12.10.2017
Schmierölzustandsüberwachung mittels nicht-dispersiver spektroskopischer Online-Sensoren
Dr. Thomas Klotzbücher , Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme (IMM)
Der Gebrauchszustand von Schmierölen ist ein essentieller Faktor für den sicheren, verschleißarmen Betrieb unterschiedlichster Verbrennungsmotoren, wie z.B. Schiffs, KFZ- und Deponiegasmotoren, aber auch von Kompressoren und Hydrauliksystemen oder Getrieben, wie z.B. denen in Windkraftgeneratoren. In vielen Fällen wird das hochwertige, kostenintensive Schmieröl in regelmäßigen Intervallen vorsorglich ausgetauscht, um hinreichende Betriebssicherheit sicherzustellen. Dies bedeutet eine Erhöhung der Betriebskosten, wenn die Qualität des Schmieröls zu diesem Zeitpunkt noch gut ist. Umgekehrt kann dieses Vorgehen aber auch zu erhöhtem Verschleiß und Ausfall des Motors führen, falls das Schmieröl bereits vor dem turnusmäßigen Wechsel nicht mehr in einem ordungsgemäßen Zustand ist.
Um einen optimierten Austauschzeitpunkt festzulegen, werden daher insbesondere bei Großmotoren (z.B. Schiffsmotoren), regelmäßig Ölproben gezogen, die an ein Speziallabor gesendet und dort analysiert werden. Diese vorbeugende Maßnahme stellt allerdings einen nicht unerheblichen, mit Kosten und Wartezeiten verbundenen Aufwand dar. Durch den Einsatz geeigneter Online-Sensoren zur Überwachung des Schmierölzustands können die o.g. Probleme umgangen werden. Dabei werden neben einer Reduktion der laufenden Wartungs- und Betriebskosten auch eine Ressourceneinsparung und damit eine Reduktion der Gesamtkosten über den Lebenszyklus der Maschine erreicht.
Obwohl Online-Sensoren bisher noch nicht die Qualität einer umfangreichen Laboranalyse erreichen, ermöglichen sie durch kontinuierliche Überwachung unsichere Betriebszustände frühzeitig zu detektieren oder solche durch präventive Maßnahmen vermeiden. Um ein möglichst breites Einsatzfeld für solche Sensoren zu erreichen, ist ein einfaches, robustes Messprinzip erforderlich, welches aber dennoch eine genügend hohe Aussagekraft besitzt, um die o.g. Anforderungen auch hinsichtlich des Kostenaufwands, zu erfüllen. Als Lösungsansatz wurden am Fraunhofer ICT-IMM nicht-dispersive spektroskopische Online-Sensoren entwickelt, die auf dem Prinzip der optischen Transmissionsspektroskopie im mittleren Infrarotbereich (MIR) basieren. Dieser Fachartikel gibt einen Überblick über die Funktionsweise sowie mögliche Anwendungsgebiete