Viskosimetrie Motorenöle viskosimetrisch untersuchen

Auch bei der Nutzung erneuerbarer Energien kommt man in der Regel nicht um den Einsatz von Motoren zur Energieerzeugung herum. Deren Leistungsverhalten muss optimal kontrolliert werden, damit eine lückenlose Energieversorgung gewährleistet ist. Um die Qualität der Schmierstoffe zu überprüfen, ist die Viskosimetrie das Mittel der Wahl.

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Im Laufe der letzten Jahre rücken regenerative Energien wie Erdwärme, Windkraft, Solaranlagen und Biogasanlagen immer stärker in den Vordergrund. Diese hochkomplexen Anlagen bedürfen selbstverständlich der gleichen Sorgfalt bei der Instandhaltung wie alle anderen Energie-Versorgungsanlagen. Besonders bei Block-Heizkraftwerken, aber auch bei kleineren Heizblöcken im privaten Bereich, spielt die Betriebssicherheit eine entscheidende Rolle für die sichere und vor allem gleichmäßige Energieversorgung.

Da in solchen Anlagen häufig Verbrennungsmotoren unterschiedlicher Bauarten zur Energieerzeugung eingesetzt werden, gelten hier die gleichen Wartungskriterien wie bei herkömmlichen Motoren, wie sie beispielsweise in Automobilen eingesetzt werden. Die Wartungsintervalle richten sich unter anderem nach Art und Reinheit des Brennstoffs, der Art des Motors und nicht zuletzt nach dem Standort. Ein Blockheizkraftwerk an der Meeresküste ist beispielsweise höheren Belastungen durch den Wassergehalt im Öl (und durch den Salzgehalt der Luft) ausgesetzt. Die eingesetzten Brennstoffe in solchen Motoren sind vielfältig. Es sind beispielsweise Erdgas, Methan, Propan, Butan, diverse Biogase, Grubengase und Wasserstoff.

Unterschiedliche Möglichkeiten der Energieerzeugung

Bei kleinen privat genutzten Heizblöcken (s. Abb. 2) wird die Motorenabwärme für Heißwasserbereitung und Heizung verwendet. Die vom Motor gelieferte Energie wird in erster Linie zur Stromerzeugung genutzt. Bei großen Blockheizkraftwerken wird die erzeugte Energie in das allgemeine Stromversorgungsnetz eingespeist. Bei Blockheizkraftwerken an Kläranlagen wird die Abwärme mehrheitlich zur Trocknung des Klärschlamms verwendet, der einen hohen Heizwert besitzt und in herkömmlichen Feuerungsanlagen zur Energiegewinnung genutzt wird. Die Motorenabwärme wird hauptsächlich zur Beheizung der Faultürme genutzt.

Biogase haben verschiedentlich einen hohen Schwefelwasserstoffgehalt (H2S), der sich nicht in allen Fällen über Katalysatoren restlos beseitigen lässt. Die unverbrannten Bestandteile können das Motorenöl nachhaltig schädigen. Dies geschieht durch geringfügige Undichtigkeiten an den Ein- und Auslassventilen und an den Kolbenringen. Das Motorenöl wird sauer und verliert somit an Schmiereigenschaft. Ebenfalls ist die mögliche Korrosion im Motorinneren ein kritischer Faktor.

Zwar werden in diesen Fällen dem Öl Additive beigemischt, die die Säure chemisch binden und neutralisieren, aber auch diese sind irgendwann in ihrer Aufnahmefähigkeit erschöpft. Verschiedene Additive besitzen darüber hinaus auch den Nachteil, dass sie hygroskopisch sind. Dieser im Motorenöl befindliche Wasseranteil reduziert ebenfalls die Schmiereigenschaften. Die Grenzwerte für die ermittelten Daten (z.B. Viskosität, Rußzahl, usw.) richtet sich nach der Art des Antriebs und Vorgaben der Hersteller. Ein herkömmlicher Otto-Motor, der z.B. mit Methan betrieben wird hat bei weitem keine so hohe Rußbelastung wie ein Diesel-Motor, der mit wesentlich höheren Verbrennungsdrücken betrieben wird. Ein Biogas-Motor hingegen ist stärkeren Säurebelastungen ausgesetzt.

Daher ist eine Untersuchung des Motorenöls bezüglich Wasser- und Säuregehalt und auf seine Schmiereigenschaften (Viskosität) hin unumgänglich. Die Grenzwerte für die ermittelten Daten (z.B. Viskosität, Rußzahl usw.) richten sich nach der Art des Antriebs und Vorgaben der Hersteller.

Folgende Analysen am Motorenöl sind erforderlich:

• Rußanteil im Motorenöl,
• Wassergehalt des Motorenöls,
• Säurezahl im Öl,
• Art und Menge des Kraftstoffeintrags in das Öl sowie der
• Zustand der Additives.

Zusätzlich muss bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit Benzin- oder Dieselaggregaten der Kraftstoffeintrag (durch Ventile und Kolbenringe) in das Motorenöl untersucht werden. Dies kann über verschiedene analytische Methoden geschehen. Mithilfe einer FIR-Analyse kann beispielsweise die Menge und Art des Eintrags bestimmt werden. Die genaueste Analysemethode wäre die Gaschromatographie. Ihr Nachteil ist allerdings ein hoher apparativer Aufwand und damit verbundene Kosten. Daher setzen Unternehmen wie der Hamburger Analytik-Dienstleister Askot auf die Viskosimetrie zur Charakterisierung von Mineralölen.

Viskosimeter zur schnellen Analyse von Motorenölen

Aksot untersucht im Kundenauftrag Ölproben hinsichtlich ihrer verschiedenen Qualitätskriterien. Mit dem Viscosystem AVS 370 von SI Analytics (s. Abb. 3), wird die Vsikosität des Motoröl und somit seine Schmiereigenschaften untersucht.

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