Frisch- und Gebrauchtölanalyse von Gasmotorenölen mittels Infrarotspektroskopie

Abstract

Durch den Vergleich von künstlichen und natürlichen Alterungen von Gasmotorenölen konnte gezeigt werden, dass die nach DIN gemessene Nitration die einzige verwertbare spektrale Kenngröße ist, die derzeit für eine IR-Gebrauchtgasmotorenölanalyse angeboten wird. In dieser Arbeit wird eine neue FTIR-Methode (IRA) aufgezeigt, die den Ölzustand noch vor der Routineanalytik grob abschätzen lässt und die Entscheidung über einen Ölwechsel in manchen Fällen schon ermöglicht. Somit sind Laboranalysen noch nicht oder überhaupt nicht notwendig, und die Kosten dafür können gespart werden. Die IRA-Charakteristik kann für folgende Zwecke angewandt werden: - Bei der IR-Gebrauchtölanalyse für die grobe Abschätzung des Ölzustandes vor Routineanalysen - Als Signal zum Ölwechsel durch Kalibrierung mit einer schon vorher untersuchten Füllung aus stationären Gasmotoren - Zur Erklärung der Alterungsmechanismen bei mineralbasischen Motorenölen durch die Interpretation der IRA-Kurven von Gebrauchtölen aus einer Serie von Messungen Durch die mittels IRA durchgeführte Auswertung der IR-Spektren von Gebrauchtölen konnten die Unterschiede zwischen den Alterungen in Gasmotoren von verschiedenen Anlagen und zwischen den Füllungen in Bezug auf den Alterungsmechanismus aufgeklärt werden. Aus den in dieser Studie gewonnenen Erkenntnissen haben wir einen Algorithmus zur Bestimmung des Ölzustandes für jeden Öltyp (mineralbasischer Gasmotorenöle) mittels neuer IRA-Kenngröße entwickelt. Außerdem zeigten wir eine neue Auswertungsweise der IR- Spektren mittels PCA-Analyse und führten einen neuen durch den PCA- Loadingplot bestimmten Begriff der spektralen Alterung für Schmieröle ein. Nach der in dieser Arbeit dargestellten Auswertungsweise kann man die Ölalterung bzw. Alterungsreaktionen leichter interpretieren. Wir finden, dass das auf der IRA und Korrosion basierende Sensor-Signal zum Ölwechsel ausreichend für eine Online-Ermittlung des Ölwechselintervalls ist.<br />

By the comparison of artificial and natural ageings of gas engine oil it could be shown that the Nitration measured according to DIN is the only usable spectral characteristic for condition monitoring of gas engine oils by means of FTIR. This work shows the new FTIR-method (IRA), which allows the rough estimation of oil condition before the starting of routine analysis. We created the algorithm for estimation of oil condition by means of IRA for each mineral oil type. Thus laboratory analyses are not yet or not at all necessary, and the costs of it can be saved. The IRA-characteristic can be used for the following purposes: - For rough estimation of oil condition before the starting of routine analyses - As a signal for oil change, when the calibration has already been carried out with an pre-analyzed oil - For the explanation of ageing mechanism of the mineral engine oils We established a new term of spectral ageing, that is determined by the interpretation of PCA loading plot (based on IR). By means of the method, illustrated in this work, we could distinguish the analyzed used oils regarding to their ageing reactions, caused by the influence of different types of gas fuel (wood gas and sewage gas). We find that the sensor signal which is based on the IRA and corrosion is sufficient to the oil change for an on-line determination of the oil change interval.<br />