Oxidationsbeurteilung von Altölproben von Gasmotoren

Das Ölwechselintervall stationärer Gasmotoren unterscheidet sich von Motor zu Motor. Durch die Analyse von Ölproben können Sie das Ölwechselintervall bestimmen. Die Oxidationsbeurteilung ist eines der Elemente, die das Ölwechselintervall beeinflussen. In diesem Artikel beschreiben wir die verschiedenen Testmethoden für die Oxidationsbeurteilung von Altölproben von Gasmotoren.

Für stationäre Gasmotoren ist das Ölwechselintervall abhängig von der Gasqualität, dem Motorbetrieb und dem Schmierstoff.

Ölanalysen wie QRAS (Q8-Routineanalysesystem) helfen bei der Ermittlung des Ölwechselintervalls.

Die zwei wichtigsten Eigenschaften zur Bestimmung des Ölwechselintervalls sind:

  • Abnahme der Gesamtbasenzahl (TBN)
  • Zunahme des Oxidationsgrads

Verschiedene Oxidationsbeurteilungstestverfahren

Die meisten Testverfahren, beispielsweise für die TBN-Prüfung, sind nach ASTM-, DIN- oder ISO-Normen vorgeschrieben. Zur Bestimmung des Oxidationswertes werden mehrere Testverfahren verwendet. Alle diese Verfahren beruhen auf Infrarotspektroskopie, die Ergebnisse der Oxidationsbeurteilung können jedoch aufgrund der unterschiedlichen Berechnungsmethoden variieren.

Abbildung 1 zeigt die Infrarotspektren eines gebrauchten und frischen Q8 Mahler HA-Gasmotorenöls. Obwohl die Spektren selbst unabhängig von den verwendeten Testverfahren äquivalent sind, kann der berechnete Oxidationswert unterschiedlich sein.

Abbildung 1: Infrarot-Absorptionsspektren eines gebrauchten und frischen Q8 Mahler HA
Abbildung 1: Infrarot-Absorptionsspektren eines gebrauchten und frischen Q8 Mahler HA

Um den Oxidationsgrad des Öls zu bestimmen, verwendeten Gasmotoren-OEMs früher nur die Infrarotspektroskopie, statt die tatsächlich angewandte Testmethode anzugeben. Heute beziehen sie sich zunehmend auf DIN 51453. Bei Q8Research wurden auch unternehmensinterne Verfahren (wie KPI 99) entwickelt, um den Oxidationswert zu bestimmen.

Oxidationstestverfahren nach DIN 51453

DIN 51453 verwendet den Unterschied der differentiellen Absorption im IR-Spektrum (IR-Spektrumgebrauchtes Öl – IR-Spektrumfrisches Öl) zwischen der Spitzenhöhe bei 1710 cm-1 und der Grundlinie als Maß für den Oxidationswert. Die Grundlinie ist eine gerade Linie im Differentialspektrum zwischen den Punkten bei den Wellenzahlen 580 cm-1 und 1970 cm-1.

Abbildung 2 gibt einen Überblick über dieses allgemeine Prinzip des Verfahrens nach DIN 51453.

Abbildung 2: Oxidationsbeurteilungsverfahren nach DIN 51453
Abbildung 2: Oxidationsbeurteilungsverfahren nach DIN 51453

Internes Oxidationstestverfahren der Q8-Forschung

Die interne Methode KPI 99 verwendet den Spitzenwert zwischen den Wellenzahlen 1670 cm-1 und 1760 cm-1 (anstatt 1710 cm-1), um den Oxidationswert zu bestimmen. Der Unterschied in den Absorptions-IR-Spektren zwischen der Spitzenhöhe und der Grundlinie ist das Maß für den Oxidationswert. Beim KRAS-Verfahren ist die Grundlinie eine horizontale Linie, die das IR-Spektrum von frischem Öl bei 1960 cm-1 kreuzt.

Abbildung 3 gibt einen Überblick über dieses allgemeine Prinzip im KPI-99-Verfahren.

Abbildung 3: Oxidationsbeurteilungsverfahren nach KPI 99
Abbildung 3: Oxidationsbeurteilungsverfahren nach KPI 99

Mehr über internes Oxidationstestverfahren der Q8-Research?

Unterschied zwischen DIN 51453 und KPI 99

Für die IR-Spektren von Q8 Mahler HA-Gasmotorenöl, wie in Abb. 1 dargestellt, sind die Ergebnisse:

  • Oxidationswert nach DIN 51453 = 18,9 ABS/cm
  • Oxidationsbewertung nach KPI 99 = 19,4 ABS/cm

In diesem Beispiel beträgt der Unterschied 0,5 ABS/cm. In anderen Fällen kann der Unterschied jedoch größer sein.

Warum ist ein Referenzspektrum erforderlich?

Um eine korrekte Berechnung des Oxidationswertes zu gewährleisten, sollte immer ein Referenzspektrum von frischem Öl zur Verfügung stehen.

Wenn der Oxidationswert unter Verwendung des falschen frischen Referenzspektrums berechnet wird, könnte er fälschlicherweise als viel zu hoch (oder viel zu niedrig) angegeben werden. Dieses Prinzip wird in Abbildung 4 verdeutlicht.

Abbildung 4: Oxidationsbewertung, wenn das falsche Referenzspektrum verwendet wird.
Abbildung 4: Oxidationsbewertung, wenn das falsche Referenzspektrum verwendet wird.

Dies ist besonders wichtig bei Gasmotorenöl, da die Qualität üblicherweise durch Qualitätskontrolle (z. B. Oxidationswerte) in praktischen Tests bestimmt wird.

DIN 51453 wird zum Branchenstandard

Die DIN 51453 wird mehr und mehr zum Branchenstandard, um den Oxidationswert von gebrauchtem Gasmotorenöl zu bestimmen.

Bei Verwendung anderer externer Labors kann das Testverfahren abweichen. Wir empfehlen, eine Kopie des Testverfahrens anzufordern, um das Testergebnis besser zu verstehen.

Fazit

Bei Gasmotorenölen ist der Oxidationswert eine der Eigenschaften, die zur Bestimmung des Ölwechselintervalls und damit auch der Qualität des Öls herangezogen wird.

Um den Oxidationswert zu bestimmen, sollte man die folgenden Aspekte berücksichtigen:

  • Es stehen verschiedene Berechnungsverfahren zur Verfügung, die zu unterschiedlichen Oxidationswerten für das gleiche gebrauchte Öl führen können.
  • Um zuverlässige Oxidationswerte zu gewährleisten, muss das richtige Frischölspektrum verwendet werden.
Joris van der List

Von unserem Experten Joris van der List

Nach acht Jahren beim Q8Research-Institut in Rotterdam kam Joris van der List im Jahr 2011 zu Q8Oils. Als Maschinbau-Ingenieur bekleidet er die Position des Technology Manager und ist Experte für die Energiewirtschaft.

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