigstens eine Betriebsparameter und/oder der wenigstens eine physikalische oder chemische Parameter in situ, d. h. am Einsatzort des Motors oder Getriebes bestimmt wird bzw. werden. Dies bedeutet insbesondere, dass sämtliche zur Durchführung des Verfahrens bestimmten Parameter im bzw. am Motor bzw. Getriebe mittels entsprechender Sensoren und/oder Recheneinrichtungen ermittelt werden. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die erfindungsgemäß eingesetzte Modellrechnung in situ durchzuführen, und lediglich die gewünschten Ergebnisse betreffend die Restlebensdauer des Schmieröl an eine entfernt liegende Überwachungsstation weiterzuleiten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Alterungszustandes eines Schmieröls eines Getriebes eines Windkraftrades, insbesondere eines Offshore-Windkraftrades, eingesetzt. Insbesondere für Offshore-Windkrafträder erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft, da es, z. B. bei entsprechender Auswahl der Parameter, keine Entnahme einer Ölprobe zur anschließenden Analyse in einem Labor erfordert. Bei entsprechender Auswahl der Parameter, welche in die erfindungsgemäß verwendete Modellrechnung eingehen, können Ölalterungszustände vor Ort ermittelt werden, und eine entsprechende Information an einen in beliebiger Entfernung positionierten Wartungsingenieur übermittelt werden. Selbstverständlich ist es in gleicher Weise möglich, die ermittelten Parameter über eine Datenfernübertragung an einen Wartungsingenieur und/oder Wartungscomputer zu übertragen, und dort die Modellrechnung durchzuführen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenbeschreibung
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung weiter erläutert. In dieser zeigt:
1 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit 100 ist ein neuronales Netz bezeichnet, welches beispielsweise als einschichtiges, zweischichtiges oder rekurrentes Netz ausgebildet sein kann. Besonders bevorzugt ist hierbei die Verwendung eines rekurrenten Netzes, welches Rückkopplung zu den einzelnen Neuronen des Netzes umfasst, womit ein dynamisches Verhalten des Netzes bereitstellbar ist, sodass das Netz lernfähig und mit einem Gedächtnis ausgestattet ist. In das neuronale Netz 100 werden wenigstens ein chemischer und ein physikalischer Parameter 110, 112 und wenigstens ein Betriebsparameter 120 eines Motors oder Getriebes, in den ein Schmieröl eingesetzt wird, eingegeben.
Als Beispiel für einen physikalischen Parameter 112 sei beispielsweise die Öltemperatur genannt, welche über die Zeit, insbesondere in bestimmten regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen in das Netz 100 eingebbar ist.
Als Beispiel für einen chemischen Parameter 110 sei der Gasgehalt des Öls genannt. Ein Öl nimmt aus der Umgebung Gas auf und hält dieses in gelöster Form. Die lösbare Menge ist druck- und tempertaurabhängig, so dass es zu einer Aufnahme oder einer Ausscheidung von Gas kommen kann. Als weiteres Beispiel eines chemischen Parameters sei eine Konzentration wenigstens eines verwendeten Additivs genannt. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein oberflächenaktives Additiv, ein ölverbesserndes Additiv oder ein ölschützendes Aditiv, beispielsweise ein Antioxidans, handeln.
Derartige chemische oder physikalische Parameter sind mittels entsprechender Sensoren, welche im Getriebe vorgesehen sind und/oder mit dem Öl in Kontakt stehen, bereitstellbar.
Zur Gewährleistung eines effektiven Lernens des neuronalen Netzes 100 werden über einen Block 200 Ergebnisse 130 von Referenzversuchen in das neuronale Netz 100 eingegeben.
In den Block 200 können beispielsweise die Ergebnisse von chemischen Untersuchungen oder bekannte Messgrößen, die jeweils einem bestimmten Alterungszustand des Öls zuordnenbar sind, eingegeben werden.
Mittels dieser Eingaben 110, 112, 120 oder 110, 112, 120, 130 ist das neuronale Netz 100 in der Lage, eine Aussage 140 über eine voraussichtliche Restlebensdauer des eingesetzten Öls abzugeben.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Alterungszustands eines Schmieröls für einen Motor oder ein Getriebe mit folgenden Schritten: – Bestimmung wenigstens eines chemischen oder physikalischen Parameters durch chemische oder physikalische Messung am Schmieröl, – Bestimmung wenigstens eines Betriebsparameters des Motors oder Getriebes, in dem das Schmieröl eingesetzt wird, – Eingeben des wenigstens einen chemischen oder physikalischen Parameters und des wenigstens einen Betriebsparameters in eine Modellrechnung zum Bestimmen des Alterungszustandes des Schmieröls, und – Bestimmung einer voraussichtlichen Restlebensdauer des Schmieröls auf der Grundlage der Modellrechnung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellrechnung als analytische Modellrechnung ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellrechnung ein lernendes System auf der Grundlage eines neuronalen Netzes (100) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellrechnung einen Vergleich mit vorab bestimmten Referenzergebnissen auf der Grundlage von Referenzversuchen umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine chemische oder physikalische Parameter ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus folgenden Elementen besteht: Gehalt an Ablagerungen, Gehalt an Abriebteilchen, Gehalt an Additiven, insbesondere Viskositäts-Verbesserern, Verschleißschutzadditiven, Antioxidantien, Antischaumadditiven, Detergenzien, Dispersants, Reibwertverbesserer, Basenzahl, Gehalt an festen Fremdstoffen, Gasgehalt, Glycolgehalt, Korosionsschutzmittelgehalt, Stickstoffgehalt, Sauerstoffgehalt, Sulfatgehalt, Wassergehalt, Dichte, Temperatur, Scherfähigkeit, Viskosität.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebsparameter ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus den folgenden Elementen besteht: Betriebstemperatur, Betriebsdauer, Wartungsintervalle.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Betriebsparameter und/oder der wenigstens eine physikalische oder chemische Parameter in situ bestimmt werden bzw. wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Bestimmung des Alterungszustands des Schmieröls eines Getriebes eines Windkraftrades, insbesondere eines Offshore-Windkraftrades, eingesetzt wird.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Bestimmung des Alterungszustandes eines Schmieröls eines Getriebes eines Windkraftrades, insbesondere eines Offshore-Windkraftrades.