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Instandhaltung

Ölqualität und Partikelzahl direkt im System überwachen

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Neben der chemischen Veränderung geben Menge und Material von Partikeln Auskunft über Veränderungen in der Anlage. Dies können Metallpartikel aus Lagern oder Getrieben sein, die erhöhten Verschleiß widerspiegeln, oder Staubpartikel, die einen zunehmenden abrasiven Verschleiß der Maschine fördern. Das Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik (ZeMA) entwickelt derzeit gemeinsam mit Partnern ein System, welches mit optischer Sensorik eine Veränderung im chemischen Zustand des Schmierstoffs erkennt sowie Material und Menge von Partikeln misst (Bild 1).

Schmierstoffe verändern sich chemisch und physikalisch

In der Ölchemie lassen sich die ersten Anzeichen für den Verschleiß von Schmierstoffen aufspüren. Insbesondere werden dabei der Additivabbau, die Oxidation und der Wassergehalt des Öls betrachtet. Bei Maschinen, in denen der Schmierstoff reaktiven Gasen ausgesetzt wird, kann ein Anstieg der entstehenden Reaktionsprodukte, beispielsweise von salpetrigen Säuren in Verbrennungsmaschinen, beobachtet werden.

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Diese Verunreinigungen des Öls führen dazu, dass sich der Schmierstoff chemisch und physikalisch verändert. Diese Veränderungen können durch Messung etwa der Viskosität des Schmierstoffs oder eines Anstiegs der Total Acid Number (TAN) beobachtet werden. Jedoch wird beispielsweise bei der Messung der TAN nicht unterschieden, welche sauren Bestandteile im Schmierstoff vorhanden sind; außerdem beeinflussen Additive ebenfalls die TAN.

Um die Zunahme der Verunreinigungen inhaltsbezogen zu beurteilen, wird in der Laboranalytik der Schmierstoff mittels Infrarot-Spektroskopie untersucht. Hierbei absorbieren Moleküle im Schmierstoff charakteristische Wellenlängen der Infrarotstrahlung, sodass bei zunehmender Alterung Veränderungen der Absorption in diesen charakteristischen Bereichen zu beobachten sind, die eine Versauerung des Schmierstoffs oder den Verbrauch von Additiven signalisieren.

IR-Filter sind auf charakteristische Wellenlängen für Alterung und Additivierung des Schmierstoffs abgestimmt

Das neu entwickelte Sensorsystem beruht ebenfalls auf dieser Analysemethode. Herzstück ist eine IR-durchlässige Messzelle, durch die ein dünner Schmierstofffilm fließt. Die Messzelle wird von einem breitbandigen IR-Emitter durchstrahlt und ein Mehrfachdetektor empfängt die durchgelassene Infrarotstrahlung (Bild 2). Der Detektor ist mit unterschiedlichen IR-Filtern ausgestattet, die auf charakteristische Wellenlängen für Alterung und/oder Additivierung des Schmierstoffs abgestimmt sind.

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