柴油機(jī)物理除垢、防垢、緩蝕技術(shù)

蔡勇

摘要：眾所周知，設(shè)備主要的日常維護(hù)保養(yǎng)就是潤(rùn)滑和冷卻。按照設(shè)備油水管理要求，動(dòng)力設(shè)備使用的冷卻水，為了有效地防止水箱和管道結(jié)垢，都必須使用經(jīng)過(guò)處理符合規(guī)范的軟水，并加入防凍液和防銹液才能滿足。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);除垢;防垢;緩蝕

但由于鉆井隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件限制，許多使用的是純凈水和煮沸過(guò)的水，但這些冷卻水都未達(dá)到軟水的標(biāo)準(zhǔn)，由于冷卻水中的鈣離子未能有效的除去，從而出現(xiàn)在水箱、中冷器和冷卻水管中結(jié)垢堵塞的現(xiàn)象。

結(jié)垢后，由于散熱效果差，造成動(dòng)力機(jī)水溫、油溫過(guò)高，冷卻潤(rùn)滑效果差，造成設(shè)備關(guān)鍵部位如曲軸、連桿、活塞缸套等過(guò)渡磨損，柴油機(jī)動(dòng)力不足，功率下降，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，增加了設(shè)備維修費(fèi)用。而防凍液和防銹液除了對(duì)人體有害外，還對(duì)柴油機(jī)體有腐蝕作用，并且軟水和純凈水費(fèi)用太高，防凍液和防銹液也價(jià)格不菲，直接提高了鉆井隊(duì)的運(yùn)行成本。

為徹底解決這一難題，我們通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外的各類水處理產(chǎn)品及使用效果進(jìn)行對(duì)比，選擇了具有專利技術(shù)的管外磁聚集水處理器進(jìn)行物理防垢、除垢。

一、主要研究?jī)?nèi)容

主要研究?jī)?nèi)容：根據(jù)磁聚集水處理器的作用原理和柴油機(jī)的冷卻水循環(huán)原理，分析補(bǔ)充水量、水總量、循環(huán)水量、冷、熱交換設(shè)備名稱、進(jìn)水總管直徑、分進(jìn)水管直徑和長(zhǎng)度、管壁厚度、鋼管材質(zhì)、對(duì)原水即補(bǔ)充水進(jìn)行化學(xué)、電化學(xué)分析檢驗(yàn)，主要分析項(xiàng)目有電導(dǎo)率、總硬度、總堿度、總鐵、pH值、氯離子、細(xì)菌總數(shù)，必要時(shí)分析鈣、鎂、硅酸鹽、懸浮物、總?cè)芙夤腆w物等。再根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算，定做磁聚集器，選擇科學(xué)的安裝位置、方法和數(shù)量，達(dá)到最好的水處理效果。

1、磁聚集器的防垢原理：其實(shí)磁化處理的過(guò)程很簡(jiǎn)單，當(dāng)水在磁場(chǎng)中流過(guò)，切割磁力線，即完成磁化處理，磁化防垢機(jī)理主要在于磁場(chǎng)能對(duì)水及水中的離子發(fā)生作用，改變成垢晶體的結(jié)晶速度、晶粒大小、晶體結(jié)構(gòu)。磁場(chǎng)對(duì)水系的作用是非常復(fù)雜的，有時(shí)各種作用相互加強(qiáng)，有時(shí)又相互抵消，其最終狀態(tài)是各種機(jī)理綜合作用的結(jié)果，主要是磁處理有助于均相成核，加快結(jié)晶速度，生成的晶粒體積小、數(shù)量多。

2、磁聚集器的除垢原理：水經(jīng)磁化后期滲透性增加，這使得水分子容易滲入管壁垢層的微細(xì)間隙中并在溫度較高處汽化膨脹，使垢層松散，在溫度變化時(shí)，器壁與垢層之間產(chǎn)生應(yīng)力作用，同時(shí)在水流的沖擊下垢層破裂乃至脫落。經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)處理后的水不結(jié)硬垢，而是形成松軟的泥渣。

3、磁聚集器的緩蝕原理：管外永磁石產(chǎn)品能確保鋼管內(nèi)只有垂直于水流的磁力線，按法拉弟原理和左手原則，水流切割磁力線將產(chǎn)生電流，而電流方向是指向管壁，管壁呈負(fù)電位，管壁陰極化。

4、磁聚集器的安裝方式：按安裝位置來(lái)劃分，可分兩種：管內(nèi)永磁石產(chǎn)品和管外永磁石產(chǎn)品。

5、磁聚集器的應(yīng)用范圍：管外永磁石產(chǎn)品具有許多功能和很大的應(yīng)用范圍，如適用于工業(yè)循環(huán)水、冷卻水、熱交換器、易結(jié)垢管路——中央空調(diào)、發(fā)電機(jī)冷凝器、空壓機(jī)、氧壓機(jī)、汽化冷卻爐、連鑄結(jié)晶器、高爐系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)，洗滌文氏管、氧槍、噴淋頭、活動(dòng)煙罩、燃油系統(tǒng)、輸油管道、油井管道、采礦系統(tǒng)的水泵、管道、噴嘴，游泳池滅菌、農(nóng)業(yè)灌溉等等方面的除垢、防垢、殺菌、滅藻、緩蝕、防石蠟、增加土壤透水性等。

6、具體方案：根據(jù)柴油機(jī)的冷卻水循環(huán)原理，是由兩套冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，分為高溫和低溫，其中高溫循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要是冷卻柴油機(jī)機(jī)體溫度，低溫循環(huán)冷卻系統(tǒng)主要是冷卻機(jī)油溫度，循環(huán)水總量大約為500Kg，每個(gè)月補(bǔ)充用水75～100公升左右，高溫循環(huán)管線進(jìn)水管直徑為75mm、低溫循環(huán)管線進(jìn)水管直徑為58mm，管壁厚度為4mm，鋼管材質(zhì)為鑄鋼，由于磁聚集器對(duì)溫度適應(yīng)的范圍很廣，于是選擇了在一臺(tái)柴油機(jī)上分別對(duì)兩套循環(huán)水管線安裝兩套磁場(chǎng)強(qiáng)度為14000GS，規(guī)格為MF-75和MF-58兩種規(guī)格的管外磁聚集器 ，數(shù)量各10塊，安裝方法是按照螺旋方式，使磁聚集器能多角度切割循環(huán)水管線。

二、考核指標(biāo)

磁聚集器處理水的主要技術(shù)指標(biāo)：

除垢率>95%以上。系統(tǒng)中老垢小于2mm厚，大概運(yùn)行40-50天左右垢除完。

防垢率>95%以上。系統(tǒng)常年運(yùn)行不結(jié)垢。

腐蝕率：鋼管每年小于25微米，銅管每年小于12.5微米。

物理、化學(xué)指標(biāo)

懸浮物<50mg/L

濁度<5度

pH值7～8

被處理水的溫度范圍：～100℃

磁場(chǎng)強(qiáng)度損耗：<1%/年

三、主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)

技術(shù)路線和技術(shù)關(guān)鍵是：

1、根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算，定做磁聚集器，選擇了磁場(chǎng)強(qiáng)度為14000GS，規(guī)格為MF-75和MF-58兩種規(guī)格的磁聚集器;

2、首先根據(jù)柴油機(jī)兩套冷卻水管線的走向和位置，在高溫水循環(huán)管線安裝在冷卻水箱的出口處，采用交叉角度安裝的方式，保證磁力線的有效切割;然后在低溫水循環(huán)管線上，由于出水口處管線干涉太多，所以選擇在靠近中冷器位置的管線上進(jìn)行安裝。

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：是用先進(jìn)可靠的物理水處理方法替代了傳統(tǒng)的、有污染的化學(xué)水處理方法。

四、認(rèn)識(shí)與建議

根據(jù)我公司目前柴油機(jī)運(yùn)行狀況，使用軟水和添加劑與安裝磁聚集器進(jìn)行對(duì)比如下：

單機(jī)消耗軟水情況：第一次加滿需要500公升左右 ，每個(gè)月補(bǔ)充用水75～100公升左右，按每公升軟水3.2元、每年8個(gè)運(yùn)行臺(tái)月計(jì)算，10年時(shí)間共計(jì)費(fèi)用為：500×3.2+100×3.2×8×10=27200元單機(jī)消耗防凍液和除銹液為：第一次需加各25公升左右，每年補(bǔ)充10公升左右，按每公升40元，運(yùn)行10年計(jì)算，費(fèi)用為：（25×40+10×40×10）×2=10000元

按每3年維修一次柴油機(jī)水箱，10年間將重新加滿冷卻液3次左右，需增加費(fèi)用為：（500×3.2+25×40×2）×3=10800元

以上費(fèi)用合計(jì)為：48000元，而且不包括冷卻液的運(yùn)費(fèi)，。

而安裝磁聚集器是一次性安裝完成后，不再需要其它維護(hù)成本，其費(fèi)用構(gòu)成為：設(shè)備購(gòu)置費(fèi)（磁聚集器）：22000.00元

包裝、運(yùn)輸費(fèi)：22000.00×5%=1100.00元

人工及差旅費(fèi)用： 5000.00元

總計(jì)一臺(tái)柴油機(jī)需投資28000多元，就可一勞永逸，單機(jī)相對(duì)于現(xiàn)況可節(jié)約成本20000元左右，全公司三百二十多臺(tái)柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)組，若推廣使用，累計(jì)能節(jié)約600多萬(wàn)元的成本投入，有很可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且避免了防凍液和除銹液這兩種有毒、有害添加劑可能造成的人生傷害和環(huán)境污染。