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防止機油冷卻器腐蝕泄漏和清洗方法 |
摘要:機油冷卻器是柴油發電機一個重要的零部件,通常布置在潤滑系統的循環油路中。它可以幫助柴油機降溫,使油溫保持在正常工作范圍內。柴油機運行時會產生大量的熱量,如果沒有機油冷卻器進行降溫,柴油發電機運轉時,隨著溫度的升高,機油粘度變稀,降低了潤滑能力并將會影響柴油機的正常運行。因此,康明斯柴油發電機必須裝有機油冷卻器。另外,機油冷卻器還能夠降低機油的溫度,使潤滑油保持一定的粘度,從而減少機油的氧化和降解速度,同時延長機油的使用壽命。
一、機油冷卻器的工作原理
機油冷卻器通過傳導和對流的方式降低柴油機機油的溫度,以保持柴油機的正常工作溫度。機油冷卻器工作原理如圖1所示。
1、內部通道結構
機油冷卻器內部有一系列通道和薄片,用于引導機油流動并提供表面積以便散熱。這些通道和薄片通常是由導熱性能良好的金屬材料制成,結構如圖2所示。
2、冷卻劑流動
機油通過柴油機循環系統流動,在柴油機工作時,機油吸熱量增加,溫度升高。一部分熱量通過機油本身在柴油機內部散熱,剩余的熱量需要通過機油冷卻器進一步散熱。
3、 散熱過程
當機油通過機油冷卻器時,與其接觸的薄片和通道內的金屬會迅速傳導熱量。同時,通過冷卻器外部的通風裝置或風扇的輔助,冷卻器表面的大面積也能有效散熱。
4、機油溫度降低
在經過機油冷卻器的散熱過程中,機油的溫度逐漸降低。降溫后的機油再次流回柴油機內,為柴油機提供更好的潤滑和散熱效果。
總之,機油冷卻器通過迅速傳導機油中的熱量,并借助散熱器外部的風道或風扇將熱量散發到空氣中,從而降低柴油機機油的溫度,提高柴油機的工作效率和可靠性。
圖1 柴油機機油冷卻器工作原理圖 |
圖2 機油冷卻器結構實線圖 |
二、機油冷卻器腐蝕原因和案例分析
機油冷卻器里的板片材質有不銹鋼材質、鈦材和哈式合金材質,鈦材和哈式合金材質成本高,所以很多客戶選擇用不銹鋼材質的機油冷卻器。
1、不銹鋼材質的腐蝕原理
不銹鋼耐腐蝕是因為其表面形成的一層極薄而又堅固細密穩定的富含鉻的氧化膜,能防止氧原子或腐蝕性離子繼續滲入、氧化。一旦這種薄膜被破壞,氧原子、腐蝕性離子就會不斷滲入,金屬中鐵原子不斷地析離出來,形成疏松的氧化鐵或其他鐵鹽,形成銹蝕。不銹鋼的腐蝕機理有以下幾種類型:
(1)全面腐蝕;
(2)應力腐蝕開裂:材料在靜應力和腐蝕介質共同作用下發生的脆性開裂現象。
(3)點腐蝕:是一種發生在金屬外表部分區域的一種腐蝕損壞方式。
(4)晶間腐蝕:晶粒間界是結晶學取向不同的晶粒間紊亂錯合的界域,它們是鋼中各種溶質元素偏析或金屬化合物沉淀析出的有利區域。大多數的金屬和合金材質在特定的腐蝕介質中都可能呈現晶間腐蝕。
(5)縫隙腐蝕:是在隙間部位發生的局部腐蝕現象。它可能發生于溶液停滯的設備縫隙之中或屏蔽的表面內。
2、機油冷卻器泄漏案例分析
(1)檢查
康明斯機油冷卻器是為冷卻柴油發電機潤滑油而設,工作介質為機油,冷卻介質為電廠循環冷卻水。共有換熱片73片,片間采用橡膠密封條密封。冷卻片材質為316L,厚度為0.6mm。機油冷卻器設計最高承壓1.5Mpa,最高溫度100℃,正常運行參數進口油溫60℃左右,出口油溫40℃±5℃,循環水進水溫度10-33℃,循環水處理常年加緩蝕阻垢劑,加硫酸調PH值,夏季根據情況加殺菌劑和粘泥剝離劑,控制濃縮倍數2-3倍。
通過觀察腐蝕泄漏點,均為局部點腐蝕,腐蝕部位均發生在板片循環水側波形凹槽內或板片周邊密封膠條下方的凹槽內。經過多方檢驗,最終確定為循環水導致的泄漏。循環水附滿粘泥,這是造成不銹鋼板片點腐蝕的主要原因。
(2)分析
循環水所用的緩蝕阻垢劑大多為磷酸鹽和有機磷酸酯系,水中營養過剩造成微生物大量繁殖,微生物吸附在不銹鋼板片上形成微生物膜。當金屬表面存在微生物膜時,金屬表面與微生物膜界面的PH值、溶解氧濃度、有機和無機物的種類及濃度改變了腐蝕的機理和速率。其中硫酸鹽還原菌是引起金屬材料腐蝕的主要因素之一。
3、機油冷卻器預防腐蝕的措施
康明斯技術人員在分析得出機油冷卻器腐蝕點的原因后,分析報告得出:機油冷卻器在設計時考慮到了防腐蝕問題并采用316L不銹鋼材質加以預防,但對方機油冷卻器廠家未考慮到在使用過程中會出現厭氧菌生成的生物黏泥對不銹鋼的腐蝕及采用膠條密封情況下的縫隙腐蝕。所以,我們經過分析采取以下措施:
1、在機油冷卻器及機油冷卻器局部投加殺菌劑、粘泥剝離劑,在粘泥形成前消除或對已經形成的粘泥進行剝離和清除。同時適當提高循環水流速不小于1.5m/s,減輕生物黏泥的附著程度。
2、降低硫酸的加入量,減少硫酸鹽還原菌的生成量;
3、定期切換機油冷卻器,對運行的機油冷卻器進行拆卸清洗。機油冷卻器有拆卸方便的優點,所以,拆卸起來很方便;
4、對循環水系統進行預膜處理,可以更好的保護系統不受到腐蝕的侵害;
5、循環水系統增加濾網,可以有效地過濾循環水當中的雜質、懸浮物。這樣可以減輕粘泥的形成和附著。
三、機油冷卻器的化學與物理結合的清洗方法
機油冷卻器的污染物都以水垢為主,形成原因如圖3所示。由于水垢比較堅硬,和油冷器的板片結合后會比較牢固,一般的物理清洗已經無法徹底清洗干凈,我們可以先將板式冷卻器進行閉路循環清洗,然后再進行拆卸清洗,拆卸清洗必須經過化學清洗劑浸泡、超聲波除垢、高壓清洗和清洗后的中和、鈍化預膜處理。先選擇正確的清洗劑,板式冷卻器的傳熱片一般為奧氏體不銹鋼,型號大致有304L,316L.不銹鋼一般采用硝酸基清洗劑清洗。密封件一般為丁晴橡膠、丁基橡膠和乙丙橡膠,這些材料均能耐酸,堿,酮,醇等類溶液的腐蝕。
1、閉路循環清洗
(1)將進油的出口閥門、水的進出口閥門都關閉,將內部的液壓油排出,找到進水口放清洗劑,出水口為清洗劑出水口。
(2)清洗槽內加入清洗開始運轉,每一小時內清洗劑濃度根據測量數值加清洗劑,清洗濃度如果連續2小時不變化可以停止循環。
2、拆卸浸泡清洗
(1)在拆卸前將散熱片壓縮進行記錄,逐步拆卸,按順序排放;
(2)每一片清洗槽內浸泡,然后放入超聲波箱體內進行超聲波清除殘余水垢;
(3)超聲波后,高壓水槍噴壓沖洗;
(4)中和、鈍化處理;
(5)檢查各散熱片有無損傷,如有必須更換;逐個安裝散熱片,并更換密封圈;
(6)進行試壓處理。
圖3 柴油機冷卻系統水垢的形成分子 |
圖4 柴油機機油冷卻器工作示意圖 |
總結:
柴油機在轉運過程中,機油流經運動件的摩擦表面時吸收了一定的熱量。隨著機油的往復循環,機油溫度會逐漸升高,若油溫超過90℃,機油的黏度將嚴重下降并喪失潤滑效果,同時機油還會發生氧化變質,所以,柴油機潤滑油路中必須裝配機油冷卻裝置。機油冷卻器的作用就是對機油進行強制冷卻,防止油溫過高而使機油消耗量增加,同時還防止機油氧化變質等。
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