MPC-Test

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Korrosion und Schlamm in der Rohrleitung

In Turbinen und großen Ölumlaufsystemen sind die Ölfüllungen von mehreren Tausend Litern in der Regel jahrelang im Einsatz. Während dieser Zeit können sich Alterungsprodukte bilden oder Verunreinigungen ins System gelangen, die bei der Ölentwicklung nicht simuliert werden können. Ohne sorgfältige Überwachung durch Trendanalysen bleiben klebrige Reaktionsprodukte oder schlammbildende, weiche Verunreinigungen unentdeckt. Lackartige Ablagerungen können den Ölfluss an Steuerventilen und Gleitlagern vermindern, Ölschlamm setzt sich in ölführenden Leitungen und Tanks fest. Die zuverlässige Funktion des ganzen Umlaufsystems ist bedroht. Mit dem neuen MPC-Test, der Membrane Patch Colorimetry, spürt OELCHECK jetzt auch dieses Risiko auf.

Problematische Ablagerungen haben sich vor allem in jüngster Zeit in Schmier- und Regelsystemen von Gasturbinen gebildet. Ihre extrem hohen Betriebstemperaturen bei reduziertem Ölvolumen machen den Turbinenölen zu schaffen. Oxidationsverhindernde Additive werden besonders an den „hot spots“ des Systems verbraucht. Aber auch die hohen Ölumlauftemperaturen beschleunigen die Ölalterung.

Bei der Turbinenölanalyse werden Hinweise auf eventuelle Ölprobleme gefunden:

Ölschlamm im Ölkühler eines Gaskompressors
  • Im FT-IR-Spektrum zeigt sich Oxidation.
  • Die Säurezahl (AN bzw. NZ) des Öls steigt an.
  • Die Farbzahl zeigt: Das Öl wird dunkler.
  • Das Luftabgabeverhalten wird schlechter.
  • Die Viskosität steigt an.
  • Die RULER-Werte für Oxidationsinhibitoren gehen zurück.
  • Die Reinheitsklasse für Partikel > 4 μm steigt an.
  • Die festen Fremdstoffe auf einem 0,45 μm-Filter nehmen zu.

Alle Werte bieten ein Indiz dafür, dass zunehmend weiche Partikel, meist mit höherem Molekulargewicht, im Öl schweben. Konglomerieren sie miteinander, formen sie leicht Ablagerungen an allen ölbenetzten Komponenten im System. So können sie Ventile verkleben und die auf Öl basierende Regelung der Turbine erschweren. Doch auch in den Filtern können die Ablagerungen einiges anrichten. Nicht nur, dass die relativ teuren, feinen Filterpatronen häufig gewechselt werden müssen. Häufig sind die Verunreinigungen auch der Grund für ein elektrostatisches Aufladen. Durch die folgende Entladung (ESD) kommt es zur Funkenbildung und zum örtlichen Verbrennen des Filtermaterials. Wegen der dabei verursachten Löcher verliert der Filter seine Wirksamkeit.

Bisher war es nicht möglich, nur auf Basis von Standardtests eine Vorhersage über das Risiko einer Bildung von Ablagerungen zu treffen. Seit einigen Jahren wird in den USA mit dem QSA-Test experimentiert, bei dem in einem Haustest eines Öllabors ein Spektrometer zur Auswertung von Filterverfärbungen benutzt wird. Die Interpretation der QSA-Werte ist sehr subjektiv.

OELCHECK hat deshalb schon vor Jahren begonnen, als Mitglied einer Turbinenölarbeitsgruppe der ASTM, an der Entwicklung eines unabhängigen Standards mitzuarbeiten. Dieser hat das Ziel, eine Prognose der weiteren verfügbaren Öleinsatzzeit objektiv anzuzeigen. Als derzeit einziges europäisches Servicelabor bietet OELCHECK heute den MPC-Test als zusätzliche Sonderuntersuchung an. Dieser Test ist weltweit das einzige Untersuchungsverfahren, mit dem die problemverursachenden unlöslichen Ölrückstände nicht nur aufgespürt, sondern auch quantitativ bewertet werden können.

Besonders empfehlenswert ist der MPC-Test:

  • Bei Anlagen mit großen Ölfüllungen von mehr als 2.500 Litern.
  • Bei extrem langer Öleinsatzzeit von mehr als 10.000 Stunden.
  • Für Turbinen-, Hydraulik- und Getriebeöle.Für Gas- und Dampfturbinen, Turboverdichter und –Gebläse.
  • Für Ölumlaufanlagen in der Papierindustrie, in Stahl- und Walzwerken. Für Hydrauliken und Planetengetriebe (Füllmengen ab 500 Liter).
  • Wenn Ölanalysen Hinweise auf Rückstandsbildung liefern.
  • Wenn in der Praxis erste Verdachtsmomente auftreten.

Die mit der DIN vergleichbare ASTM (American Society for Testing and Materials) hat einen Normenentwurf für den MPC-Test vorgelegt. Die ASTM Norm enthält noch keine Angaben zur Darstellung der Ergebnisse oder des Messwerts.


OELCHECK gibt deshalb die maximal möglichen Informationen für den MPC-Test an:

  • MPC-Index: Zahlenwert zwischen 0 und 100, für Turbinenöl max. ca. 60. Je höher der MPC-Index ausfällt, desto größer ist das Risiko der Bildung von Schlamm und lackartigen Ablagerungen (siehe Grenzwerttabelle). * Luminanz – L: die Schwarzfärbung bzw. der Weißanteil der auf der Membran verbliebenen Rückstände. Je niedriger der L-Wert, umso höher ist der Anteil der schwarzen Partikel im Öl. Diese können auf einen Dieseleffekt, der wegen zu viel Luft im Öl oder auf Rußpartikel, die an „Hot-Spots“ entstehen, hinweisen.
  • Rotwert – a: wird beeinflusst durch korrosiven Verschleiß und abgebaute EP-Wirkstoffe. Je höher der a-Wert, desto größer ist die Gefährdung durch schlammbildende Korrosionspartikel oder abgebauten EP-Wirkstoffe.
  • Gelbwert – b: wird beeinflusst durch abgebaute oder unwirksame Oxidationsinhibitoren und durch oxidierte Grundölkomponenten. Je höher der b-Wert, desto anfälliger ist das Öl in Bezug auf klebrige Ablagerungen.
  • Feste Fremdstoffe: Gewichtszunahme des Filters durch das Abfiltrieren von 50 ml Öl. Je höher die Gewichtszunahme, umso schmutziger ist das Öl.

Natürlich enthält jeder MPC-Laborbericht eine Abbildung der untersuchten Membran. Daneben werden der Verlauf des L-Wertes und der a- und b- Werte im Farbspektrum abgebildet. Durch eine Trendbeobachtung der Farbwerte kann z.B. die Wirksamkeit einer Filtrationsmethode in Bezug auf das Entfernen von bestimmten Verschmutzungsverursachern beurteilt werden. Entfernt z.B. eine elektrostatische Filtermethode hauptsächlich die polaren Oxidationspartikel, wird der b-Wert niedriger, der L-Wert und der a-Wert verbessern sich aber nicht. Zusätzliche Maßnahmen können dann erforderlich werden.

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Testbeschreibung:

  • Versand einer Ölmenge von 100 ml, besser 500 ml unmittelbar nach der Entnahme.
  • Schütteln der Probe von Hand für 30 s nach einer Ruhephase von mindestens 5 h.
  • Mischen mittels langsamen Rührens von 50 ml Öl und 50 ml filtriertem Heptan.
  • Auswiegen der neuen, getrockneten Filtermembran mit einer 0.45μm Porenweite.
  • Filtrieren der Mischung über die Membran unter Vakuum mit 710 mBar.
  • Trocknen der Membran im Vakuum, danach bei 80°C für 3 h im Trockenschrank.
  • Auswiegen der Membran mit den zurückgehaltenen Rückständen.
  • Kalkulieren der prozentualen Gewichtszunahme des Filters durch die Belagbildung.
  • Auswerten der durch den Belag verursachten Verfärbung mit einem i-Lab Colorimeter.

Bei der colorimetrischen Auswertung mit dem i-Lab- Gerät werden die Rückstände auf der Membran einem Spektralsensor analysiert. Eine aus drei LEDs bestehende Lichtquelle im Gerät sendet Licht im Spektralbereich auf die Membran. Die Ablagerungen absorbieren oder reflektieren das Licht ganz oder teilweise. Ein Detektor misst die Intensität des „gespiegelten“ Lichts an verschiedenen Lichtwellenbereichen. Die Elektronik wertet den Unterschied zwischen gesendetem und reflektiertem Licht aus. Die Unterschiede bei der Reflexion und die Farbintensität bei den jeweiligen Spektralbereichen erlauben die Kalkulation eines MPC-Faktors. Die Höhe des MPC-Faktors steht im direkten Zusammenhang mit dem Potential des Öls, Ablagerungen zu bilden.

Die Durchführung des MPC-Tests ist zeit- und personalaufwändiger als andere Testverfahren. Die Probe kann frühestens am Tag nach ihrem Eingang im OELCHECK-Labor untersucht werden, weil sich die Konglomerate oft erst in der ungeschüttelten, abgekühlten Probe bilden. Trotz aller Hilfsmittel erfordert das Filtrieren einen erfahrenen Laboranten, denn die Konglomerate sollen nicht zerstört werden.

MPC-Index – Warnwerte und Maßnahmen

MPC-Index Bedeutung Mögliche Ursache Praktische Maßnahme
0 – 15 Normal Typischer Bereich bei üblicher Ölalterung mit Bildung von weichen Partikeln, die keine lackartigen Ablagerungen bilden. Nächste Ölanalyse im üblichen Intervall nach 4.000 h oder 6 Monaten.
16 – 30 Hinweis In Kürze wird der Grenzwert, ab dem lackartige Ablagerungen besonders bei niedrigen Öltemperaturen entstehen können, erreicht. Ölanalysen nach der Hälfte des üblichen Intervalls. Kontrolle der Antioxidatien (RULER-Test) und der Reinheit. Filterelemente überwachen bzw. tauschen.
31 – 40 Achtung Sehr viele weiche Partikel, die durch Ölabbau entstanden sind, beginnen sich an Gleitlagern oder an kühleren Stellen im Schmiersystem abzulagern. Ventilverklebungen können besonders nach Stillstand auftreten. Ölanalysen nach der Hälfte des üblichen Intervalls. Filterpatronen und Ölsystem (Tank) auf Ablagerungen kontrollieren. Lager in Bezug auf Temperaturanstieg beobachten. Feinstfilter vor Hydraulikventilen inspizieren. Filtration verbessern bzw. auf Eignung überprüfen.
41 – 45 Kritisch Additivabbau und Öloxidation sowie zu langer Einsatz des Öls oder zu hohe Öltemperatur führten zur Entstehung von Partikeln, die Ablagerungen in Lagern, Ventilen oder Tanks gebildet haben Ölanalysen nach max. 500 h bzw. monatlich. Filtrationsverfahren verbessern. Eventuell elektrostatisch Reinigen. Lager und Getriebe auf Ablagerungen kontrollieren. Ölwechsel und Systemreinigung in Erwägung ziehen.
51 – 55 Ölwechsel Additivabbau und Öloxidation sind sehr weit fortgeschritten. Es haben sich Ablagerungen in Lagern, Ventilen und Tanks gebildet. Weiterer Öleinsatz und zusätzliche Maßnahmen wie Filtration sind nicht mehr sinnvoll. Das Öl sollte getauscht und das System gründlich gespült werden. Nach dem Ölwechsel durch Ölanalysen den Erfolg kontrollieren.
56 – 60 Systemreinigung Das Öl ist wegen Belastung mit Partikeln, die durch Temperatur- und Oxidationseinfluss entstanden sind, nicht mehr brauchbar. Es haben sich überall im System Ablagerungen gebildet. Spülen im Zusammenhang mit einem Ölwechsel reicht nicht mehr aus. Ein Ölwechsel mit gründlicher Systemreinigung, inklusive Tank- und Rohrleitungsreinigung. Während der Reinigung und nach der Wiederbefüllung in kurzen Abständen Öl analysieren.

Quelle


ÖlChecker Sommer 2009, Seite 5