방금 오일 분석 보고서에서 TBN(총알칼리수)이 4.2mg KOH/g로 나왔습니다. 300시간 전에는 9.5mg KOH/g로 시작했는데, 뭔가가 오일의 알칼리성 저장량을 예상보다 빨리 소모하고 있는 것 같습니다. 그 수치가 0이 되기 전에 원인을 파악해야 합니다.
TBN(전염기가)은 연소 및 작동 중 생성된 산을 중화하는 오일의 능력을 측정합니다. TBN이 너무 낮으면 산이 엔진의 베어링, 실린더 벽 및 기타 중요 표면을 손상시킵니다. 그 결과 부식성 마모가 발생하여 수리 비용이 수천 달러에 달합니다.
연소로 인한 산 중화
엔진은 연료를 연소할 때마다 산을 생성합니다. 이것이 TBN이 떨어지는 가장 큰 이유입니다.
디젤 연료에는 유황이 함유되어 있으며, 때로는 다량으로 함유되어 있습니다. 연소 온도가 1,000°C 이상에 도달하면 유황은 이산화황으로 전환된 후 수분과 결합하여 황산을 생성합니다.
1,200°C 이상의 연소 온도는 공기 중의 질소와 산소를 결합하여 질소산화물(NOx)을 생성합니다. 이 화합물은 크랭크케이스의 수증기와 반응하여 질산을 생성합니다. EGR(배기가스 재순환) 시스템은 이러한 가스를 흡기로 재순환시켜 NOx 노출을 증가시키고 배기가스 재순환(TBN) 소모를 가속화합니다.
오일 산화 및 열 분해
오일 산화는 연소 산과는 다른 각도에서 알칼리성 저장고를 공격하는 산성 화합물을 생성합니다. 오일 분자가 고온에서 산소와 반응하면 유기산, 슬러지, 바니시를 형성합니다. TBN 첨가제는 이러한 산도 중화해야 합니다.
온도는 산화를 선형이 아닌 지수적으로 만듭니다. 150°C에서 수행된 산업 실험 결과, TBN 고갈은 100°C에서 작동할 때보다 훨씬 더 빠르게 진행됩니다. 100°C 이상에서 작동 온도가 10°C 상승할 때마다 오일의 산화 속도는 약 두 배로 증가합니다.
수질 오염
물은 응축, 냉각수 누출 또는 습한 작동 환경을 통해 윤활 시스템에 유입됩니다. 물이 윤활 시스템에 유입되면 황 및 질소 화합물과 반응하여 산 생성을 촉진합니다. 물이 오일과 접촉하는 시간이 길어질수록 TBN(열전도성 질소) 소모량이 증가합니다.
크랭크케이스의 연료 희석
연료는 마모된 피스톤 링, 손상된 인젝터 씰, 또는 냉간 시동 시 불완전 연소를 통해 크랭크케이스로 유입됩니다. 디젤 연료 희석률이 2~3%를 초과하면 여러 문제가 발생하며, 특히 TBN(총배기량) 감소는 무시할 수 없는 문제입니다.
희석은 산성 생성을 가속화합니다. 연료에는 크랭크케이스 내부에서 산화되는 황과 기타 화합물이 포함되어 있어 알칼리성 연료를 소모하는 산성 물질을 추가로 생성합니다. 오일에 연료가 많을수록 산성 물질이 더 많이 생성됩니다.
블로우바이 및 연소 가스 오염
피스톤 링을 지나 빠져나가는 연소 가스는 TBN을 손상시키는 일련의 문제를 일으킵니다.
블로바이 현상은 뜨거운 연소 가스를 크랭크케이스로 밀어 넣습니다. 이 가스에는 이산화황, 질소산화물, 부분 연소 연료, 그리고 수증기가 포함되어 있습니다. 이 모든 화합물은 엔진 오일과 반응하여 산을 생성합니다.
높은 엔진 부하에서의 첨가제 고갈
고부하 운전을 계속하면 연소 온도가 상승하여 산 생성이 증가합니다. 장비를 정격 용량의 80~100%로 장시간 가동하면 경부하와 중부하를 오가는 장비보다 시간당 더 많은 연소 부산물이 발생합니다.
어떤 작동 조건이 TBN 감소를 가속화합니까?
특정 운영 조건은 TBN 고갈에 최적의 조건을 제공합니다. 이 과정을 가속화하는 요소는 다음과 같습니다.
1. 고유황 연료 사용
황 함량이 15ppm을 초과하는 연료는 연소 시 훨씬 더 많은 황산을 생성합니다. 일부 산업용 및 선박용 연료는 황 함량이 500~2,700ppm입니다. 이러한 연료는 황 함량이 15ppm 미만인 초저유황경유(ULSD)보다 황 함유량이 5~10배 더 빠르게 황화수소(TBN)를 소실시킬 수 있습니다.
2. 높은 작동 온도
100°C 이상의 오일 온도는 산화를 기하급수적으로 가속화합니다. 120~140°C의 오일 온도에서 지속적으로 가동되는 장비는 90~100°C의 동일 온도에서 가동되는 장비보다 TBN(열간 단층)을 약 두 배 더 빨리 소모합니다. 150°C 이상의 온도는 몇 시간 내에 치명적인 TBN 붕괴를 유발할 수 있습니다.
3. 엔진 또는 장비 상태가 좋지 않음
마모된 피스톤 링은 블로바이를 50~300% 증가시킵니다. 헤드 개스킷 누출은 냉각수 오염을 유발합니다. 인젝터 씰의 결함은 연료 희석을 유발합니다. 모든 기계적 문제는 TBN(총질소) 소모를 가속화하는 원인이 됩니다. 상태가 좋지 않은 장비는 정비가 잘 된 장비보다 TBN을 2~4배 더 빨리 소모할 수 있습니다.
4. 오일 교환 주기 연장
설계된 사용 수명을 초과하여 오일을 사용하면 산화, 오염, 산 생성이 더 오래 지속됩니다. TBN(열간 질소) 감소는 비선형적이며 오일이 오래될수록 더욱 가속화됩니다. 500시간의 오일 교환 주기를 750시간으로 연장한다고 해서 오일 수명이 50% 늘어나는 것은 아닙니다. TBN이 임계 수준에 도달하기 전까지 20~30% 정도만 더 길어질 수 있습니다.
5. 심각한 듀티 사이클 및 무거운 부하
잦은 냉간 시동과 정지-고속 운전은 응축과 불완전 연소를 더 많이 발생시킵니다. 지속적인 고부하 운전은 연소산과 고온을 더 많이 발생시킵니다. 두 가지 극단적인 운전 모두 안정적인 중부하 운전보다 TBN(열간 단속기)을 더 빨리 소모시킵니다. 고부하 장비는 일반적으로 경부하 장비와 동일한 교환 주기를 달성하려면 시동 TBN이 20~30% 더 높은 오일이 필요합니다.
6. 오염된 운영 환경
먼지가 많거나 습한 환경은 여러 메커니즘을 통해 TBN 고갈을 가속화합니다. 먼지는 블로우바이를 증가시키는 마모를 유발합니다. 습도는 산 생성을 촉진하는 수분을 유입시킵니다. 광산, 건설, 해안 해양 환경은 깨끗하고 기후가 조절되는 산업 시설에 비해 TBN 고갈률을 50~100%까지 높일 수 있습니다.
