Ölanalyse von HydraulikölAber: Wie wird eine Ölanalyse von Hydrauliköl korrekt interpretiert?

Öl in einem Hydrauliksystem sollte regelmäßig auf seine Qualität hin geprüft werden. Dies geschieht entweder im firmeneigenen Labor oder bei einem externen Dienstleister. Die aus einer solchen Analyse gewonnen Daten sind für den korrekten Betrieb einer Hydraulikanlage essentiell, da man daraus schließen kann, wo es im System nicht rund läuft und welche Korrekturen vorzunehmen sind.

Inhaltsverzteichnis:

Eine Ölanalyse besteht üblicherweise aus zwei Teilen:

  • Die Partikelanalyse
  • Die chemische Analyse

Beide Teile sind wichtig, um zu verstehen, was im Öl und in der Anlage vor sich geht.

1. Partikelanalyse

In der Partikelanalyse wird bestimmt, wie viele Partikel einer bestimmten Größenklasse in dem Öl vorhanden sind. Dies wird üblicherweise durch optische Messverfahren durchgeführt: Öl wird durch einen Lichtstrahl gepumpt und anhand der Menge und Größe der gebildeten Schatten auf der Photozelle wird bestimmt, wie viele Partikel sich in der Ölprobe befinden.

Damit dies einheitlich verglichen werden kann und man nicht nur große Zahlen angegeben bekommen, die nun verglichen werden müssen, ist die Ölreinheit (oder Ölverschmutzung, je nachdem wie man es sieht) in Standard ISO 4406 festgehalten. Dieser Standard definiert, dass bestimmte Partikelmengen in Bereiche eingeteilt werden, die jeweils eine Kennzahl bekommen. Somit können die individuellen Kennzahlen einfach miteinander verglichen werden, um schnell eine Erkenntnis daraus zu ziehen.

Anzahl Partikel von bis Ordnungszahl
250.000.000 >28
130.000.000 250.000.000 28
64.000.000 130.000.000 27
32.000.000 64.000.000 26
16.000.000 32.000.000 25
8.000.000 16.000.000 24
4.000.000 8.000.000 23
2.000.000 4.000.000 22
1.000.000 2.000.000 21
500.000 1.000.000 20
250.000 500.000 19
130.000 250.000 18
64.000 130.000 17
32.000 64.000 16
16.000 32.000 15
8.000 16.000 14
4.000 8.000 13
2.000 4.000 12
1.000 2.000 11
500 1.000 10
250 500 9
130 250 8
64 130 7
32 64 6
16 32 5
8 16 4
4 8 3
2 4 2

Wie in der Tabelle zu erkennen ist, wird von Bereich zu Bereich die Partikelmenge verdoppelt. Somit kann gesagt werden, dass wenn die Partikelmenge eine Kennzahl nach unten geht, sich die Partikelmenge halbiert hat. Ebenso gilt, dass wenn die Kennzahl einen Bereich nach oben geht, sich die Partikelzahl verdoppelt hat.

Eine Partikelanalyse nach ISO 4406 ist in drei Größenbereiche aufgeteilt: >4µm, >6µm und >14µm. Somit kann bestimmt werden, in welchem Größenbereich Probleme oder Verbesserungen auftreten. Diese Informationen können dann genutzt werden, um Maßnahmen zu ergreifen.

Oftmals werden bei einer Partikelanalyse auch andere Größenbereiche abgedeckt, wie in Analysen der Firma Oelcheck, die auch noch die Bereiche >21µm, >38µm und >70µm abdeckt. Dies gibt zusätzliche Informationen über die Partikelzusammensetzung in dem Öl.

Wie können die Ergebnisse der Analyse von Hydrauliköl genutzt werden?

Üblicherweise wird betrachtet, ob die Partikelmenge abnimmt oder zunimmt. Wenn die Partikelmenge abnimmt, funktioniert die Filtration im System wie gewünscht. Nimmt die Partikelmenge zu, hat dies üblicherweise drei Gründe:

  • Die Filtration arbeitet nicht wie gewünscht (Filterelemente sollten getauscht werden, bzw. eine zusätzliche Filtration ist nötig)
  • An einer Komponente im System ist ein Schaden entstanden oder er ist gerade dabei zu entstehen. Die Partikel müssen schließlich irgendwo entstehen.
  • Die Partikel kommen von außen in die Anlage. Hier ist die Luftfiltration zu prüfen.

2. Chemische Analyse:

Vergleich mit Herstellervorgaben und Trendentwicklung

Die chemische Analyse von Öl teilt sich üblicherweise in drei Bereiche: Additive, Verschließ und Verunreinigungen. Unterschiedliche Stoffe in dem Öl können einer dieser drei Kategorien zugeordnet werden.

Additive im Öl

Additive sind die Stoffe, die dem Öl beigemischt werden, um bestimmte positive Auswirkungen auf das Öl zu haben. Aus den absoluten Werten einer einzelnen Ölanalyse können dabei keine Daten gewonnen werden, wenn die Anfangswerte unbekannt sind. Diese Daten bekommt man entweder vom Hersteller oder von der Analyse einer Frischölprobe. Die Werte der Additive sind somit immer mit den Anfangswerten zu vergleichen, damit festgestellt werden kann, ob diese abnehmen und evtl. nachdosiert werden müssen.

Verschleiß im Öl

Verschleiß in einem Hydrauliksystem besteht immer aus Eisen, Kupfer, Zinn, Chrom, etc. Dies sind die Materialien, die im Hydrauliksystem vorzufinden sind und im Öl auftreten, wenn Komponenten des Systems verschleißen oder beschädigt werden.

Auch hier ist der Vergleich zu vorigen Ölproben wichtig, damit der Verlauf beobachtet werden kann. Ein plötzlicher Anstieg von einem Verschleißelement im Öl, kann Hinweise darauf geben, welche Komponente kurz vor dem Versagen steht oder schon versagt hat. Da viele Hydraulikpumpen z.B. Messing enthalten, würde ein starker Anstieg von Kupfer und Zink auf Pumpenverschleiß oder Pumpenschaden schließen lassen. Ein starker Anstieg von Eisen im System wiederum könnte auf einen Schaden an einem Ventil hindeuten.

In beiden Fällen ist es wichtig, dass die Filtration richtig arbeitet, damit die Verschleißpartikel abfiltriert werden können, um weitere Schäden zu vermeiden.

Verunreinigungen im Öl

Verunreinigungen bestehen in den meisten Fällen aus Silizium, Natrium, Kalium und Wasser. Die Elemente werden üblicherweise über die Luft in das Hydrauliksystem eingetragen. Dies kann sowohl in Form von Staub oder sonstiger Verschmutzung sein, als auch in Form von Feuchtigkeit.

Ein Vergleich zu vorherigen Werten ist essenziell, damit gehandelt werden kann, wenn sich die Eigenschaften des Hydrauliköls verschlechtern.

Um den Eintrag von Schmutz und Feuchtigkeit ins System zu minimieren, ist der Einsatz von einem Luftfilter am Hydrauliktank unumgänglich.

Partikelverunreinigungen durch Staub, etc. können zu weiteren Schäden durch Verschleiß in der Anlage führen. Feuchtigkeit im Öl kann zu Wasserbildung im Öl führen, was wiederum zu Kavitationen in Pumpen und Rostnestern in Rohrleitungen und anderen Komponenten führen kann.

Daher sind diese Werte möglichst niedrig zu halten!

Dies geschieht mittels Luftfiltern am Öltank, um Feuchtigkeit und Partikel beim Luftansaugen aus dem Tank zu halten. Sind Verschmutzungen schon im Öl ersichtlich, lassen sich diese mit einer Filtration entfernen.

Wasser lässt sich jedoch nicht mit einem klassischen Filter entfernen.. Hierzu sind entweder Spezialfilter notwendig, die Fasern haben, die das Wasser aus dem saugen. Diese können aber auch nur das freie Wasser entfernen. Sollten noch große Mengen an emulgiertem Wasser vorhanden sein, können diese mit einer Vakuumentwässerungsanlage entfernt werden.

Weitere wichtige Kennzahlen in Ölanalysen

Viskosität des Öls

In den meisten Fällen wird die in einer Ölanalyse angegebene Viskosität dem entsprechen, was im Datenblatt Ihres Öls steht (+/- 5%). Sollte dieser Wert jedoch stark von der eigentlichen Viskosität des Öls abweichen, so hat sich in Ihrem Öl grundlegend etwas verändert, dem nachgegangen werden muss.

Bei einer Verringerung der Viskosität ist es schon häufig passiert, dass die Ursache dafür war, dass eine Flüssigkeit mit einer niedrigeren Viskosität in den Öltank gekippt wurde. Daher ist es wichtig, dass Kollegen über den korrekten Umgang mit dem Hydrauliköl geschult sind, um solche einfachen Fehlerquellen zu vermeiden.

TAN-Zahl

Die TAN-Zahl, oder auch Neutralisationszahl genannt, beziffert den Gehalt der freien Säuren im Öl. Hierüber lässt sich bestimmen, wie sehr das Öl schon gealtert ist, und wie weit die Oxidation des Öls vorangeschritten ist. Die TAN-Zahl muss immer gegenüber dem Ursprungswert des Öls verglichen werden, da dieser von Öl zu Öl sehr unterschiedlich sein kann.

Sollte die TAN-Zahl ansteigen, so ist zwingend etwas zu unternehmen. Da die freien Säuren durch den Alterungsprozess im Öl entstehen, muss dieser verlangsamt oder unterbunden werden. Dies geschieht durch eine korrekte Kühlung des Öls, eine Verringerung des Wassergehalts und die Reduktion der Partikelmenge im Öl, da diese als Katalysatoren agieren.

Wenn die TAN-Zahl zu stark angestiegen ist, bleiben üblicherweise nur zwei Optionen: 

  • ein Öltausch,
  • oder der Einsatz einer Reinigungsanlage, die fähig ist, Oxidationsprodukte aus dem Öl zu entfernen.

PQ Index (Verfahren zur Prüfung von Ölen und Schmierfetten):

In manchen Ölanalysen wird der PQ-Index bestimmt. Dieser Index bestimmt die Menge an Eisenpartikeln im Öl. Dies kann einen weiteren Hinweis darauf geben, wie die Partikelzusammensetzung in dem Öl ist und welche Komponenten verschleißen.

Fazit:

Reparaturen durch Ausfälle an Hydrauliksystemen sind mit hohen Kosten verbunden (Beseitigen von Schäden und Produktionsausfälle durch Stillstände). Kurze Lebenszeiten von Hydraulikölen sind ein relevanter Kostenfaktor beim Betrieb von Hydraulikanlagen. Eine Ölanalyse gibt Aufschluss über Handlungsbedarf und an welchen Stellen sich im Hydrauliksystem sich Schäden abzeichnen. Grundsätzlich informiert eine Ölanalyse, ob die bestehende Filtration des Hydrauliköls gut genug arbeitet.

Treten häufige Schäden am Hydrauliksystem auf, altert das Öl vorschnell, ist das Öl immer stark verschmutzt, ist dies in den meisten Fällen auf eine unzureichende Filtration zurückzuführen. Oftmals werden Hydrauliksysteme ab Werk nur mit einer unzureichenden Filtration ausgestattet.

Sollten Sie Ihre Filtration verbessern wollen, lassen Sie sich zu den Elektrostatischen Ölreinigungsanlagen von Friess beraten. Ölanalysen bestätigen die Vorteile, die mit dem Einsatz der elektrostatischen Ölreinigungssysteme von Friess verbunden sind.

Vorteile einer Ölreinigung von FRIESS Zusammenfassung:

  • Deutliche Reduzierung der Ausfälle und Schäden an Hydrauliksystemen um 70 %.
  • Verwendung des Hydrauliköls konnte von ca. 2 Monaten auf mehrere Jahre gesteigert werden.
  • Verbrauch an Maschinenfiltern wurde um 75 % reduziert.

Störungsfreie Hydrauliksysteme sind abhängig von sauberem Hydrauliköl ohne Partikel und idealen Schmiereigenschaften. Durch die Elektrostatische Ölreinigung werden Verunreinigungen effektiv herausgefiltert und die Lebenszeit signifikant erhöht. Kosten für den Tausch von verbrauchten Öle, Entsorgungskosten und vor allem Kosten, die durch Ausfälle der Hydraulikanlagen entstehen, werden dramatisch reduziert. Doch wie wird sichergestellt, dass die Qualität des Hydrauliköls ausreicht oder unzureichend ist?

Durch eine umfassende Ölanalyse wird die Qualität des Hydrauliköls ermittelt und ggf. Handlungsbedarf aufgezeigt. Vor allem lassen sich durch regelmäßige Bestimmungen der Qualität des Hydrauliköls vor- und nach dem Einsatz einer Ölreinigungsanlage die wirtschaftlichen Vorteile ermitteln.

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