柴油机物理除垢、防垢、缓蚀技术

蔡勇

摘要：众所周知，设备主要的日常维护保养就是润滑和冷却。按照设备油水管理要求，动力设备使用的冷却水，为了有效地防止水箱和管道结垢，都必须使用经过处理符合规范的软水，并加入防冻液和防锈液才能满足。

关键词：柴油机;除垢;防垢;缓蚀

但由于钻井队现场条件限制，许多使用的是纯净水和煮沸过的水，但这些冷却水都未达到软水的标准，由于冷却水中的钙离子未能有效的除去，從而出现在水箱、中冷器和冷却水管中结垢堵塞的现象。

结垢后，由于散热效果差，造成动力机水温、油温过高，冷却润滑效果差，造成设备关键部位如曲轴、连杆、活塞缸套等过渡磨损，柴油机动力不足，功率下降，影响设备的正常运行，增加了设备维修费用。而防冻液和防锈液除了对人体有害外，还对柴油机体有腐蚀作用，并且软水和纯净水费用太高，防冻液和防锈液也价格不菲，直接提高了钻井队的运行成本。

为彻底解决这一难题，我们通过对国内外的各类水处理产品及使用效果进行对比，选择了具有专利技术的管外磁聚集水处理器进行物理防垢、除垢。

一、主要研究内容

主要研究内容：根据磁聚集水处理器的作用原理和柴油机的冷却水循环原理，分析补充水量、水总量、循环水量、冷、热交换设备名称、进水总管直径、分进水管直径和长度、管壁厚度、钢管材质、对原水即补充水进行化学、电化学分析检验，主要分析项目有电导率、总硬度、总碱度、总铁、pH值、氯离子、细菌总数，必要时分析钙、镁、硅酸盐、悬浮物、总溶解固体物等。再根据分析结果设计计算，定做磁聚集器，选择科学的安装位置、方法和数量，达到最好的水处理效果。

1、磁聚集器的防垢原理：其实磁化处理的过程很简单，当水在磁场中流过，切割磁力线，即完成磁化处理，磁化防垢机理主要在于磁场能对水及水中的离子发生作用，改变成垢晶体的结晶速度、晶粒大小、晶体结构。磁场对水系的作用是非常复杂的，有时各种作用相互加强，有时又相互抵消，其最终状态是各种机理综合作用的结果，主要是磁处理有助于均相成核，加快结晶速度，生成的晶粒体积小、数量多。

2、磁聚集器的除垢原理：水经磁化后期渗透性增加，这使得水分子容易渗入管壁垢层的微细间隙中并在温度较高处汽化膨胀，使垢层松散，在温度变化时，器壁与垢层之间产生应力作用，同时在水流的冲击下垢层破裂乃至脱落。经过磁场处理后的水不结硬垢，而是形成松软的泥渣。

3、磁聚集器的缓蚀原理：管外永磁石产品能确保钢管内只有垂直于水流的磁力线，按法拉弟原理和左手原则，水流切割磁力线将产生电流，而电流方向是指向管壁，管壁呈负电位，管壁阴极化。

4、磁聚集器的安装方式：按安装位置来划分，可分两种：管内永磁石产品和管外永磁石产品。

5、磁聚集器的应用范围：管外永磁石产品具有许多功能和很大的应用范围，如适用于工业循环水、冷却水、热交换器、易结垢管路——中央空调、发电机冷凝器、空压机、氧压机、汽化冷却炉、连铸结晶器、高炉系统、转炉系统、锅炉系统，洗涤文氏管、氧枪、喷淋头、活动烟罩、燃油系统、输油管道、油井管道、采矿系统的水泵、管道、喷嘴，游泳池灭菌、农业灌溉等等方面的除垢、防垢、杀菌、灭藻、缓蚀、防石蜡、增加土壤透水性等。

6、具体方案：根据柴油机的冷却水循环原理，是由两套冷却循环水系统，分为高温和低温，其中高温循环冷却系统主要是冷却柴油机机体温度，低温循环冷却系统主要是冷却机油温度，循环水总量大约为500Kg，每个月补充用水75～100公升左右，高温循环管线进水管直径为75mm、低温循环管线进水管直径为58mm，管壁厚度为4mm，钢管材质为铸钢，由于磁聚集器对温度适应的范围很广，于是选择了在一台柴油机上分别对两套循环水管线安装两套磁场强度为14000GS，规格为MF-75和MF-58两种规格的管外磁聚集器 ，数量各10块，安装方法是按照螺旋方式，使磁聚集器能多角度切割循环水管线。

二、考核指标

磁聚集器处理水的主要技术指标：

除垢率>95%以上。系统中老垢小于2mm厚，大概运行40-50天左右垢除完。

防垢率>95%以上。系统常年运行不结垢。

腐蚀率：钢管每年小于25微米，铜管每年小于12.5微米。

物理、化学指标

悬浮物<50mg/L

浊度<5度

pH值7～8

被处理水的温度范围：～100℃

磁场强度损耗：<1%/年

三、主要研究成果及创新点

技术路线和技术关键是：

1、根据分析结果设计计算，定做磁聚集器，选择了磁场强度为14000GS，规格为MF-75和MF-58两种规格的磁聚集器;

2、首先根据柴油机两套冷却水管线的走向和位置，在高温水循环管线安装在冷却水箱的出口处，采用交叉角度安装的方式，保证磁力线的有效切割;然后在低温水循环管线上，由于出水口处管线干涉太多，所以选择在靠近中冷器位置的管线上进行安装。

主要创新点：是用先进可靠的物理水处理方法替代了传统的、有污染的化学水处理方法。

四、认识与建议

根据我公司目前柴油机运行状况，使用软水和添加剂与安装磁聚集器进行对比如下：

单机消耗软水情况：第一次加满需要500公升左右 ，每个月补充用水75～100公升左右，按每公升软水3.2元、每年8个运行台月计算，10年时间共计费用为：500×3.2+100×3.2×8×10=27200元单机消耗防冻液和除锈液为：第一次需加各25公升左右，每年补充10公升左右，按每公升40元，运行10年计算，费用为：（25×40+10×40×10）×2=10000元

按每3年维修一次柴油机水箱，10年间将重新加满冷却液3次左右，需增加费用为：（500×3.2+25×40×2）×3=10800元

以上费用合计为：48000元，而且不包括冷却液的运费，。

而安装磁聚集器是一次性安装完成后，不再需要其它维护成本，其费用构成为：设备购置费（磁聚集器）：22000.00元

包装、运输费：22000.00×5%=1100.00元

人工及差旅费用： 5000.00元

总计一台柴油机需投资28000多元，就可一劳永逸，单机相对于现况可节约成本20000元左右，全公司三百二十多台柴油机和发电机组，若推广使用，累计能节约600多万元的成本投入，有很可观的经济效益，而且避免了防冻液和除锈液这两种有毒、有害添加剂可能造成的人生伤害和环境污染。