Bei der Beurteilung einer Ölanalyse ist eine Vielzahl von Einflussfaktoren zu berücksichtigen. Dabei spielen der Schmierstofftyp, die Einsatzzeit und Betriebsbedingungen genauso eine Rolle wie die Pflege und Wartung sowie die typischen Konstruktionsmerkmale einer Maschine bzw. der geschmierten Komponente. Reines Faktenwissen zu diesen Einflussfaktoren ist aber oft nicht ausreichend. Wer das Öl tatsächlich zum Sprechen bringen möchte, muss Hintergrundkenntnisse über Anlagen und Maschinen, Produktionsprozesse sowie die Schmierstoffe haben und das Zusammenwirken zwischen Öl und Maschine kennen.

Dazu ein Beispiel: Der Kunde gibt an, in einer Umformpresse sind 2.000 l Hydrauliköl HLPD 68 seit ca. zwei Jahren (5.000 Bh) im Einsatz. Der Tribologe ergänzt: Mit der Umformpresse werden Kunststoffteile hergestellt (Rückfrage), das HLPD ist mit Zink additiviert (Frischöldatenbank) und wird bei Temperaturen von max. 60 °C eingesetzt (Maschinenhersteller).

Die OELCHECK-Tribologen besitzen ein fundiertes maschinenbauliches und chemisches Allgemeinwissen. Sie kennen darüber hinaus die Produktionsprozesse von nahezu allen Branchen. Als „Tribotechniker“ verfügen sie über umfangreiche anwendungstechnische Erfahrungen mit allen Arten von Schmierstoffen. Außerdem haben sie sich auf besondere Fachgebiete spezialisiert. Sie wissen daher, wie ein Schmierstoff unter bestimmten Bedingungen reagiert oder womit er eventuell verunreinigt werden kann, und sie kennen die Zusammenhänge der unterschiedlichsten Einflussfaktoren bei seinem Einsatz.

Jede Probe, die in einem vorbezahlten All-inclusive Analysenset im OELCHECK-Labor ankommt, durchläuft erst einmal eine Reihe von Untersuchungen. Durch die unterschiedliche Deckelfarbe und die Angabe, aus welchem Aggregat die Probe stammt, ist die Auswahl der Prüfverfahren, mit denen die Werte im Labor bestimmt werden, definiert. Unsere Labors sind mit den modernsten Geräten der Analysentechnik ausgerüstet. Viele der Testgeräte haben wir mit den Geräteherstellern gemeinsam optimiert und auf die besonderen Anforderungen bei der Untersuchung von gebrauchten und im Einsatz gealterten, zum Teil hochviskosen oder pastösen Schmierstoffen abgestimmt. Ein routiniertes Team von Chemikern und Laboranten betreut und bedient die Vielzahl unterschiedlicher Analysegeräte und bestimmt über 30 Einzelwerte von täglich bis zu 2.000 Schmierstoffproben.

Erst wenn für eine Probe alle Untersuchungen im Labor durchgeführt wurden und die Werte aus dem individuellen Laborgerätespeicher in das zentrale LIMS (Laboratory Information Management System) überspielt wurden, heißt es in der Technik: „Die Nächste bitte!“. Zu jeder Probe sind dann sämtliche Laborwerte, Infrarot- Spektren, Fotos, Titrationskurven und Gerätediagramme im LIMS hinterlegt. Den erfahrenen Tribologen stehen alle Werte und Informationen auf Knopfdruck zur Verfügung. Für jede einzelne Probe nimmt sich ein Tribologe Zeit und folgt bei der Bewertung vordefinierten Schritten.

Zunächst macht sich der erfahrene Tribologe ein Bild, um welches Öl von welchem Kunden und um welches Aggregat es sich handelt. Er prüft dazu am Bildschirm den beim Auspacken der Probe eingescannten Probenbegleitschein und kontrolliert die Angaben des Kunden unter anderem auf Vollständigkeit und Plausibilität. Dann stellt er die erste entscheidende Frage: Warum hat der Kunde die Probe eingesandt?

Routinekontrolle

In den meisten Fällen soll eine Routinekontrolle, möglichst zur Trendbeobachtung, durchgeführt werden. Der Kunde möchte wissen, ob das Öl weiter im Einsatz bleiben kann und ob Verschleiß oder Verunreinigungen auf ein Problem hinweisen. Es wird kontrolliert, ob unerwartete Veränderungen eingetreten sind oder ob die Werte der Probe dem erwarteten Trend folgen.

Problemkontrolle

Der Kunde hat bei seinem Schmierstoffeinsatz Auffälligkeiten festgestellt oder hat ganz spezifische Fragen, wie z. B.: Was ist die Ursache für eine Eintrübung oder eine andere optische Veränderung des Schmierstoffs? Warum schäumt das Öl? Warum fallen Filterstandzeiten deutlich kürzer aus? Wurde das Öl vom Service wirklich gewechselt? Ist überhaupt das richtige Öl im Einsatz? Was ist die Ursache für einen Schaden oder kündigt sich einer an? Oft werden auch Frischöl-, Umölungs- oder Inbetriebnahme-Prüfungen benötigt.

Ist der Anlass einer Ölanalyse geklärt, weiß der erfahrene Tribologe, worauf er bei seinen weiteren Überlegungen besonders zu achten hat. Vor diesem Hintergrund betrachtet er zunächst die Frischölwerte, danach die hausintern erstellten Grenz- und Warnwerte (Limitwerte) für das jeweilige Aggregat.

Frischölwerte und Ölveränderungen im Vergleich

Für jede Probe werden die für das Frischöl charakteristischen Werte betrachtet. Neben den vorhandenen Additivelementen finden der IR-Index und das IR-Spektrum sowie die Viskosität besondere Beachtung. Dazu stehen in der OELCHECK-Datenbank Referenzwerte von über 8.000 Frischölen bereit. Wurde ein falsches Öl eingefüllt, werden bereits hier die ersten Indizien dafür sichtbar. Die Überprüfung, wie gut die Frischölwerte mit denen der Gebrauchtölprobe übereinstimmen, fließt in das Diagnosestatement besonders bei auffälligen Abweichungen mit ein. Bei Fragen im Zusammenhang mit der Kontrolle von Frischölen oder zu durchgeführten Ölwechseln ist der Vergleich mit Frischölwerten unerlässlich.

Grenz- und Warnwerte (Limitwerte)

Die Festlegung von Limitwerten für Verschleiß und Verunreinigungen ist die größte Herausforderung bei der Beurteilung von Analysewerten gebrauchter Schmierstoffe. Es gibt nur in wenigen Fällen von Maschinen- oder Schmierstoffherstellern oder von deren Verbänden allgemeingültige Grenzwerte. Doch welcher Wert gilt als zu hoch oder ist unerwartet niedrig? Welcher Wert ist noch für einige Zeit tolerierbar und ab wann ist es wirklich kritisch? Kann es überhaupt für Verschleiß, der im direkten Zusammenhang mit der Betriebszeit des Schmierstoffs steht, starre Grenzen geben? Je mehr Analysenergebnisse mit unterschiedlichen Einsatzzeiten zu einem Maschinen- oder Motorentyp vorliegen, umso besser können auch einsatzzeitbasierte Limitwerte für Verschleiß generiert werden. Die OELCHECK-Tribologen benutzen bei der Betrachtung der Laborergebnisse Limitwerte, die auf der Basis von vielen Tausenden Analysen ermittelt wurden. In der täglich wachsenden unternehmenseigenen Datenbank stehen nach nunmehr 25 Jahren über 2 Millionen Datensätze von unterschiedlichsten Maschinen, Schmierstoffen und Anwendungen zur Verfügung. Zur Beurteilung der Werte für Verschleißmetalle ist wichtig zu wissen, woher die Elemente stammen könnten und in welcher Kombination und Konzentration sie unter Umständen Probleme verursachen. Dabei können Elemente, die in der einen Anwendung auf Verschleiß hinweisen, im anderen Fall Bestandteil von Öladditiven oder auch Verunreinigungen sein. In die Diagnose einer Probe fließen viele Einzelwerte ein. Diese dürfen jedoch niemals isoliert, sondern müssen immer im Zusammenspiel betrachtet werden.

Hierzu ein Beispiel: Die Viskosität eines Motorenöls ist höher als erwartet. Das kann durch Öloxidation, Nitration, Rußeintrag oder auch durch einen Kühlwassereinbruch bedingt sein. Aber vielleicht wurde auch nur die Viskositätsklasse falsch angegeben oder ein gleichzeitiger Kraftstoffgehalt im Öl hat das Ergebnis maskiert. Der ungewöhnlich erhöhte Viskositätswert kann also nur in Zusammenhang mit anderen Einzelwerten interpretiert werden.

Der individuelle Trend

Insbesondere bei sehr langen Öleinsatzzeiten haben Limitwerte für Verschleißmetalle nur eine begrenzte Aussagekraft. Liegen aus vorherigen Untersuchungen Ergebnisse vor, wird stets abgeglichen, wie sich die Werte im Laufe der Zeit für die Ölfüllung dieser Maschine entwickelt haben. So können die individuell verschiedenen Einsatz- und Umgebungsbedingungen optimal berücksichtigt werden. Damit lassen sich detaillierte Prognosen für einen weiteren verschleißarmen Betrieb der Maschine oder die Verlängerung eines Ölwechselintervalls treffen.

Wie entscheidend das sein kann, zeigt das folgende Beispiel: Ein Industriegetriebeöl CLP 220 wird in Abständen von jeweils 6 Monaten in Form von Trendanalysen überwacht. Mittlerweile sind 5 Ölanalysen in der Datenbank gespeichert. Der Kupfer-Wert lag bei allen 5 vorherigen Analysen immer zwischen 2 und 3 mg/kg. Der Limitwert für Kupfer ist für das analysierte Getriebe von OELCHECK auf 15 mg/kg eingestellt. In der sechsten Analyse erreicht der Kupfer-Wert plötzlich unerwartete 9 mg/kg. – Eigentlich kein Problem, weil der definierte Limitwert von 15 mg/kg doch noch lange nicht erreicht ist? Nein, hier ist dennoch Vorsicht geboten! Möglicherweise deutet der erhöhte Kupfer-Wert auf einen beginnenden Verschleißvorgang einer kupferhaltigen Komponente wie z.B. eines Wälzlager-Messingkäfigs hin. Der Tribologe rät in seiner Diagnose, das Getriebeöl spätestens nach drei Monaten erneut zu untersuchen, damit zeitnah gegengesteuert werden oder die Ursache mit anderen Methoden geklärt werden kann.

Nachdem der erfahrene Tribologe die Einzelwerte im Hinblick auf die Limitwerte überprüft hat, erstellt er den auch für Laien gut verständlichen Kommentar. Dabei werden die drei Aspekte, Verschleiß, Verunreinigungen und Ölzustand jeweils zusammenfassend beurteilt.

Verschleiß

Erhöhte Verschleißwerte oder deutliche Abweichungen von einer Probe zur nächsten weisen frühzeitig auf Verschleiß und damit auf eine Verkürzung der Restnutzungsdauer von Komponenten oder gar einen sich entwickelnden Schaden hin. Werden auffällige Verschleißwerte festgestellt, müssen die Komponenten, von denen sie stammen könnten, nun genauer unter die Lupe genommen werden:

• An welcher Komponente kann der Abrieb aus dem die Verschleißpartikel stammen, entstanden sein? Gibt es zum Beispiel gleich zwei oder mehrere Elemente mit erhöhten Werten, über die auf bestimmte Metalllegierungen und damit auf konkrete Bauteile geschlossen werden kann?

• Ist die Ursache für die erhöhten Verschleißwerte aus der Analyse ersichtlich? Ist der Verschleiß durch abrasiv wirkende Verunreinigungen, durch Wasser, eine mangelnde Schmierfähigkeit des Öls oder durch chemische Reaktionen wegen gealtertem Öl entstanden?

• Anders als bei mechanischem Verschleiß in Form von Partikeln, die wegen Ermüdung oder durch harte Verunreinigungen entstanden sind, wurde ein im Öl gelöster chemisch-abrasiver Verschleiß durch Reaktionsprodukte mit Wasser oder sauren Ölbestandteilen verursacht.

Verunreinigungen

Verunreinigungen beeinflussen die Standzeit des Schmierstoffs und das Verschleißverhalten der Komponenten. Warnwerte für Verunreinigungen gelten unabhängig von der Betriebszeit, dem Öltyp oder der Ölmenge. Die Schmierstoffanalyse muss Verunreinigungen frühzeitig identifizieren und kommentieren. Oft kann nur ein rechtzeitiger Öl- oder Filterwechsel bzw. bessere Ölpflegemaßnahmen negative Auswirkungen verhindern. Zu den häufigsten Verunreinigungen zählen Wasser und Staub. Doch auch Rückstände aus Produktionsprozessen, Trennmittel, Montagehilfsmittel oder der Eintrag fremder Schmierstoffe sind oft die Ursache für Störungen. Wie bei den Verschleißwerten sind bei der Bewertung von Verunreinigungen Hintergrundwissen und Weitsicht gefragt. Einzelne Zahlenwerte allein können sonst schnell in die Irre führen. Dazu wieder ein Beispiel: Silizium (Si) kann zum Beispiel als Staub aus der Umgebung in den Schmierstoff gelangen. Es kann sich aber auch um ein Antischaum-Additiv aus dem Frischöl oder Rückstände aus silikonhaltigen Montagefetten oder -pasten handeln. Eventuell wurde Silizium auch aus Dichtungen auf der Basis von Silikonkautschuk ausgelöst.

Ölzustand

Der Ölzustand gibt Auskunft darüber, ob und wie lange das Öl noch eingesetzt werden kann. Jeder Anwendungsfall hat sein eigenes „Alterungs-Szenario“:

• Motoröle altern nicht zuletzt durch höhere Öltemperaturen und Verunreinigungen durch Ruß und schwefelhaltigen Kraftstoff anders als Getriebeöle, Umlaufschmieröle oder Hydraulikflüssigkeiten.

• Mineralöle, Bio-Öle und Syntheseöle haben ebenfalls ein anderes Alterungsverhalten.

• Im Dauereinsatz altert ein Öl anders als im Stop-and-go-Betrieb.

• In baugleichen Anlagen mit unterschiedlichen Umgebungsbedingungen altern die Öle ebenfalls unterschiedlich.

• Die Pflege und Wartung von Anlage und Öl haben ebenfalls einen großen Einfluss auf die Ölalterung. Bei der Bewertung des Ölzustandes werden neben der Veränderung der Additivelemente besonders die Werte für die Viskosität, Oxidation, Nitration, Sulfation und oft auch die Säure (AN, NZ) – bzw. Basenzahl (BN) betrachtet. Das IR-Spektrum und der von OELCHECK neu definierte IR-Index (siehe OelChecker Winter 2015) spielen dabei eine tragende Rolle. Oft lassen sich für den Ölzustand nur schwer allgemeingültige Grenzwerte definieren. Der Tribologe muss über ein fundiertes Wissen über die unterschiedlichsten Schmierstoffe, ihre Eigenheiten und typischen Reaktionen in den verschiedensten Anwendungen verfügen, um eine treffende Beurteilung abgeben zu können. Auch hier gilt es, typische Veränderungsmuster sichtbar zu machen, anstatt Einzelwerte isoliert voneinander „abzuhaken“.

Auf das Pflichtprogramm von Prüfung und Bewertung von Grenz- und Warnwerten unter Berücksichtigung des Öltyps, der Einsatzzeit und des Einsatzortes folgt die Kür:

Der individuelle Kommentar, den jeder OELCHECK-Laborbericht enthält, wird erstellt.

Der erfahrene Tribologe kommentiert den Verschleißzustand, etwaige Verunreinigungen und Veränderungen des Ölzustandes. Danach spricht er eine Empfehlung für das weitere Vorgehen aus. Dies kann eine Aufforderung sein, das Öl besser zu pflegen, das Öl zu wechseln oder ohne Korrekturmaßnahme das Öl weiter zu verwenden. Auch wann die nächste Probe zur Überwachung eines Trends analysiert werden sollte, wird angegeben. Nach der grundsätzlichen Kommentierung wird auf eventuelle spezielle Kundenfragen, wie z. B. „warum schäumt mein Öl“, eine Antwort gegeben. Dabei wird besonders darauf geachtet, dass der ganze Text der Empfehlung auch für einen Laien gut verständlich ist.

Das Diagnosezeichen

Abschließend vergibt der Tribologe noch ein zusammenfassendes grünes, gelbes oder rotes Diagnosezeichen.
Diese Symbole haben folgende Bedeutung:

• GRÜN: Die ermittelten Werte liegen innerhalb des normalen Bereichs. Ein Weiterbetrieb ist ohne Korrekturmaßnahmen möglich.

• GELB: Einzelne Werte liegen außerhalb des normalen Bereichs, sind jedoch nicht kritisch. Ein Weiterbetrieb ist möglich. Empfohlene Korrekturmaßnahmen oder verkürzte Analysenintervalle sind zu beachten.

• ROT: Mindestens ein Wert, der gesondert kommentiert wurde, liegt im kritischen Bereich. Die empfohlenen Korrekturmaßnahmen sollten durchgeführt werden.

Die den weltweit bekannten Ampelfarben angelehnten Symbole sollen dem Laien und auch demjenigen eine schnelle Orientierung geben, der täglich eine Vielzahl von Berichten zu managen hat. Auch im Web-Portal unter www.lab.report lassen sich die Analysenergebnisse leicht nach den Symbolen sortieren und die kritischen Ergebnisse zuerst bearbeiten.

Erst wenn der erfahrene Tribologe alles perfekt kommentiert hat und mit dem Setzen des Beurteilungssymbols das Erstellen des PDF-Laborberichts auslöst, heißt es wieder: „Die Nächste bitte!“