Analyse von Wärmeträgerflüssigkeiten
Sinnvolle Maßnahme oder lästiges Übel?

Regelmäßiges Begutachten der Wärmeträgerflüssigkeit erhöht die Anlagensicherheit und -verfügbarkeit. Nur so lassen sich Unregelmäßigkeiten im Anlagenbetrieb, Kontaminationen und starke thermische oder oxidative Zersetzung frühzeitig erkennen und nachhaltig beheben. Sicherheitsgefährdungen, Investitionen in die Erneuerung von Einzelkomponenten, Leitungsblockaden und Probleme im Anfahr- oder Betriebszustand sind vermeidbar. Dieser Praxis-Tipp zeigt, was für eine reibungslose Analyse der Wärmeträgerflüssigkeiten zu beachten ist.

Zur weiteren Optimierung von Produktionsabläufen finden immer mehr Prozesse in der chemischen Industrie unter extremen Prozesstemperaturen statt. Bei Temperaturen über 200 °C kommen in der Regel mineralölbasische oder synthetische Wärmeträgerflüssigkeiten zum Einsatz, die im Gegensatz zu Wasser / Wasserdampf bis 350 °C drucklos betrieben werden können. Organische Wärmeträgerflüssigkeiten decken derzeit einen Temperaturbereich von -115 °C bis +400 °C ab.

Jährliche Prüfung

Aber nur intakte organische Wärmeträgerflüssigkeiten garantieren einen optimalen Prozessfluss in der Anlage. Für ihre Prüfung gibt es verbindliche technische Vorschriften, die alle Anlagen betreffen, die nach der DIN 4754 ‚Wärmeübertragungsanlagen mit organischen Wärmeträgern‘ erbaut wurden. So heißt es dort in Absatz 4.2.: „Bei Bedarf ist der Wärmeträger (z.B. bei Änderung der Betriebsweise), jedoch mindestens einmal jährlich, auf Gebrauchstauglichkeit zu prüfen. Eine Weiterverwendung des Wärmeträgers ist nur zulässig, wenn das die Prüfung ergeben hat...". In der VDI-Richtlinie 3033 (Absatz 5.1) und in der BGR 500 (Kapitel 2.27) wiederholt sich diese Forderung.
Grundlage zur Prüfung und Beurteilung gebrauchter Wärmeträgerflüssigkeiten ist die DIN 51529, die Angaben zu den unterschiedlichen Prüfungen auch abhängig davon liefert, ob es sich um eine mineralölbasische oder synthetische Wärmeträgerflüssigkeit handelt.
Ist die geforderte Zustandsüberwachung der Wärmeträgerflüssigkeit nun ein weiteres lästiges Übel, das in erster Linie viel Aufwand macht und damit wertvolle Zeit und Geld kostet oder ist es eine sinnvolle Maßnahme, die sich für den Betreiber auszahlt?
Fragol hat als Anbieter der europaweit größten Produktpalette an Wärmeträgerflüssigkeiten eine klare Antwort: Regelmäßiges Begutachten der Wärmeträgerflüssigkeit erhöht die Anlagensicherheit und -verfügbarkeit. Nur so lassen sich Unregelmäßigkeiten im Anlagenbetrieb, Kontaminationen und starke thermische oder oxidative Zersetzung frühzeitig erkennen und nachhaltig beheben. Sicherheitsgefährdungen, Investitionen in die Erneuerung von Einzelkomponenten, Leitungsblockaden und Probleme im Anfahr- oder Betriebszustand sind vermeidbar. Der zeitliche und finanzielle Aufwand sinkt. Das Risiko außerplanmäßiger Anlagenstillstände verringert sich.
Um von den Vorteilen der Wärmeträger-Analyse zu profitieren, gibt es zwei wesentliche Voraussetzungen:
Der Anwender führt die Probeentnahme richtig durch und stellt Informationen über das System bereit.
Der Hersteller oder das spezialisierte Labor liefert eine umfassende und kompetente Analysebewertung.

Die richtige Probeentnahme

Nur eine ordnungsgemäß durchgeführte Probeentnahme zusammen mit Informationen über den Anlagenbetrieb kann zu aussagekräftigen Ergebnissen führen. Beispiele für mögliche Fehlerquellen bei der Probeentnahme: Häufig werden Proben mit Temperaturen weit über 100 °C in das Probengefäß gefüllt. Dadurch verdampfen umgehend alle leichtsiedenden Komponenten, welche Ursache für absinkende Flammpunkte sind. Der gemessene Flammpunkt hat somit keine Aussagekraft mehr für den tatsächlichen Flammpunkt in der Anlage.
Eine weitere Fehlerquelle ist der Einsatz falscher Probengefäße wie beispielsweise Wasserflaschen, wodurch unter Umständen zu hohe Wasserwerte bestimmt werden, was zu unnötigen Handlungsempfehlungen führen kann. Auch nicht gespülte Entnahmestellen verfälschen immer wieder die Analyseergebnisse. Entscheidend ist, dass die Wärmeträgeranlage mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, die eine für die gesamte Füllmenge repräsentative Probeentnahme ermöglicht. Da viele Anlagen kontinuierlich mit Temperaturen deutlich über 100 °C betrieben werden, empfiehlt sich die Installation einer speziellen Vorrichtung zum Abkühlen der Probe auf unter 100 °C. (s. Abb. 4).
Fragol hat detaillierte Richtlinien zur Entnahme und Versand von Proben aus Wärmeträgeranlagen erarbeitet, die zusammen mit einem geeigneten Probengefäß und einem vom Betreiber auszufüllenden Informationsformular den Kunden zur Verfügung gestellt werden. (siehe Infokasten und Abb. 3)

Informationen  über das System

Doch auch die am besten gezogene Probe braucht zur fundierten Bewertung der Messergebnisse exakte Angaben über die Anlage und deren Betriebsweise. Nur so können angemessene Handlungsempfehlungen gegeben werden. Daher werden in einem Informationsformular beispielsweise der Produktname, das Volumen und das Alter der Wärmeträgerflüssigkeit sowie die Vorlauf- und Rücklauftemperaturen abgefragt. Speziell wenn ein Betreiber mehrere Systeme hat, ist die genaue Bezeichnung des jeweiligen Systems erforderlich, um eine Zuordnung zu früheren Analysen zu ermöglichen und Tendenzen ermitteln zu können. Da bei jedem Ölwechsel Reste im System bleiben, kann ein zusätzlicher Hinweis auf vorher verwendete Öltypen sinnvoll sein.

Optimale Bewertung der Untersuchungsergebnisse

Die Bestimmung von Messwerten ist eine Sache, die qualifizierte Bewertung dieser Messwerte eine ganz andere. Bei Fragol werden die analysierten Parameter wie Flammpunkt, Viskosität, Wassergehalt, Neutralisationszahl, Rückstände oder Hoch- und Niedrigsieder im Zusammenhang mit den Betriebsparametern der Anlage durch Spezialisten bewertet, die sich ausschließlich mit Wärmeträgerflüssigkeiten befassen. Denn wenn die Parameter der Anlage und der Gesamtzusammenhang der Einzelwerte nicht richtig berücksichtigt oder erkannt werden, sind die Untersuchungsergebnisse nur bedingt nutzbar. Liegt nur ein einzelner Wert außerhalb seines üblichen Grenzwerts, muss dies noch nicht unbedingt einen Ölaustausch zur Folge haben. Zum Beispiel kann ein zu niedriger Flammpunkt oft durch fachgerechtes Entgasen wieder auf ein akzeptables Niveau angehoben werden. Die Analyse von Wärmeträgerflüssigkeiten und speziell deren Bewertung sollten daher immer in die Hände des Herstellers oder eines spezialisierten Labors gegeben werden.

Fazit

Richtig vorbereitet sowie professionell durchgeführt und bewertet, liefert die regelmäßige Kontrolle der Wärmeträgerflüssigkeit erheblich mehr Nutzen als Aufwand.

Checkliste für die Probeentnahme
Folgende Punkte sind bei der Probeentnahme zwingend zu beachten:
Gründliche Spülung der Entnahmestelle
Probeentnahme aus dem Hauptstrom
Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit bei der Abfüllung in das Probengefäß deutlich unter 100 °C
Verwendung eines geeigneten Probengefäßes

Fragol Schmierstoff GmbH + Co. KG, Mülheim an der Ruhr
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