Wie wir das Problem des übermäßigen Lagerverschleißes in einer Papiermaschine behoben haben: Praktische Analyse und Lösung

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In der Papierindustrie zählen Lager zu den am stärksten beanspruchten Komponenten der Maschinen. Ihr vorzeitiger Verschleiß erhöht nicht nur die Wartungskosten, sondern kann auch zu ungeplanten Produktionsstillständen führen. In einem unserer Fälle hatte ein Kunde mit wiederholten Lagerausfällen im Trocknungsbereich einer Papiermaschine zu kämpfen, wo Temperaturen bis zu 120 °C und hohe Feuchtigkeit die Wirksamkeit des Schmiermittels beeinträchtigten. Nach einer detaillierten Analyse der Betriebsbedingungen und der Prüfung von Schmiermittelproben identifizierten wir die Hauptursachen des Problems – und schlugen eine Lösung vor, die zu einer deutlichen Verlängerung der Lagerlebensdauer führte.

Problem: Übermäßiger Lagerverschleiß und seine Ursachen

In der Papierindustrie zählen Lager zu den am stärksten beanspruchten Komponenten von Maschinen. In unserem Fall hatte der Kunde mit wiederholten vorzeitigen Lagerausfällen im Trocknungsbereich der Papiermaschine zu kämpfen, was zu ungeplanten Stillständen und hohen Reparaturkosten führte. Eine erste Analyse zeigte, dass die Ursache nicht in mechanischen Schäden lag, sondern in übermäßigem Verschleiß, verursacht durch die Kombination von hohen Temperaturen, Kontamination und unzureichenden Schmiereigenschaften des verwendeten Öls.

Die Lager im Trocknungsbereich arbeiten bei Temperaturen, die häufig 120 °C überschreiten, wobei herkömmliche Mineralöle ihre Schmiereigenschaften verlieren. Darüber hinaus verschärfte das Vorhandensein von Wasserdampf und Papierstaub die Situation – Kontaminanten drangen in den Schmierfilm ein und beschleunigten den abrasiven Verschleiß. Eine Standard-Ölanalyse ergab einen erhöhten Gehalt an Metallpartikeln und einen Viskositätsabfall, was bestätigte, dass das Schmiermittel nicht in der Lage war, eine stabile Schutzschicht zwischen den Reibflächen aufrechtzuerhalten.

Diagnose: Wie wir die Schlüsselfaktoren des Ausfalls identifiziert haben

Zur genauen Identifizierung des Problems führten wir eine umfassende Diagnose durch, die die Analyse des verwendeten Schmiermittels, die Inspektion der Lager und die Bewertung der Betriebsbedingungen umfasste. Ölproben wurden einer spektrometrischen Analyse unterzogen, die einen hohen Gehalt an Eisen, Kupfer und Silizium ergab – Indikatoren für abrasiven Verschleiß und Kontamination. Darüber hinaus stellten wir fest, dass die Viskosität des Öls um mehr als 20 % gegenüber dem ursprünglichen Wert gesunken war, was auf die Degradation des Grundöls durch hohe Temperaturen hindeutete.

Die Inspektion der Lager bestätigte das Vorhandensein mikroskopischer Riefen und Mulden an den Wälzelementen, die typisch für abrasiven Verschleiß sind. Gleichzeitig stellten wir fest, dass das Schmiersystem nicht in der Lage war, die Wärme effektiv von den Kontaktflächen abzuführen, was zu lokaler Überhitzung führte. Basierend auf diesen Erkenntnissen haben wir drei Hauptfaktoren für das Versagen definiert: unzureichende thermische Stabilität des Schmierstoffs, unzureichender Schutz vor Kontamination und ungeeignete Viskosität für die gegebenen Betriebsbedingungen.

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Lösung: Auswahl und Anwendung des richtigen Schmierstoffs

Auf Basis der Diagnostik haben wir den Wechsel auf ein synthetisches Polyalkylenglykol-Öl (PAG) mit hoher thermischer Stabilität und hervorragenden Schmiereigenschaften auch bei extremen Temperaturen vorgeschlagen. Dieser Öltyp behält eine stabile Viskosität über einen breiten Temperaturbereich bei und widersteht der Oxidation besser als Mineralöle. Um den Schutz vor Kontamination zu erhöhen, haben wir die Zugabe von Additiven auf Esterbasis empfohlen, die die Fähigkeit des Öls verbessern, einen festen Schmierfilm auch in Gegenwart von Wasser und Feststoffpartikeln zu bilden.

Ein wichtiger Schritt war auch die Optimierung der Schmierstoffwechselintervalle und die Einführung einer regelmäßigen Überwachung des Ölzustands durch Analysen. Der Kunde begann, ein Filtersystem mit einer Feinheit von 5 Mikron zu verwenden, das feste Verunreinigungen effektiv aus dem Schmierkreislauf entfernte. Die Viskosität des neuen Öls wurde so gewählt, dass sie bei einer Betriebstemperatur von 120 °C eine ausreichende Dicke des Schmierfilms bietet, ohne bei kaltem Maschinenstart übermäßige Reibung zu verursachen.

Ergebnisse: Verlängerung der Lagerlebensdauer und Kostensenkung

Nach der Implementierung des neuen Schmierstoffs und der Anpassung der Wartungsverfahren kam es zu einer deutlichen Verbesserung. Während der ersten sechs Betriebsmonate verzeichneten wir einen Rückgang des Lagerverschleißes um mehr als 60 %, was sowohl durch Ölanalysen als auch durch visuelle Inspektionen bestätigt wurde. Die Intervalle zwischen den Lagerwechseln verlängerten sich von ursprünglich 3–4 Monaten auf mehr als 12 Monate, was die Wartungskosten und ungeplante Stillstandszeiten deutlich reduzierte.

Langfristige Beobachtungen haben gezeigt, dass das neue Schmiersystem nicht nur die Lebensdauer der Lager verlängert, sondern auch die Energieeffizienz der Maschine verbessert hat. Durch die verringerte Reibung sank der Energieverbrauch um etwa 5 %, was zu weiteren Kosteneinsparungen führte. Dieser Fall demonstriert deutlich, wie wichtig die Auswahl des richtigen Schmiermittels und ein systematischer Wartungsansatz in anspruchsvollen industriellen Anwendungen, wie der Papierindustrie, sind.

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Optimierung des Schmierregimes: Schlüssel zur Verschleißprävention

Nach dem Schmierstoffwechsel haben wir uns auf die Anpassung des Schmierregimes konzentriert, das sich als ebenso wichtig erwies wie die Qualität des Schmierstoffs selbst. In der Papierindustrie sind Lager extremen Bedingungen ausgesetzt – hoher Temperatur, Feuchtigkeit und mechanischer Belastung. Die ursprünglich nach allgemeinen Empfehlungen des Maschinenherstellers festgelegten Standard-Schmierintervalle erwiesen sich als unzureichend. Wir führten eine Analyse der Betriebsbedingungen durch und stellten fest, dass die Lager in kritischen Knotenpunkten häufigeres Nachschmieren erfordern, und zwar in Intervallen, die bis zu 40 % kürzer sind als der ursprüngliche Plan.

Ein wichtiger Schritt war die Einführung eines Systems zur Überwachung des Schmierstoffzustands direkt im Betrieb. Durch regelmäßige Probenentnahmen und die Analyse des Gehalts an Metallpartikeln, der Viskosität und des Wasseranteils konnten wir den optimalen Zeitpunkt für das Nachschmieren oder den Schmierstoffwechsel genau bestimmen. Dieser Ansatz verlängerte nicht nur die Lebensdauer der Lager, sondern reduzierte auch den Schmierstoffverbrauch, da wir dessen vorzeitiger Degradation vorbeugten. In der Praxis bedeutete dies eine Senkung der Schmierstoffkosten um 15–20 % bei gleichzeitiger Erhöhung der Maschinenzuverlässigkeit.

Einfluss von Kontamination und wie man ihr vorbeugt

Eine überraschende Erkenntnis während der Diagnose war, dass eine wesentliche Ursache für den Lagerverschleiß die Kontamination des Schmierstoffs mit Fremdpartikeln und Wasser war. In der Papierproduktion ist dieses Risiko aufgrund der Anwesenheit von Zellulose, Staub und hoher Feuchtigkeit besonders hoch. Schon eine geringe Menge fester Partikel im Schmierstoff kann abrasiven Verschleiß verursachen, während Wasser die Oxidation beschleunigt und die Wirksamkeit des Schmierstoffs verringert. Daher haben wir mehrere Maßnahmen zur Minimierung der Kontamination eingeführt.

Der erste Schritt bestand in der Verbesserung der Abdichtung der Lagerstellen durch spezielle Dichtungen, die hohen Temperaturen und Chemikalien standhalten. Weiterhin installierten wir Filtrationssysteme mit einer Filterfeinheit von 5 Mikron, die selbst mikroskopische Partikel auffangen. Um Wasser aus dem Schmiermittel zu entfernen, führten wir eine regelmäßige Entwässerung mittels Separatoren ein. Diese Anpassungen führten zu einer deutlichen Verringerung der Konzentration von Verunreinigungen im Schmiermittel, was sich in einer Reduzierung des Lagerverschleißes um mehr als 30 % innerhalb der ersten sechs Monate nach der Implementierung zeigte.

Schulung des Personals und langfristige Instandhaltung

Technische Lösungen allein reichen nicht aus, wenn das Personal nicht ausreichend für deren korrekte Anwendung geschult ist. Daher organisierten wir Schulungen für Wartungstechniker und Maschinenbediener, die sich auf die richtigen Schmierverfahren, die Erkennung von Verschleißerscheinungen und die grundlegende Diagnose des Lagerzustands konzentrierten. Die Schulungen umfassten praktische Vorführungen zur korrekten Dosierung des Schmiermittels, zur Kontrolle der Dichtungen und zur Interpretation der Ergebnisse von Schmiermittelanalysen. Besonderer Wert wurde auf die Prävention gelegt – beispielsweise auf das frühzeitige Erkennen von Undichtigkeiten oder übermäßiger Erwärmung der Lager.

Um die erzielten Ergebnisse langfristig zu sichern, haben wir ein System für regelmäßige Kontrollen und Wartung eingeführt, das monatliche Überprüfungen des Lagerzustands, vierteljährliche Schmiermittelanalysen und jährliche umfassende Maschineninspektionen umfasst. Dieses System ermöglicht die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme und deren Behebung, bevor es zu ernsthaften Schäden kommt. Dank der Kombination aus technischen Maßnahmen und systematischer Wartung konnten die ungeplanten Stillstandszeiten der Maschine um 50 % reduziert und die Intervalle zwischen Generalüberholungen um 25 % verlängert werden.

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