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，每個地方的淡水物理指標(biāo)不太一樣，有時候不同區(qū)域的水混合在一起，會產(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。特別是使用時間較長時，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度；難以保證受熱部件內(nèi)外壁面適當(dāng)?shù)臏囟?，熱?yīng)力加大的趨勢；難以保證運動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)的改變對機(jī)器的影響是潛在的，在較短的時間內(nèi)不會體現(xiàn)出來，加入添加劑前，一定要檢查補償水的品質(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償水組成，補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，因為它們不能在壁上形成一層薄的鈣質(zhì)膜以提供臨時性的腐蝕處理，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：水的硬度由臨時硬度和永久硬度構(gòu)成，這主要取決于鈣鹽和鎂鹽。臨時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（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)動機(jī)冷卻系統(tǒng)，那么就可以避免電化腐蝕。

流動穴蝕：在高速流區(qū)域和紊流區(qū)域會發(fā)生流動穴蝕。如果低于蒸汽壓力，會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”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被污染并且添加劑也會由此失去某些效果。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，檢查時使用供應(yīng)商制定的化驗工具，并記錄結(jié)果。濃度太低會促進(jìn)點蝕，因此必須避免，濃度太高不經(jīng)濟(jì)，又會引起沉積。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。

對可乳化的防腐油和冷凍劑，供應(yīng)商一般規(guī)定約在12個月后重新?lián)Q水，更換水時，要沖洗整個冷卻系統(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，否則會增加腐蝕的危險。廢氣漏進(jìn)冷卻水會導(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)。無論何時進(jìn)行修理和維護(hù)工作都伴隨冷卻水的流失，這時檢查冷卻水是尤為重要的。

5 淡水系統(tǒng)的定期檢驗

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，并對水的腐蝕性提供一個相對的比較值，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)的檢驗盒內(nèi)含有淡水特性參數(shù)的檢驗方法，就可以按照提供的檢驗方法進(jìn)行檢查。公司“海龍級”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?；炛笜?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，絕對不能太低。

6 結(jié)語

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