Infrarot Spektroskopie – Die Technologie zur Bestimmung von Öleigenschaften

Analysieren Sie die Kontamination im Öl Ihrer Maschinen.

Mit Infrarot Spektroskopie Verschmutzung im Öl messen

Die Infrarot Spektroskopie ist eine analytische Methode, um Informationen über die Molekülstruktur und die chemische Bindung eines Materials zu erhalten. Die Infrarotstrahlung wird durch eine Probe geschickt und die absorbierte Strahlung wird gemessen. Dabei erzeugt sie für jedes Material spezifische Absorptionsmuster. Diese sind wie Fingerabdrücke von bestimmten Molekülen. Mit den aus den Proben gewonnenen Infrarotspektren können Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung des Materials geführt werden.

Die Infrarot Spektroskopie ist eine weitverbreitete Technologie zur Analyse von Verunreinigungen und Degradierung von Öl. Infrarot kann über eine Reihe von Öleigenschaften Auskunft geben. Dazu gehören:

  • Kontamination
  • Aufschlüsselung der Bestandteile
  • Additive
  • Flüssigkeitsidentität

 

Es wird dabei die Reaktion des Öls auf bestimmte Regionen im Infrarot Spektrum untersucht und analysiert.

Verschiedene Schmierstoffe haben verschiedene Spektren. Diese Unterschiede können in brauchbare Informationen zum Maschinenzustand umgewandelt werden.

Funktionsprinzipien der Infrarot Spektroskopie

Das Spektrometer besteht aus einer Strahlungsquelle, einem Detektor und einem Computer oder einem anderen Konverter.

Die zu untersuchende Probe wird zwischen die Strahlungsquelle und den Detektor platziert. Ein Lichtstrahl wird durch die Probe geleitet. Der Detektor sammelt das durchgelassene Licht. Es wird dann als Spektrum des durchgelassenen oder absorbierten Lichts als Funktion der Wellenlänge des einfallenden Strahls dargestellt.

Die Infrarot Spektroskopie berichtet kritische Eigenschaften des Öls oder Schmiermittels. Diese sind, unter anderen:

  • TAN (Total Acid Number) und Wasserverunreinigungen: TAN und Wasserverunreinigungen werden für Industrie-Schmierstoffe analysiert. Wenn das Öl altert, ist es wichtig, den Säuregehalt zu messen. Das Infrarot Spektrum erkennt den Säureaufbau in Flüssigkeiten.
  • TBN (Total Base Number), Wasser, Glykol und Ruß: TBN, Wasser, Glykol und Ruß werden für Motoröle gemessen. Das Infrarot Spektrum misst die Alkalität des Öls, das durch Additive entsteht.

Die unterschiedlichen Spektren der Schmierstoffe werden genutzt, um Informationen zur zustandsbasierten Instandhaltung zu bekommen. Um gute quantitative Resultate zu erzielen, müssen der richtige Flüssigkeitstyp und die korrekte Kalibrierung festgelegt werden.

Typische Schmierstoff-Parameter, die Relevanz in der Infrarot Spektroskopie Anwendung haben

Parameter

IR Anwendung zur Messung von

Glykol

Verunreinigung

Gelöstes Wasser

Verunreinigung

Emulgiertes Wasser

Verunreinigung

Inkorrektes Schmiermittel

Verunreinigung

Fremdflüssigkeit

Verunreinigung

Benzin

Verunreinigung

Nitration

Ölabbau

Sulfation

Abbau

Oxidation

Abbau

Ruß

Verschmutzung / Abbau

Säurezahl (AN)

Abbau

Basenzahl (BN)

Abbau

Antiverschleiß-Additive

Erschöpfung

Antioxidans-Additive

Erschöpfung

Technologie der Infrarot Spektroskopie

Die Infrarot Spektroskopie ist eine vielversprechende Technologie zur Messung von Verunreinigungen. Es wird die Wechselwirkung zwischen abgestrahlter Energie und Materie untersucht.

TAN und TBN mit Infrarot Spektroskopie

Die Absorption des Schmiermittels wird durch eine 100- bis 200-Mikron Transmissionszelle gemessen. Dabei wird ein leerer Zellhintergrund verwendet. Die Motoröle habe eine relativ gleichmäßige chemische Zusammensetzung, weshalb die IR Spektroskopie als TBN Screening weit verbreitet ist.

Mit der Infrarot-Spektroskopie Anwendung erhält man zuverlässige TAN- Und TBN-Messwerte. Dies wird durch einen 3-Stufen-Prozess erreicht:

  1. Aufbau einer Schmierstoff-Bibliothek bzw. Datenbank von Schmierstoffen
  2. Klassifizierung und Zuordnung von unbekannten Schmierstoffen
  3. Multivariate Regressions-Techniken zur Gewinnung von quantitativen Informationen. Man erhält Kenngrößen über Additive, die Viskosität oder andere wichtige Kenngrößen der Schmierstoffe.

Die verschiedenen Ansätze zur Gewinnung des Spektrums sind:

  • Die FTIR-Methode (Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie) zur Erzeugung von Interferenzmustern mit einem Interferometer
  • Gitterinstrumente, eine ältere Methode, die weitgehend durch die genauere FTIR-Methode ersetzt wird
  • Quantenkaskaden-Laser (QCL), eine moderne Technologie, die spezielle Halbleiterlaser verwendet. Auch die Identifizierung und Quantifizierung von Gasen und Molekülen in komplexen Umgebungen wird ermöglicht.

 

Bei allen Ansätzen benötigt man qualitativ hochwertige Spektren in ausreichender Auflösung. Diese müssen zwischen 900-1900 cm-1 und 2500-4000 cm-1 betragen, um TBN- und TAN-Kalibrierungen zu erhalten.

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Die Vorteile der Infrarot Spektroskopie

Die Infrarot Spektroskopie vor Ort bietet folgende Vorteile:

Die Analyse ist schnell und einfach durchzuführen.

Die Ölwechselintervalle werden verlängert.

Die Tests können auch von nicht-qualifizierten Mitarbeitern gehandhabt werden.

Die Messung ist chemikalienfrei.

Die Ergebnisse sind genau und zuverlässig.

Ungeplante Wartungsausfälle werden reduziert und katastrophale Ausfälle vermieden.

IR-Spektroskopie warnt sofort bei starker Wasserverschmutzung und schützt dadurch Ihre Maschinen.

Infrarot Spektroskopie vor Ort ermöglicht vorausschauende Wartungsprogramme. Diese richten sich nach dem Ölzustand und nicht nach einem voreingestellten Zeitplan.

Anwendungen der Infrarot Spektroskopie

Die Infrarot Spektroskopie prüft den Schmierstoffzustand von mechanischen Systemen. Unerwartete Ausfallzeiten durch Verschlechterung oder Verunreinigung des Schmiermittels können damit vorgebeugt werden.

IR Spektroskopie kann bei einem weiten Bereich von Schmierstoffen, einschließlich Getriebe-, Industrie-, Schiffsdiesel, Turbinen- und Kolbenmotorflüssigkeiten eingesetzt werden.

Anwendungsbereiche sind, unter anderen:

  • In der Stromerzeugung
  • Im Bergbau
  • In der Schifffahrt
  • Lastkraftwagen, Militärfahrzeuge und -flugzeuge
  • Ausrüstungen im Schwerbau
  • Industriesysteme

Die Spectro Scientific FluidScan-Serie verwendet die Infrarot Spektroskopie:

 

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