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Interessen Gemeinschaft Biogasmotoren

Damit Biogasmotoren problemlos laufen

Ölnebel: der heimliche Motoren-Killer

Ölnebel: der heimliche Motoren-Killer

4. Juni 2020 by Michael Wentzke

Defekter Kolben nach Überhitzung

Die in Blockheizkraftwerken eingesetzten Gasmotoren sind Hightech-Triebwerke, die mit hohem Wirkungsgrad aus Bio- oder Erdgas Strom- und Wärme produzieren. Dabei wird das eingesetzte Material bis zur Belastungsgrenze ausgereizt. Wenn dann noch Ölnebel in den Brennraum gelangt, ist der Gasmotor häufig thermisch überfordert und quittiert dies leider oftmals mit einem kapitalen Motorschaden.

Ölnebel wirken im Brennraum der Gasmotoren wie ein zusätzlicher Brandbeschleuniger zum vorhandenen Gemisch aus Gas und Luft. Dadurch steigt die Brennraum-Temperatur sehr stark an, auch der Druckanstieg ist sehr steil. Dies führt schnell zur Überlastung der Lager. Im Brennraum wird insbesondere der Kolben und der Zylinderkopf von den hohen Temperaturen in Mitleidenschaft gezogen. Zuerst schmilzt im Regelfall der Kolben, dieser frisst in der Laufbuchse und das Ergebnis ist dann ein teurer Kolbenfresser.

Die steilen Druckanstiege machen sich auch akustisch bemerkbar, der Gasmotor kommt ins „Klopfen“. Dies ist dann der laute Vorbote eines Motorschadens.

Intelligente Motorsteuerungen mit einer Antiklopfregelung können den Motor schützen, in dem mehrstufig die Leistung sofort zurückgenommen wird und es im Brennraum nicht zu solch hohen Drücken und Temperaturen kommt. Je nach Menge des Ölnebels im Brennraum kann dies bis zur Notabstellung des Motors führen.

Woher der Ölnebel kommt

Verbrennungsgase aus dem Brennraum streichen auch am Kolben und den Kolbenringen vorbei ins Kurbelgehäuse und erhitzen dies. Dabei bilden sich Ölnebeldämpfe, die aus der Kurbelgehäuse-Entlüftung entweichen und dem Ansaugtrakt wieder zugeführt werden. Eine Entlassung in die Umwelt ist nicht zulässig, um diese zu schonen. Damit der Ölnebel nicht verbrannt wird, wird das Schmieröl in einem zwischengeschalteten Ölnebeldampf-Abscheider herausgefiltert und der Ölwanne wieder zugeführt. Der so gereinigte Nebel kann dann problemlos verbrannt werden.

Gute Wartung schützt vor Schäden

Ölnebeldampf-Abscheider haben Filterelemente, die wartungsbedürftig sind. Es werden unterschiedliche Technologien eingesetzt, die auch zu unterschiedlichen Filterergebnissen führen. Wer viel Schmieröl herausfiltert, schützt den Motor wirksam vor Schäden. Wer dem Thema als Motorenhersteller keine Aufmerksamkeit schenkt, nimmt für seine Kunden billigend in Kauf, dass sie möglicherweise vorzeitig Motorenschäden erleiden. Die Abscheideraten unterscheiden sich bei den im Markt eingesetzten Ölnebeldampf-Abscheidern stark. Daher lohnt es sich, auf Qualität zu achten.

Ölnebeldämpfe im Brennraum sind nicht nur wegen der „klopfenden“ Verbrennung ein Problem. Diese führen auch zur Bildung von Ablagerungen im Brennraum und im Abgasturbolader sowie im Katalysator und im Abgaswärmetauscher.

Schutzeinrichtungen des BHKWs helfen ebenfalls

Vor den Folgen ungewollter Verbrennung von Ölnebeldämpfen schützen eine Antiklopfregelung und eine Ölnebeldampf-Abscheidung hoher Qualität. Im laufenden Betrieb ist der Filtereinsatz zur Ölabscheidung zu warten und ein Blick auf diejenigen Motorenkomponenten zu werfen, die ebenfalls Ursache ungewollter Schmierölverbrennung sein können.

Wer sich hierfür interessiert und sich im Mitgliederbereich der IG Biogasmotoren umsehen möchte, dem sei die kostenfreie Club-Mitgliedschaft mit diesem Link empfohlen. Viele nützliche Betreiber-Informationen dienen dem Ziel, ungeplante Stillstände zu vermeiden und Reparaturkosten des Biogas-BHKWs zu senken.

Anlagenoptimierung, Betriebsführung, Schadensursachen, Wartung Tagged: Antiklopfregelung, Blockheizkraftwerk, Gasmotor, Klopfen, Motorschäden, Ölnebel, Ölnebeldampf-Abscheider, Überhitzung, Wartung

Klopfende Verbrennung : Biogasmotoren erleiden Schäden

Klopfende Verbrennung : Biogasmotoren erleiden Schäden

16. April 2018 by Michael Wentzke

Klopfende Verbrennung durch heiße Ablagerungen

Moderne Biogasmotoren sind Hochleistungsaggregate, die empfindlich auf Störungen im Verbrennungsablauf reagieren. Entzündet sich das Biogas-Luft-Gemisch zum falschen Zeitpunkt, steigen Druck und Temperatur im Brennraum stark an. Der Motor macht starke Geräusche. Dieser Zustand heißt daher klopfende Verbrennung.

Das Schadenpotenzial ist groß: zu hohe Brennraumdrücke überlasten die Lager des Biogasmotors. Gleichzeitig zu hohe Brennraumtemperaturen lassen den Kolbenboden anschmelzen und führen aus diesem Grund oft zum gefürchteten Kolbenfresser.

Motorsteuerung kann gegen klopfende Verbrennung schützen

Klopfsensoren können klopfende Verbrennung erkennen und den Zündzeitpunkt und die Leistung des Biogasmotors so verändern, dass unter Inkaufnahme von Leistungsreduktion und Verbrauchserhöhung der Motor keinen Schaden nimmt. Leider sind nicht alle Biogasmotoren mit dieser Schutzeinrichtung ausgestattet.

Die Ursachen für klopfende Verbrennung sind sehr vielfältig. Wir werden hierzu in Kürze ein Technik-Spezial publizieren, um Betreibern von Biogas-BHKWs die Möglichkeiten aufzuzeigen, wie Klopfschäden verhindert werden können.

Heiße Ablagerungen als Ursache des Klopfens

Mit einer besonderen Ursache der klopfenden Verbrennung wurden wir kürzlich konfrontiert: trotz Klopfsensorik zeigte die Motorsteuerung anhaltendes Klopfen an. Die Veränderung des Zündzeitpunktes führte nicht zu einem verträglichen Verbrennungsablauf. Ein Blick in den Brennraumes zeigte die Ursache:  es hatten sich starke Ablagerungen am Zylinderkopf und an den Ventilen gebildet. Diese Ablagerungen wurden im Betrieb so heiß, dass sie für Glühzündungen im Brennraum sorgten. Damit stand die Ursache für die klopfende Verbrennung fest, nachdem alle anderen Risikofaktoren hierfür ausschieden.

Bildung von Ablagerungen durch das eingesetzte Schmieröl

Die hellen Ablagerungen waren auf das Schmieröl zurückzuführen. Dieses war zwar für diesen Biogasmotor zugelassen, repräsentierte aber einen älteren Entwicklungsstand. In den letzten zwei bis drei Jahrzehnten hat es bei Gasmotoren eine beträchtliche Leistungssteigerung gegeben. Damit werden auch die eingesetzten Schmieröle vor höhere, insbesondere thermische Anforderungen gestellt.

Mit gutem Service klopfende Verbrennung vermeiden

Der Servicepartner sollte gemeinsam mit dem Betreiber die Hand am Puls des Biogasmotors halten. Das bedeutet einerseits, dass der Betreiber die Betriebsdaten des Biogasmotors ausreichend dokumentiert. Andererseits trägt der Servicepartner die Verantwortung für eine genaue Eingrenzung der Ursache für das Klopfen. Dann erst passen nachfolgende Instandsetzungsarbeiten.

Hohe Betriebstemperaturen und unerwünschte Brandlasten in Form von Ölnebeldämpfen sind weitere Ursachenfelder für klopfende Verbrennung.

Anlagenoptimierung, Instandsetzung, Schadensursachen, Wartung Tagged: Klopfen, klopfende Verbrennung, Klopfregelung, Klopfsensoren, Kolbenfresser, Lagerschaden, Motorsteuerung, Überhitzung

Biogasmotoren im Hitzestress

Biogasmotoren im Hitzestress

15. September 2015 by Michael Wentzke

Überhitzter Kolben mit Fress-Spuren
Überhitzter Kolben mit Fress-Spuren

Die heißen Sommerwochen haben für einen deutlichen Anstieg von thermisch überlasteten Biogasmotoren gesorgt. Betreiber haben sich bei uns mit der ganzen Bandbreite möglicher Hitzeschäden gemeldet:

  • Biogasmotoren zeigen starkes Klopfen,
  • werden von der Motorsteuerung in der Leistung um 25-30% reduziert und
  • erleiden in einzelnen Fällen den Hitzekollaps mit einem Kolbenfresser.

In vielen Fällen wirken mehrere Einflüsse gleichzeitig und sorgen so für den Hitzestress der Biogasmotoren. Hier die häufigsten Ursachen:

  1. Wärmetauscher sind oft knapp dimensioniert. Wenn dann noch Verkalkung oder Verschmutzung hinzukommen, wird die anfallende Motorwärme nicht stark genug abgeleitet, die Kühlwassertemperatur steigt an.
  2. Der Gemischkühler schafft es nicht, das Gemisch unter 50° Celsius zu bringen. Verschmutzung oder Verölung (unzureichende Ölnebelabscheidung der Kurbelgehäuseentlüftung) führt zu schlechter Wärmeübertragung. In der Folge bringt das zu warme Gemisch  den Biogasmotor zum Klopfen.
  3. Die Einbindung der Notkühler oder die Wärmeabführung des Heizkreislaufes ist fehlerhaft vorgenommen. Notkühler sind verschmutzt und erreichen nicht ihre Kühlleistung, die aufgrund fehlender Wärmeabnahme gefordert ist.

Betreiber können Motorschäden durch Klopfen und eine Leistungsreduktion des Motors vermeiden. Hierfür ist der Temperaturhaushalt des Motors durch entsprechende Wartungsmaßnahmen oder auch durch notwendige Anlagenverbesserungen zu entlasten.

Zu beiden Themen wird die Interessen Gemeinschaft Biogasmotoren  2 weitere Technik-Seminare im Herbst anbieten. Die Seminare Anlagenoptimierung und Technische Betriebsführung werden Tips zur praktischen Umsetzung geben und den wirtschaftlichen Betrieb der Biogasmotoren unterstützen. Konsequent durchgeführte Wartung ist auch ein wichtiger Beitrag zur Schadensprävention. Seminar-Orte und -Termine werden  zeitnah auf der Website veröffentlicht.

Anlagenoptimierung, Betriebsführung, Technik Seminare, Veranstaltung, Wartung Tagged: Abwärmeführung, Anlagenoptimierung, Gemischkühlung, Hitzestress, Kolbenfresser, Leistungsreduktion, Notkühler, technische Betriebsführung, Überhitzung

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Fax: 040 60847745
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