柴油機物理除垢、防垢、緩蝕技術

蔡勇

摘要：眾所周知，設備主要的日常維護保養就是潤滑和冷卻。按照設備油水管理要求，動力設備使用的冷卻水，為了有效地防止水箱和管道結垢，都必須使用經過處理符合規范的軟水，并加入防凍液和防銹液才能滿足。

關鍵詞：柴油機;除垢;防垢;緩蝕

但由于鉆井隊現場條件限制，許多使用的是純凈水和煮沸過的水，但這些冷卻水都未達到軟水的標準，由于冷卻水中的鈣離子未能有效的除去，從而出現在水箱、中冷器和冷卻水管中結垢堵塞的現象。

結垢后，由于散熱效果差，造成動力機水溫、油溫過高，冷卻潤滑效果差，造成設備關鍵部位如曲軸、連桿、活塞缸套等過渡磨損，柴油機動力不足，功率下降，影響設備的正常運行，增加了設備維修費用。而防凍液和防銹液除了對人體有害外，還對柴油機體有腐蝕作用，并且軟水和純凈水費用太高，防凍液和防銹液也價格不菲，直接提高了鉆井隊的運行成本。

為徹底解決這一難題，我們通過對國內外的各類水處理產品及使用效果進行對比，選擇了具有專利技術的管外磁聚集水處理器進行物理防垢、除垢。

一、主要研究內容

主要研究內容：根據磁聚集水處理器的作用原理和柴油機的冷卻水循環原理，分析補充水量、水總量、循環水量、冷、熱交換設備名稱、進水總管直徑、分進水管直徑和長度、管壁厚度、鋼管材質、對原水即補充水進行化學、電化學分析檢驗，主要分析項目有電導率、總硬度、總堿度、總鐵、pH值、氯離子、細菌總數，必要時分析鈣、鎂、硅酸鹽、懸浮物、總溶解固體物等。再根據分析結果設計計算，定做磁聚集器，選擇科學的安裝位置、方法和數量，達到最好的水處理效果。

1、磁聚集器的防垢原理：其實磁化處理的過程很簡單，當水在磁場中流過，切割磁力線，即完成磁化處理，磁化防垢機理主要在于磁場能對水及水中的離子發生作用，改變成垢晶體的結晶速度、晶粒大小、晶體結構。磁場對水系的作用是非常復雜的，有時各種作用相互加強，有時又相互抵消，其最終狀態是各種機理綜合作用的結果，主要是磁處理有助于均相成核，加快結晶速度，生成的晶粒體積小、數量多。

2、磁聚集器的除垢原理：水經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，器壁與垢層之間產生應力作用，同時在水流的沖擊下垢層破裂乃至脫落。經過磁場處理后的水不結硬垢，而是形成松軟的泥渣。

3、磁聚集器的緩蝕原理：管外永磁石產品能確保鋼管內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生電流，而電流方向是指向管壁，管壁呈負電位，管壁陰極化。

4、磁聚集器的安裝方式：按安裝位置來劃分，可分兩種：管內永磁石產品和管外永磁石產品。

5、磁聚集器的應用范圍：管外永磁石產品具有許多功能和很大的應用范圍，如適用于工業循環水、冷卻水、熱交換器、易結垢管路——中央空調、發電機冷凝器、空壓機、氧壓機、汽化冷卻爐、連鑄結晶器、高爐系統、轉爐系統、鍋爐系統，洗滌文氏管、氧槍、噴淋頭、活動煙罩、燃油系統、輸油管道、油井管道、采礦系統的水泵、管道、噴嘴，游泳池滅菌、農業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：根據柴油機的冷卻水循環原理，是由兩套冷卻循環水系統，分為高溫和低溫，其中高溫循環冷卻系統主要是冷卻柴油機機體溫度，低溫循環冷卻系統主要是冷卻機油溫度，循環水總量大約為500Kg，每個月補充用水75～100公升左右，高溫循環管線進水管直徑為75mm、低溫循環管線進水管直徑為58mm，管壁厚度為4mm，鋼管材質為鑄鋼，由于磁聚集器對溫度適應的范圍很廣，于是選擇了在一臺柴油機上分別對兩套循環水管線安裝兩套磁場強度為14000GS，規格為MF-75和MF-58兩種規格的管外磁聚集器 ，數量各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水管線。

二、考核指標

磁聚集器處理水的主要技術指標：

除垢率>95%以上。系統中老垢小于2mm厚，大概運行40-50天左右垢除完。

防垢率>95%以上。系統常年運行不結垢。

腐蝕率：鋼管每年小于25微米，銅管每年小于12.5微米。

物理、化學指標

懸浮物<50mg/L

濁度<5度

pH值7～8

被處理水的溫度范圍：～100℃

磁場強度損耗：<1%/年

三、主要研究成果及創新點

技術路線和技術關鍵是：

1、根據分析結果設計計算，定做磁聚集器，選擇了磁場強度為14000GS，規格為MF-75和MF-58兩種規格的磁聚集器;

2、首先根據柴油機兩套冷卻水管線的走向和位置，在高溫水循環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行安裝。

主要創新點：是用先進可靠的物理水處理方法替代了傳統的、有污染的化學水處理方法。

四、認識與建議

根據我公司目前柴油機運行狀況，使用軟水和添加劑與安裝磁聚集器進行對比如下：

單機消耗軟水情況：第一次加滿需要500公升左右 ，每個月補充用水75～100公升左右，按每公升軟水3.2元、每年8個運行臺月計算，10年時間共計費用為：500×3.2+100×3.2×8×10=27200元單機消耗防凍液和除銹液為：第一次需加各25公升左右，每年補充10公升左右，按每公升40元，運行10年計算，費用為：（25×40+10×40×10）×2=10000元

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

以上費用合計為：48000元，而且不包括冷卻液的運費，。

而安裝磁聚集器是一次性安裝完成后，不再需要其它維護成本，其費用構成為：設備購置費（磁聚集器）：22000.00元

包裝、運輸費：22000.00×5%=1100.00元

人工及差旅費用： 5000.00元

總計一臺柴油機需投資28000多元，就可一勞永逸，單機相對于現況可節約成本20000元左右，全公司三百二十多臺柴油機和發電機組，若推廣使用，累計能節約600多萬元的成本投入，有很可觀的經濟效益，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境污染。