Ваш отчёт по анализу масла только что пришёл с показателем TBN 4.2 мг KOH/г. Всего 300 часов назад вы начинали с 9.5 мг KOH/г. Что-то расходует щелочной резерв вашего масла быстрее, чем положено, и вам нужно выяснить причину, прежде чем этот показатель достигнет нуля.
Общее щелочное число (TBN) — показатель способности масла нейтрализовать кислоты, образующиеся при сгорании и работе двигателя. Когда TBN падает слишком низко, кислоты воздействуют на подшипники, стенки цилиндров и другие критически важные поверхности двигателя. Это приводит к коррозионному износу, ремонт которого обходится в тысячи долларов.
Нейтрализация кислот, образующихся при сгорании
Ваш двигатель производит кислоту каждый раз при сжигании топлива. Это главная причина падения общего щелочного числа (TBN).
Дизельное топливо содержит серу, иногда в большом количестве. При температуре сгорания 1,000 °C и выше эта сера превращается в диоксид серы, который затем, соединяясь с влагой, образует серную кислоту.
При температуре сгорания выше 1,200 °C азот и кислород воздуха вступают в реакцию, образуя оксиды азота (NOx). Эти соединения реагируют с водяным паром в картере двигателя, образуя азотную кислоту. Системы рециркуляции отработавших газов (EGR) возвращают эти газы во впускной коллектор, что увеличивает воздействие NOx и ускоряет расход щелочного числа.
Окисление масла и термическое разрушение
Окисление масла приводит к образованию кислотных соединений, которые воздействуют на щелочные резервы под другим углом, чем кислоты сгорания. Когда молекулы масла реагируют с кислородом при повышенных температурах, они образуют органические кислоты, шлам и лак. Присадки TBN также должны нейтрализовать эти кислоты.
Температура делает окисление экспоненциальным, а не линейным. Промышленные испытания при 150 °C показывают, что снижение общего щелочного числа (TBN) значительно ускоряется по сравнению с работой при 100 °C. На каждые 10 °C повышения рабочей температуры выше 100 °C скорость окисления масла примерно удваивается.
Загрязнение воды
Вода попадает в систему смазки через конденсат, утечки охлаждающей жидкости или влажную рабочую среду. Попадая внутрь, она вступает в реакцию с соединениями серы и азота, ускоряя образование кислоты. Чем дольше вода контактирует с маслом, тем большее щелочное число она расходует.
Разбавление топлива в картере
Топливо попадает в картер через изношенные поршневые кольца, через неисправные уплотнения форсунок или из-за неполного сгорания при холодном пуске двигателя. Разбавление дизельного топлива выше 2–3% создаёт множество проблем, и снижение щелочного числа (TBN) — одна из тех проблем, которую нельзя игнорировать.
Разбавление ускоряет образование кислот. Топливо содержит серу и другие соединения, которые окисляются в картере двигателя, создавая дополнительные кислоты, которые расходуют щелочные резервы. Чем больше топлива в масле, тем больше кислот образуется.
Прорыв газов и загрязнение продуктов сгорания
Выходящие из поршневых колец продукты сгорания создают целый ряд проблем, которые снижают общее число сгоревших газов.
Прорыв картерных газов приводит к попаданию горячих продуктов сгорания в картер двигателя. Эти газы содержат диоксид серы, оксиды азота, частично сгоревшее топливо и водяной пар. Все эти соединения реагируют с маслом, образуя кислоты.
Истощение присадок при высоких нагрузках на двигатель
Непрерывная работа с высокой нагрузкой повышает температуру сгорания, что приводит к образованию кислот. При длительной работе оборудования на 80–100% номинальной мощности образуется больше побочных продуктов сгорания в час, чем при работе оборудования с циклической нагрузкой от малой до средней.
Какие условия эксплуатации ускоряют снижение TBN?
Определенные условия эксплуатации создают идеальные условия для истощения общего щелочного числа. Вот что ускоряет этот процесс:
1. Использование топлива с высоким содержанием серы
Топливо с содержанием серы более 15 ppm образует значительно больше серной кислоты при сгорании. Некоторые промышленные и судовые виды топлива содержат от 500 до 2,700 ppm серы. Щелочное число таких видов топлива может снижаться в 5–10 раз быстрее, чем у дизельного топлива со сверхнизким содержанием серы (ULSD) с содержанием серы менее 15 ppm.
2. Повышенные рабочие температуры
Температура масла выше 100 °C экспоненциально ускоряет окисление. Оборудование, постоянно работающее при температуре масла 120–140 °C, будет снижать общее щелочное число примерно вдвое быстрее, чем аналогичное оборудование при температуре 90–100 °C. Температура выше 150 °C может вызвать катастрофическое падение общего щелочного числа в течение нескольких часов.
3. Плохое состояние двигателя или оборудования
Изношенные поршневые кольца увеличивают прорыв газов на 50–300%. Негерметичные прокладки головки блока цилиндров загрязняют охлаждающую жидкость. Неисправные уплотнения форсунок приводят к разжижению топлива. Каждая механическая проблема создаёт предпосылки для более быстрого снижения общего щелочного числа (TBN). Оборудование в плохом состоянии может расходовать TBN в 2–4 раза быстрее, чем оборудование в хорошем состоянии.
4. Увеличенные интервалы замены масла
Использование масла сверх указанного срока службы даёт окислению, загрязнению и образованию кислот больше времени для воздействия. Снижение общего щелочного числа (TBN) происходит нелинейно и ускоряется по мере старения масла. Увеличение интервала замены с 500 до 750 часов не продлит срок службы на 50%. Возможно, время, необходимое для достижения критических значений TBN, увеличится лишь на 20–30%.
5. Тяжелые рабочие циклы и большие нагрузки
Работа двигателя с частыми остановками и холодными пусками приводит к образованию большего количества конденсата и неполному сгоранию. Продолжительная работа с высокой нагрузкой приводит к образованию большего количества продуктов сгорания и повышению температуры. Оба крайних случая снижают общее щелочное число (TBN) быстрее, чем постоянная работа с умеренной нагрузкой. Для оборудования, работающего в тяжёлых условиях, обычно требуется масло с начальным общим щелочным числом (TBN) на 20–30% выше, чтобы обеспечить те же интервалы замены, что и для оборудования, работающего в лёгких условиях.
6. Загрязненные рабочие среды
Пыльная или влажная среда ускоряет снижение общего щелочного числа (TBN) посредством нескольких механизмов. Пыль вызывает абразивный износ, увеличивающий прорыв газов. Влажность способствует образованию кислот. Горнодобывающая промышленность, строительство и прибрежные морские условия могут ускорить снижение общего щелочного числа (TBN) на 50–100% по сравнению с чистыми промышленными объектами с контролируемым климатом.
