عدد قلیایی (Base Number) مناسب برای روغن موتور

با درود و احترام

هدف از این پست، پاسخ به پرسش مطرح شده از طرف یکی از مخاطبین محترم این وبلاگ در خصوص شاخصی برای عدد قلیایی یا Base Number  (BN) انواع روغن است.

شرح سوال: عدد قلیایی (BN) یک روغن چقدر باید باشد؟

پاسخ به این سوال (که بسیار کلی طرح شده است) مستلزم شناخت این شاخص کیفی است. عدد قلیایی یا BN که بیشتر در مورد کیفیت روغن های موتوری (یا ژنراتور ها) مطرح است تا دیگر روغن های صنعتی، بصورت قابلیت یا توانایی یک سیستم روغن در خنثی سازی ترکیبات اسیدی تعریف می شود که حین عملکرد روغن، طی یک مدت زمان محدود، تولید و به سیستم روغن معرفی می شوند. بدین ترتیب، هرچه میزان عدد BN بزرگتر باشد، سیستم روغن قادر به خنثی سازی ترکیبات اسیدی قوی تری خواهد بود، و برعکس.

روغن های موتوری نو معمولا از عدد قلیایی بین 5 تا 15 (BN 5~15) برخوردارند که با کارکرد آن در طول زمان و ورود ترکیبات اسیدی به جریان روغن، این عدد افت خواهد کرد. نظارت بر روند این افت، از طریق آنالیز شیمیایی روغن ممکن است و بدین ترتیب، کارشناس نگهداری و تعمیرات قادر به پیش بینی روند کاهش عدد قلیایی روغن درون موتور یا ژنراتور خواهد بود. با رسیدن عدد قلیایی روغن موتور به 3 یا کمتر از آن، زمان تعویض روغن فرا رسیده و روغن ژنراتور یا موتور باید پس از توقف عملکرد بایستی تعویض شود. البته، روند این افت در عدد قلیایی در مورد موتور ها یا ژنراتور های دیزلی که از سیستم احتراق دو زمانه استفاده می کنند، کندتر و آهسته تر است که بیشتر به علت سرریز بیشتر در فواصل زمانی معین است که موجب استحکام بخشی مجدد جریان روغن یا Engine Oil Refortification خواهد شد. در این صورت، زمان تعویض را نمی توان تنها براساس عدد قلیایی یا BN تعیین کرد و باید از آنالیز عنصری نیز بهره برد.

اما، عدد قلیایی چرا در طول زمان افت می کند؟ این روند دلایل متعددی دارد که از مهمترین آنها می توان به کیفیت پایین سوخت (معمولا گوگرد بالا در سوخت های دیزلی یا اکتان پایین در بنزین ها) و اکسیداسیون تدریجی روغن اشاره کرد. طی فرآیند احتراق در موتور های درونسوز، سوختی که از کیفیت احتراق پایینی برخوردار باشد، موجب تولید ترکیبات سولفوردار و نیتروژن دار در محصولات احتراقی خواهد شد که در نهایت، تلفیق شیمیایی این محصولات با ترکیبات هیدراته (آب دار) و اکسیژنه (در حضور حرارت و فشار)، موجب تولید کامپاند های اسیدی قوی مانند اسید سولفوریک و اسید نیتریک خواهد شد که توسط جریان روغن جمع آوری شده و موجب اسیدی و خورنده شدن آن می گردند. به همین دلیل، ادتیو های حاوی کامپاند های قلیایی قوی به ساختار شیمیایی این تیپ از روغن ها معرفی می شوند تا حمله این کامپاند های اسیدی را خنثی کنند. اما، از آنجا که حضور این ترکیبات اسیدی همیشگی و گاه با شدت و ضعف همراه است، مقدار عدد قلیایی روغن به مرور زمان دچار افت خواهد شد. از سوی دیگر، واکنش دهی کامپاند های اسیدی و قلیایی موجب تشکیل نمک های معدنی خواهد شد که بمرور و در ترکیب با اسید های چرب روغن منجر به تشکیل لجن و وارنیش خواهد شد (شکل زیر را ببینید).

بنابراین، یکی از راه های میدانی پی بردن به میزان عمر باقی مانده روغن می تواند مشاهده میزان تشکیل لجن و وارنیش در مدار روغنرسانی موتور یا ژنراتور باشد.

در خصوص ارتباط بین عدد BN یک روغن موتوری نو و میزان عناصری چون سولفور (گوگرد) و ازت (نیتروژن) حاضر در ترکیب شیمیایی یک سوخت دیزلی و، در عین حال، عدد اکتان یک سوخت بنزینی یا عدد ستان یک سوخت دیزلی توسط نویسنده این پست تحقیقات مفصلی انجام شده است که در قالب مقاله ای در نشریه Tribology in Industry کشور صربستان بزودی انتشار خواهد یافت. هدف از این مقاله، پیشنهاد فرمولی ریاضی برای محاسبه TBN یک روغن نو موتوری با توجه به میزان غلظت گوگرد و نیتروژن، یا عدد اکتان یا ستان سوخت مصرفی در یک موتور درونسوز است.