Veroorzaken gasmotoroliën met een hoger asgehalte altijd vuile motoren?

Er bestaan tal van broodjeaapverhalen over en vuistregels voor smeermiddelen voor stationaire gasmotoren. Vaak zijn deze ‘regels’ heel belangrijk, niet alleen omdat ze de ontwikkeling van gasmotorolie in een bepaalde richting duwen, maar ook omdat ze bijdragen tot de misinterpretatie van de prestaties van oliën voor stationaire gasmotoren. Een aantal voorbeelden van deze broodjeaapverhalen: ‘hoe hoger het asgehalte, hoe meer afzettingen’, ‘bijvullen bij een TBN van 50 %’, en Groep II is beter dan Groep I’. Het is essentieel om vraagtekens te zetten bij deze verhalen zodat de volgende stap kan worden gezet naar betere en innovatievere oliën voor stationaire gasmotoren. Ik heb een aantal artikels over deze broodjeaapverhalen geschreven. Dit derde artikel gaat over de vuistregel ‘hoger asgehalte = meer afzettingen’. Laat een reactie na of neem contact met me op. Delen mag natuurlijk ook altijd.

Joris van der List – Technology Manager

De broodjeaapverhalen over oliën voor stationaire gasmotoren: Artikel 3 van 3

Is het altijd zo dat gasmotoroliën met een hoger asgehalte meer afzettingen veroorzaken?

Waarschijnlijk is de meest hardnekkige vuistregel bij stationaire gasmotoren dat gasmotoroliën met een hoger asgehalte meer afzettingen in de motor veroorzaken. Dat is ook de reden waarom de sulfaatasgrens voor toepassingen met natuurlijk gas altijd al maximaal 0,5 % massa is geweest. Deze waarde wordt beschouwd als een olie met een laag tot middelmatig asgehalte.

Sulfaatas onder de loep

Eerst wil ik verduidelijken wat sulfaatas is. Het sulfaatgasgehalte is een maateenheid van de inhoud van metalen in een smeermiddel. Het geeft dus het residu weer na verbranding van de gasmotorolie. Vergeet niet dat verschillende metalen anders bijdragen tot het sulfaatasgehalte.

Element Factor (= S-asbijdrage)
Barium (Ba) 1,7
Calcium (Ca) 3,4
Magnesium (Mg) 5,0
Zink (Zn) 1,5
Koper (Cu) 1,3
Natrium (Na) 3,1
Lood (Pb) 1,5
Boor (B) 3,2
Molybdenum (Mo) 1,5

Opmerking: de typische oliemonitoringrapporten tonen het additief- en slijtagemetaalgehalte van de olie. Op basis van deze gegevens en de factor van het asaandeel wordt het sulfaatasgehalte van een gasmotorolie berekend. Als voorbeeld een olie met de volgende additiefmetalen:

Element Additiefgehalte: Asaandeel

(= behandelingsratio x factor)

Calcium (Ca) 0,12 % massa 0,408 (= 0,12 · 3,4)
Zink (Zn) 0,04 % massa 0,06 (= 0,04 · 1,5)
Boor (B) 0,01 % massa 0,032 (= 0,01 · 3,2) +
0,5 % massa

Maar het sulfaatasgehalte kan ook worden gemeten volgens ASTM D 874.

Vergeet zeker niet dat detergenten een grote rol spelen in de asvorming en dat verschillende additieven ook bijdragen tot het sulfaatasgehalte. De belangrijkste bronnen van sulfaatas zijn: dispergeermiddelen, detergenten, detergenten met te veel basen en slijtagewerende additieven.

Oliën met een hoger asgehalte en schonere motoren gaan wel degelijk samen

Als ik nu terugkom op de vuistregel ‘een hoger asgehalte resulteert in meer afzettingen’, dan zit er logica in. Want wanneer metallic detergentadditieven branden, vormen ze as, dat zich kan afzetten op motoronderdelen zoals zuigers, koppen en trekstangen. Ook al helpt een kleine hoeveelheid afzetting op de kleppen om te voorkomen dat de klep dieper gaat liggen, een teveel creëert ongewenste en schadelijke afzettingen.

Maar bij gasmotoren kan te veel olie leiden tot verschillende soorten afzettingen: sludge, vernis, lak en asresidu. De eerste drie worden gecontroleerd door de detergent-/dispergeeradditieven. Dat betekent dat met de juiste formulering voor gasmotoren, de afzettingen aanzienlijk kunnen worden beperkt in vergelijking met traditionele gasmotoroliën. Bijgevolg zijn er heel goede ‘schone’ producten op de markt met een zeer hoog asgehalte, die weinig afzettingen veroorzaken.

Laboratoriumtests bevestigen dat ook. Onderstaand voorbeeld toont het resultaat van een Panel Coker Test (tests van het reinigingsvermogen), waarin de olie wordt rondgespat met een spil op een aluminium plaat bij een temperatuur die vergelijkbaar is met de temperatuur van een verbrandingskamer (>300 °C). De foto’s van de aluminiumplaten zijn op het einde van de test genomen.

higher ash gas engine oils
Groep III-GEO 0.8 % sulfaatas ‘schone technologie’
higher ash gas engine oils
Groep III-GEO 0,5 % sulfaatas
higher ash gas engine oils
Groep III-GEO 0,5 % sulfaatas

De resultaten bevestigen dat de producten met schone technologie beter presteren dan de andere producten, ook al is het asgehalte hoger (0,8 % as) dan bij de traditionele asproducten met een massa van 0,5 %.

Maar wat met het olieverbruik?

Ook het olieverbruik speelt een belangrijke rol bij de neiging tot afzetting. Een hoger olieverbruik betekent meer olie die wordt verbrand in de verbrandingskamer. Het olieverbruik in moderne gasmotoren kan heel laag zijn, in sommige motoren zelfs zo laag als 0,05 gr./kWh.

In de discussie rond olieverbruik is het belangrijk dat rekening wordt gehouden met de prestatie van gebruikte olie. Wanneer de olie vers is of de motor net een grote controlebeurt heeft gehad, is het olieverbruik doorgaans onder controle. Daarom is het essentieel om het olieverbruik gedurende een langere periode te evalueren.

Oliën die aanslag op de cilinder, boorgatpolijsten en een schurende cilinder voorkomen, hebben mettertijd een lager olieverbruik.

Zie het voorbeeld in de grafiek waarbij de gasmotor werd gesmeerd met een traditioneel product gedurende 45 maanden. Toen onderging de motor een controlebeurt en schakelde de eigenaar over naar een moderne gasmotorolie. Het verschil tussen de twee producten is niet het olieverbruik net na het onderhoud of wanneer de olie vers is. Neen, het verschil is dat het olieverbruik na verloop van tijd laag blijft.

higher ash gas engine oils
The reason why oil consumption remains at a low level is the increased performance of the oil over time to prevent liner lacquering and bore polishing.

De reden voor dat lage olieverbruik is de verbeterde prestatie van de olie om aanslag op de cilinder en boorgatpolijsten te voorkomen. In feite kunnen moderne gasmotoroliën met een hoger asgehalte (≈ 0,8 % massa)/schone technologie de vorming van afzettingen vermijden in de verbrandingskamer, bijvoorbeeld op de kop, de zuiger, de cilinders en de kleppen. Dat is een van de belangrijke elementen die voorontsteking, geklop en vastzittende ringen voorkomen, maar uiteindelijk ook voor betere prestaties van de olie.

Vaarwel broodjeaapverhaal

Er zijn nog veel traditionele gasmotoroliën op de markt waarvoor de regel ‘hoe hoger het asgehalte, hoe meer afzettingen’ geldt. Maar met een goede gasmotorolietechnologie presteren de producten met een hoger asgehalte goed. Ze houden de motor schoner, controleren het olieverbruik en verlengen het verversingsinterval. Sommige OEM’s hebben oliën met een hoger asgehalte al goedgekeurd, waaronder Q8 Mahler en Q8 Mahler GR8 voor systemen met natuurlijk gas, zelfs in motoren met stalen zuigers en een hoog BMEP. Deze oliën presteren beter dan de traditionele oliën met een asgehalte van 0,5 % en houden de motor bovendien schoner. OEM’s en oliebedrijven moeten dus dit broodjeaapverhaal herevalueren om de SGEO-aanbevelingen te verbeteren zodat het gebruik van betere smeermiddelen wordt ondersteund.

Laat een reactie na of neem contact met me op als u dit verder wilt bespreken. Delen mag natuurlijk ook altijd.

Joris van der List

Door onze expert Joris van der List

Na 8 jaar gewerkt te hebben in het Kuwait Petroleum Research & Technology center in Rotterdam, maakte Joris van der List in 2011 de overstap naar Q8Oils. Naast zijn job als Technology Manager is hij expert in het Energiesegment, en heeft hij een achtergrond in machinebouw.

Stel Joris van der List een vraag


Stel een onderwerp voor