淺談柴油機(jī)冷卻水質(zhì)量控制

趙燕飛

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

表1

中港疏浚的挖泥船分布在國內(nèi)南北施工區(qū)域和南美洲不同的國家，每個(gè)地方的淡水物理指標(biāo)不太一樣，有時(shí)候不同區(qū)域的水混合在一起，會(huì)產(chǎn)生一定的微物理和化學(xué)反應(yīng)，肉眼是看不到的。船舶的柴油機(jī)冷卻水是直接從淡水壓力管系加入高位膨脹柜，沒有經(jīng)過任何過濾和預(yù)處理。特別是使用時(shí)間較長時(shí)，淡水管系里沉積了大量的泥狀物。柴油機(jī)冷卻水也不定期更換，通常只有在柴油機(jī)大修的時(shí)候，放掉缸頭和缸套水套內(nèi)的冷卻水，高位膨脹水箱的水沒有放盡，其水箱底部也沉淀了大量的泥絮狀的沉積物，碰上大風(fēng)大浪，船體搖晃，這些沉積物就會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)當(dāng)中，污染了冷卻水，它們粘覆在冷卻腔道上，污垢會(huì)大大降低添加劑的效率，造成缸套和活塞間傳熱的不均勻性，難以保證機(jī)器在高溫下受熱部件的強(qiáng)度；難以保證受熱部件內(nèi)外壁面適當(dāng)?shù)臏囟龋瑹釕?yīng)力加大的趨勢(shì)；難以保證運(yùn)動(dòng)部件活塞與缸套的適當(dāng)間隙和缸壁工作表面油膜的正常工作狀態(tài)。所以輕微導(dǎo)致缸套和活塞拉缸更嚴(yán)重產(chǎn)生咬缸事件，造成了經(jīng)濟(jì)損失，延誤了工期。水質(zhì)的影響不像燃油一樣來得迅速，不同批次的燃油混加在油艙里,會(huì)產(chǎn)生更多的沉淀物,在使用中出現(xiàn)的問題很快就體現(xiàn)出來,比如分油機(jī)分離片和排渣口的堵塞。高壓油泵的咬死，噴油器霧化燃燒不好、冒黑煙等。水的物理和化學(xué)指標(biāo)的改變對(duì)機(jī)器的影響是潛在的，在較短的時(shí)間內(nèi)不會(huì)體現(xiàn)出來，加入添加劑前，一定要檢查補(bǔ)償水的品質(zhì)，所以更不能忽視機(jī)器的冷卻水處理和使用。

1 首先要弄清楚所管理的冷卻水的物理和化學(xué)成分

通常冷卻水由添加劑和補(bǔ)償水組成，補(bǔ)償水必須滿足特定的要求，通常滿足這些要求，水的先后順序排列如下：不含礦物質(zhì)的水，經(jīng)逆向處理過的水，蒸餾水，不含碳酸鹽的軟水。

在封閉系統(tǒng)中，冷卻水必須加入添加劑，以防止腐蝕和結(jié)垢。通常不滿足這些要求的水有：雨水，含有豐富的氧氣和二氧化碳，具有很強(qiáng)的腐蝕性；飲用水，許多地方的飲用水的硬度過高且含有大量的氯；海水，即使是系統(tǒng)中混入少量的海水，也會(huì)引起嚴(yán)重的腐蝕和沉淀?？偠灾?，初期的水質(zhì)越好，需要的添加劑越少。

冷卻水的物理和化學(xué)成分：

蒸餾水：如果能得到蒸餾水（例如從淡水發(fā)生器）或者完全脫鹽的水（離子交換器）則優(yōu)先作為發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水。這些水沒有鈣質(zhì)和金屬鹽，即不能形成影響冷卻水熱傳遞效果和使冷卻效果惡化的沉積物。但這些水要比通常的硬水腐蝕更強(qiáng)，因?yàn)樗鼈儾荒茉诒谏闲纬梢粚颖〉拟}質(zhì)膜以提供臨時(shí)性的腐蝕處理，所以必須特別小心處理蒸餾水并定期要檢查添加劑濃度。

硬度：水的硬度由臨時(shí)硬度和永久硬度構(gòu)成，這主要取決于鈣鹽和鎂鹽。臨時(shí)硬度由鈣鹽和鎂鹽的碳化氫含量決定。永久硬度由殘余的鈣鹽和鎂鹽（硫酸鹽）來決定。冷卻系統(tǒng)中的鈣質(zhì)沉淀物形成的決定因素是臨時(shí)（碳酸鹽）。超過10°dH的水必須用蒸餾水和軟化水稀釋。

2 認(rèn)識(shí)到冷卻水系統(tǒng)的損壞機(jī)理

腐蝕是一種電化過程，如果選擇合適的水質(zhì)并仔細(xì)處理發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，那么就可以避免電化腐蝕。

流動(dòng)穴蝕：在高速流區(qū)域和紊流區(qū)域會(huì)發(fā)生流動(dòng)穴蝕。如果低于蒸汽壓力，會(huì)形成蒸汽泡然后在高壓區(qū)域破裂，于是在接近的有限區(qū)域會(huì)引起材料毀壞。

侵蝕是一種機(jī)械過程，包括由于夾帶的固體顆粒引起的材料磨損和保護(hù)膜破壞，尤其在流速過高或明顯紊流的區(qū)域更為突出。

腐蝕疲勞是在動(dòng)態(tài)應(yīng)力和腐蝕應(yīng)力的復(fù)合作用下引起的損壞，如果冷卻水沒有正確處理，那么就可能誘使水冷卻的機(jī)械應(yīng)力的零部件產(chǎn)生裂紋和加速裂紋擴(kuò)展。

3 學(xué)習(xí)使用化學(xué)添加劑

冷卻水的處理目的是用抗腐蝕劑在冷卻腔道的壁上產(chǎn)生一層黏附的保護(hù)膜。冷卻水添加劑只能在封閉回路中使用，在這種封閉回路中除了泄漏損失和蒸發(fā)損失外沒有明顯的冷卻水消耗。公司“海龍級(jí)”系列挖泥船使用封閉式高低溫中央水冷卻系統(tǒng)，老齡船使用的是開式的淡水冷卻系統(tǒng)。

化學(xué)添加劑以亞硝酸鈉和硼酸鈉等為基礎(chǔ)的添加劑已經(jīng)產(chǎn)生良好的效果，其價(jià)格低，保護(hù)效果好，如濃度不當(dāng)，危害效果突出。它們可在金屬陽極上形成保護(hù)層，阻止陽離子進(jìn)入水中，但是濃度必須足夠，否則未形成保護(hù)層的局部將產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。不允許在冷卻系統(tǒng)中使用陰極保護(hù)的鍍鋅管或者鋅陽極。一方面，由于規(guī)定了冷卻水處理要求，另一方面，考慮到當(dāng)今的普遍使用的冷卻水溫度比以前都高，可能會(huì)導(dǎo)致潛在的倒置。

4 平常冷卻系統(tǒng)的維護(hù)工作

為了使柴油機(jī)使用壽命延長，應(yīng)該定期檢查冷卻水和冷卻系統(tǒng)的狀況。處理過的冷卻水在使用中會(huì)被污染并且添加劑也會(huì)由此失去某些效果。因此，有必要定期檢查冷卻系統(tǒng)和冷卻水狀況。

至少每周檢查一次添加劑濃度，檢查時(shí)使用供應(yīng)商制定的化驗(yàn)工具，并記錄結(jié)果。濃度太低會(huì)促進(jìn)點(diǎn)蝕，因此必須避免，濃度太高不經(jīng)濟(jì)，又會(huì)引起沉積。無論如何，因經(jīng)濟(jì)性的原因應(yīng)避免高出兩倍以上的濃度。

對(duì)可乳化的防腐油和冷凍劑，供應(yīng)商一般規(guī)定約在12個(gè)月后重新?lián)Q水，更換水時(shí)，要沖洗整個(gè)冷卻系統(tǒng)，或者要求清洗，加注的淡水應(yīng)進(jìn)行處理。如果使用化學(xué)添加劑或防凍劑，應(yīng)最遲3年后更換。如果發(fā)覺固體顆粒（鐵銹）的濃度過高，那就必須徹底更換水，并且徹底清洗整個(gè)系統(tǒng)。

冷卻系統(tǒng)中沉積物的起因是由于進(jìn)入的冷卻水泄漏，乳化液破壞，系統(tǒng)腐蝕和因水過硬產(chǎn)生的鈣質(zhì)沉淀物。氯離子含量的增加表明海水泄露，不允許超過氯離子含量的最大規(guī)定值是50mg/kg，否則會(huì)增加腐蝕的危險(xiǎn)。廢氣漏進(jìn)冷卻水會(huì)導(dǎo)致pH值突然下降或硫含量增加。

化學(xué)藥品應(yīng)該在柴油機(jī)循環(huán)系統(tǒng)以外的水柜進(jìn)行溶解后使用，為使硬度在柴油機(jī)以外達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。無論何時(shí)進(jìn)行修理和維護(hù)工作都伴隨冷卻水的流失，這時(shí)檢查冷卻水是尤為重要的。

5 淡水系統(tǒng)的定期檢驗(yàn)

水的硬度如果超出了具體的規(guī)定值，就要混合適量的蒸餾水和軟化水或加入下列化學(xué)藥品進(jìn)行軟化，如果1000L水加入下列數(shù)量的化學(xué)品，那么水的硬度會(huì)減少1°dGH，大約40g的磷酸三鈉，大約20g的碳酸二鈉。

淡水的pH值顯示的是氫離子的濃度，并對(duì)水的腐蝕性提供一個(gè)相對(duì)的比較值，如果pH值低于規(guī)定值，可以通過加入亞硝酸鈉和氫氧化鈉進(jìn)行更正，通常如果亞硝酸鈉應(yīng)優(yōu)先予以考慮，所需數(shù)量根據(jù)pH值而定。

只要添加劑廠家供應(yīng)的檢驗(yàn)盒內(nèi)含有淡水特性參數(shù)的檢驗(yàn)方法，就可以按照提供的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢查。公司“海龍級(jí)”系列挖泥船使用的淡水添加劑是NALFLEET(納富力)EWT 9-108(高亞硝酸鈉冷卻水處理劑)，使用亞硝酸鈉的pH值在9～10左右?；?yàn)指標(biāo)酚酞堿度值在100～300ppm，說明其投藥和濃度是準(zhǔn)確的，如果酚酞堿度過高，應(yīng)用排污的方法來降低其濃度；如果鹽度測(cè)定超過300ppm，用排污的方法降低；如果亞硝酸鹽的濃度在600ppm以下，說明系統(tǒng)中其處理劑的儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，應(yīng)按2.25L/T來投藥；如果亞硝酸鹽的濃度在600～1000ppm，說明處理劑的儲(chǔ)備量還沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，按1L/T來投藥；如果亞硝酸鹽濃度在1000～1500ppm間，說明其處理精確，無須再投藥。濃度可以取最大值，絕對(duì)不能太低。

6 結(jié)語

以上對(duì)柴油機(jī)冷卻水系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)及維護(hù)機(jī)理和措施的簡(jiǎn)要總結(jié)，由于經(jīng)驗(yàn)的不足，總結(jié)的深度和廣度可能還不夠。但是作者堅(jiān)信，如果在平常的工作過程中堅(jiān)持總結(jié)、學(xué)習(xí)，同時(shí)吸收先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)技術(shù)，一定會(huì)不斷提高以后的輪機(jī)管理工作。