Ölsensoren
Zur permanenten Anlagenüberwachung
Ölsensoren werden direkt in den Ölkreislauf integriert und messen kontinuierlich die Ölqualität.
Eine permanente Überwachung des Öls erscheint auf den ersten Blick wie eine adäquate Alternative zur Ölanalyse. Doch welcher Sensor passt zu welcher Anlage und zu welchem Öl? Und was können Ölsensoren im Vergleich zu Ölanalysen leisten?
Für jedes Öl und jede Anlage den passenden Sensor
Auf dem Markt gibt es diverse Ölsensoren, die z. B. den Gehalt an Säuren, die Oxidation, die Leitfähigkeit, den Wassergehalt oder die Viskosität bestimmen. Die mit Sensoren ermittelten Werte lassen sich nicht mit den gängigen Grenz- und Warnwerten in Bezug bringen. Deswegen ist die Interpretation einzelner Werte schwierig und diese sollten immer im Trendverlauf betrachtet werden. Sensoren sind zudem leicht störanfällig und müssen aufwendig kalibriert werden. Da Sensoren im Gegensatz zur Ölanalyse nur einen einzelnen Wert betrachten, können die Ergebnisse leicht fehlinterpretiert oder wichtige Veränderungen im Öl nicht rechtzeitig erkannt werden. Deshalb sollte man immer mehrere Sensoren gleichzeitig verwenden. Deren Werte können im Zusammenhang betrachtet und Rückschlüsse auf die Ölqualität gezogen werden. Welche Parameter im Einzelnen betrachtet werden sollten, hängt immer vom individuellen Anwendungsfall ab. Für Hydrauliken, die besonders häufig wegen Verunreinigungen ausfallen, empfehlen sich z. B. Online-Partikelzähler.
Die mit dem Sensor ermittelten Werte sind nicht mit den Normwerten gemäß ISO 4406 vergleichbar, geben aber frühzeitig Aufschluss über ungewöhnliche Veränderungen im Öl, die auf Partikel zurückzuführen sind. Wenn der Sensor Alarm schlägt, können Sie entweder einen Ölwechsel veranlassen oder eine Ölanalyse durchführen lassen, um der Ursache auf den Grund zu gehen. Auch mehrere Sensoren ersetzen niemals eine Ölanalyse, die eine Vielzahl an Werten ermittelt und diese im Zusammenhang betrachtet. Vielmehr können Sensoren als praktische Ergänzung zur Ölanalyse betrachtet werden. Während die Ölanalyse selbst immer nur eine Momentaufnahme liefert, bieten Online-Sensoren eine permanente Überwachung des Öls. Sobald sich auffällige Veränderungen in den Werten zeigen, kann man eine Ölanalyse in Auftrag geben.
Die Qual der Wahl - gerne unterstützen wir Sie!
Wir bei IBR Solutions beraten Sie gerne mit unserer jahrelangen Expertise bei der Auswahl geeigneter Ölsensoren für Ihre Anlagen. Wir arbeiten dabei mit Sensoren der unterschiedlichsten Hersteller, um Ihnen für Ihre Situation immer die geeignetsten Produkte empfehlen zu können. Welche Sensoren Sie benötigen ist abhängig davon, welche Parameter Sie überwachen wollen. Wir zeigen Ihnen auf, welche Sensoren in Ihrem Anwendungsfall Sinn machen und wie Sie mit der Kombination von Ölsensoren und Ölanalysen Ihre Anlagen und Maschinen nachhaltig und effektiv warten können.
Wir führen Sensoren folgender Hersteller:
Anwendungsbeispiele für den Einsatz von Ölsensoren
Welcher Sensor ist für mich der richtige?
Mit einer Kombination aus Ölsensorik und Laboranalysen lassen sich ungeplante Ausfälle von Maschinen und Anlagen vermeiden. Damit der Effekt wie gewünscht eintritt und die Kosten im Rahmen bleiben, sollten Sie sechs Fragen zur Sensorik vorab klären.
Ölsensoren können zum Beispiel die Viskosität, die Oxidation sowie den Gehalt an Säuren und Wasser bestimmen oder als Online-Partikelzähler Auskunft über die Reinheit des Schmierstoffs geben. Obwohl immer die weitere Verwendungsfähigkeit des Öls und damit der Zustand der Anlage im Mittelpunkt steht: Definieren Sie vor dem Kauf von Sensoren, welche Werte für Ihren spezifischen Anwendungsfall wirklich Sinn machen.
Die häufigsten Ausfallursachen von zum Beispiel Hydrauliken sind auf Verunreinigungen des Hydrauliköls zurückzuführen. Neben geeigneten Ölpflegemaßnahmen macht es daher Sinn, den Eintrag von Verunreinigungen kontinuierlich zu überwachen. Verunreinigungsquellen können so frühzeitig lokalisiert und Abhilfen geschaffen werden. Eingesetzt werden dabei Onlinepartikelzähler, die auf dem Prinzip der Lichtblockade (oder mittels bildgebender Verfahren) arbeiten. Viele der bisher angebotenen Sensoren ermöglichen eine Reinheitsklassenangabe gemäß DIN ISO 4406. Die Messprinzipien sind hier identisch mit denen der Laborgeräte, so dass eine prinzipielle Vergleichbarkeit gegeben ist.
Neben festen Verunreinigungen ist Wasser eine Gefahrenquelle. Wassereintrag führt zu Kavitation und Korrosion. Beides reduziert die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Anlage und sollte überwacht werden. Rein kapazitive Sensoren, wie sie zum Beispiel als Bremsflüssigkeitstester in vielen Automobilwerkstätten Anwendung finden, eigenen sich nur bei einem speziell auf das verwendete Öl kalibrierten Sensor. Aber auch dann können Ölalterungsprozesse das Messergebnis verfälschen. Sensoren, deren dielektrischer Spalt mit Zeolith gefüllt ist (ein Material, in dessen Poren nur Wassermoleküle eindringen können), sind besser geeignet. Eine kontinuierliche Messung der relativen Feuchte kann damit sehr gut realisiert werden.
Die Messgenauigkeit eines Sensors ist oft abhängig von seinem Preis. Theoretisch können Sie Messtechnik integrieren, die beinahe eine Laboranalyse ersetzt. In der Regel reicht jedoch eine Investition im überschaubaren Rahmen. Auf Basis der von den Sensoren permanent aufgezeichneten Daten lassen sich Trendverläufe ermitteln. Diese bilden den Zustand von Öl beziehungsweise Anlage sehr gut ab. Wichtig ist, wie Sie dieses Trendverhalten bewerten.
Die Sensortypen stellen unterschiedliche Anforderungen an ihren Montageort. Allen gemein ist, dass die vom Hersteller angegebenen Installationsvorgaben bezüglich Druck und Temperatur nicht überschritten werden dürfen. Außerdem muss die Positionierung im Ölkreislauf genau bedacht werden, abhängig vom Messprinzip beziehungsweise der Auslegung des Sensors. Ein Partikelzähler hinter einer Filtereinheit zum Beispiel liefert zwar Informationen, wie gut der Filter arbeitet – über den Verschleißzustand der Anlage verrät er jedoch nicht allzu viel.
Ob parallel, seriell oder über USB, Lan oder WLan – für die Datenübertragung gibt es viele Möglichkeiten. Der Trend geht eindeutig zu USB- und Lan-Verbindungen. Mit letzterer lassen sich Sensoren in ein Netzwerk einbinden. So kann eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren am PC oder an einer Messwert-Erfassungseinheit des Sensorherstellers parallel ausgelesen werden. Allerdings lassen sich nach heutigem Stand nur Sensoren jeweils eines Herstellers ohne größeren Aufwand miteinander vernetzen.
Bei der nachträglichen Einrüstung ist die Verwendung einer kabellosen Datenübertragung verlockend, da sich hierbei der Installationsaufwand deutlich reduzieren lässt. Beachten sollten Sie jedoch die maximale Reichweite dieser Funk-Module. Der Einfluss von Störquellen und die Menge an Sensoren, die sich ein Funknetz teilen, können die Datenübertragung erheblich reduzieren.
Legen Sie Regeln fest, wie bei Überschreiten der Grenzwerte verfahren werden soll:
Variante A: Es wird sofort eine Ölprobe an ein Ölanalyselabor geschickt. Die Schmierstoffanalyse im Labor bringt Klarheit, was den „Alarm“ ausgelöst hat. Aus den Untersuchungsergebnissen lassen sich dann konkrete Maßnahmen ableiten.
Variante B: Sensoren zeichnen den Trendverlauf auf. Darauf basierend legen Sie die Betriebszeit fest, bis wann eine Maßnahme erforderlich ist. Obwohl mit größerem Aufwand verbunden, ist dies sicherlich die elegantere Variante, um ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden. Die Sensoren sollten jedoch vorher unbedingt für die jeweilige Anlage und den Öltyp kalibriert werden. Dabei unterstützen Software-Tools der Sensorhersteller. Ein Tabellenkalkulationsprogramm hilft bei der multivariaten Auswertung der Daten.
Allein die Integration eines einzelnen oder mehrerer Ölsensoren ist noch keine Garantie für einen ausfallfreien Anlagenbetrieb. Es ist aber ein Schritt auf dem Weg zur Effizienzsteigerung. Neben der Ölsensorik sollten mit dem Fokus auf den Schmierstoffeinsatz weitere Maßnahmen ergriffen werden, die schlussendlich in ihrer Gesamtheit die Wirtschaftlichkeit des Produktions- und Betriebsprozesses erhöhen. Hierunter fallen unter anderem die richtige Schmierstoffauswahl, das Schmierstoffhandling, die Dokumentation von Nachfüllmengen und -zeiten sowie selbstverständlich die Überwachung des Öls während des Einsatzes in der Maschine – online und im Labor, mit daraus abgeleiteten Handlungsmaßnahmen.
Sind Sie bereit diesen Weg zu gehen? Gerne unterstützen wir Sie. Sprechen Sie uns an und wir erarbeiten gemeinsam ein Konzept für eine vollumfängliche Überwachung ihres Schmierstoffeinsatzes.
Mit Hydraulikölanalysen aus dem Labor lassen sich unnötige Ölwechsel, Reparaturen und Ausfallzeiten vermeiden. Die Art der Probenentnahme kann das Ergebnis jedoch stark verfälschen. Weiterhin stellt jede Probe nur eine Momentaufnahme dar. Bei plötzlich auftretenden Ereignissen schlägt die Stunde der Online-Ölsensoren. Sie erfassen kritische Betriebszustände sofort. Die Kombination aus Laboranalysen und Ölsensoren ist bei der Schmierstoff- und Hydraulikanlagenüberwachung unschlagbar. Der Einsatz von Ölsensoren sollte allerdings gut durchdacht sein.
Welche Parameter möchten Sie überwachen?
Als Feuchte-Sensoren finden kapazitive Sensoren Verwendung. Hierbei liefert die messbare Änderung der Kapazität des Sensorelements Rückschlüsse auf die relative Dielektrizitätskonstante des zwischen den Elektroden befindlichen Dielektrikums. Würde das Öl direkt als Dielektrikum genutzt werden, käme es durch weitere im Öl veränderliche Bestandteile zu einer Änderung der Dielektrizitätskonstante. Durch die Verwendung von Zeolithen als Dielektrikum kann dies unterbunden werden. Die definierte Porengröße der Kristallstruktur stellt dabei sicher, dass nur Wassermoleküle adsorbiert werden können. Zusätzlich positive Eigenschaft der Zeolithe ist der umkehrbare Prozess der Adsorption bei relativ geringem Energieniveau. So kann das aufgenommene Wasser auch bei relativ niedrigen Temperaturen (ca. 90 °C) wieder abgegeben werden.
Partikelzählung mittels optischer Sensoren:
Optische Partikelsensoren funktionieren nach dem Prinzip der Lichtabschottung. Das zu messende Medium wird dabei von einer Lichtquelle (LED, Laser, etc.) durchstrahlt. Die im Strahlengang befindlichen Partikel führen dabei zu einer Abschwächung, die wiederum über einen nachgeordneten Detektor erfasst werden kann. Während man in den Anfängen nur die Größe und Anzahl an Partikeln detektieren konnte, kann heute durch hochauflösende CCD-Photozellen auch deren Kontur erfasst werden. Auswerteprogramme ermöglichen damit eine Unterscheidung in gasförmige, flüssige und feste Verunreinigungen. Über eine Partikeldatenbank erfolgt ein Abgleich mit typischen Verunreinigungserscheinungen. Daher ist es auch möglich, bei festen Verunreinigungen deren Herkunft und Entstehung zu bewerten. Nachteilig bei optischen Systemen zur Partikelzählung und Bestimmung ist jedoch deren eingeschränkte Verwendbarkeit bei sehr dunklen Ölen, wie zum Beispiel Long-Life-Ölen oder Dieselmotorölen.
Partikelzählung mittels induktiver Sensoren:
Bei induktiven Partikelsensoren wird bei einer Erregerspule durch Anlegen eines Wechselstroms ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. Das zu untersuchende Medium, in diesem Fall Öl, wird durch den Spulenkern geleitet. Befinden sich elektrisch leitende Partikel im Öl, wird bei diesen ein Wirbelstrom induziert, der den Aufbau eines elektrischen Feldes bewirkt. Dies wiederum kann durch eine zweite, konzentrisch angeordnete Spule detektiert werden. Bei einer ausreichend hohen Frequenz des Erregerfelds ist die Durchströmungsgeschwindigkeit des Öls von untergeordneter Bedeutung. Durch eine gegenläufige Anordnung von zwei Erregerspulen können sowohl magnetisierbare sowie auch nicht magnetisierbare Partikel detektiert werden. Die Partikelgröße lässt sich bei beiden Methoden anhand der gemessenen Signaländerung ableiten. Ein Vorteil gegenüber optischen Partikelzählern besteht darin, dass diese Methode auch bei sehr dunklen Ölen und somit auch bei Motorölen einsetzbar ist. Zu Partikelform und Herkunft kann jedoch keine Aussage getroffen werden.
Unter Ölalterung versteht man ein Summenparamter aller im Öl ablaufender Alterungsprozesse. Einen einzelnen Sensor für deren Uberwachung gibt es daher nicht, sondern es muss immer berücksichtigt werden, welches Öl man unter welchen Umstäden überwacht. Als kostengünstige Sensorenvariante haben sich Sensoren zur Überwachung der elektrischen Eigenschaften des Öls bewährt. Diese Sensoren messen Veränderungen der Leitfähigkeit und Dieelektrizität und können daher Hinweise auf abnormale Veränderungen liefern. Nachteilig wirkt sich aus, dass sich mit dieser Art der Messung überlagernde Prozesse nicht einzeln auflösen lassen.