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技术分享丨微谱冷却水设备管路异常综合解决方案大揭秘

更新时间:2023-12-18      点击次数:307

设备冷却水系统主要由冷却设备、水泵和管道组成。水作为常见的介质,由于其便宜、热容量大、散热效果好的优势,在设备冷却水系统中大量使用。通常由冷水流过需要降温的生产设备(常称换热设备,如换热器、冷凝器、反应器)后,温度上升,如果使升温冷水流过冷却设备则水温回降。回温后的水,用水泵送回生产设备再次使用,可使得冷水的用量大大降低。冷却水占工业用水量的一半以上,因此,冷却水循环系统起了节约大量工业用水的作用。


随着现代制造业的不断发展,设备冷却水系统越来越多的应用于半导体、化工、核能、电力等领域,并向着小型化、智能化方向发展。

然而,由于实际运行工况的不同,在长期运行过程中容易发生管路腐蚀、结垢,更甚者造成系统堵塞和停机,严重影响设备使用寿命和生产效率。所以,当设备冷却水系统发生异常时,有必要对系统中容易造成冷却水水质恶化的原因进行分析。

对于设备冷却水系统,造成设备腐蚀、结垢的原因多种多样,常见有如下几类:


1
冷却水中存在腐蚀、结垢因子对设备和管路造成腐蚀或结垢;
2
冷却水中微生物滋生影响水质;
3
形成电化学微电路造成电化学腐蚀;
4
系统中发生物质的泄漏、溶出造成水质恶化。



针对冷却水设备使用过程中产生的堵塞、积垢的问题,微谱积累了较为完整(水+异物+溯源分析)的项目经验,提出了冷却水设备管路异常问题的综合解决方案。



图片解决“是什么"的问题

通过分析管路内异物成分,推断污染物的种类及来源。


图片解决“为什么"的问题

一方面通过分析异物成分;另一方面结合水质分析结果,有助于分析异物产生机理,寻找污染源。


图片解决“怎么做"的问题

根据异物原因分析,结合其他基材,溯源分析整个冷却系统运行过程中可能引起异物的因子,为改善前处理工艺提供依据。




案例

项目背景:激光加热系统冷却水设备,运行后微通道产生管路堵塞。


项目需求:通过异物、水质结合现场参数,溯源系统异物来源。

分析对象:管路内异物、水质。


滤网异物分析结果如下:

根据数据分析,得出样品中主要为铁镍合金的信息;结合材质背景,得出样品为金属滤网的主要成分。

采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)等仪器对异物进行分析,得出异物无机部分主要为碱式碳酸铜、三氧化二铁、硅酸铝、硫酸钙。

结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)的数据分析结果,得出碱式碳酸铜含量约为0.01-0.05%、三氧化二铁含量约为0.05-0.10%、硅酸铝含量约为0.01-0.05%、硫酸钙含量约为0.01-0.05%。


采用热重分析仪(TGA)、热裂解气相色谱-质谱联用仪(Py-GC-MS)等仪器对异物进行分析,异物有机部分有少量烷烃及脂肪酸酯的信息,可能来源于润滑油或者机油泄漏,含量约为0.01-0.05%。


根据数据分析,得出样品中含有微量铬、锌、钠元素信息,可能来源于基材或水质异物附着。


由于异物分布不均匀,可能存在由于取样不匀导致的测试误差。

管路异物分析结果如下:


采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对样品进行分析,得出样品中主要为环氧树脂类物质的信息。


采用热裂解气相色谱-质谱联用仪(Py-GC-MS)对样品进行分析,得出样品的裂解碎片主要有苯氨基甲酸甲酯、氯甲基丙烯酸乙酯、苯甲酸、巴豆酸乙烯酯、双酚A信息,其可能来源于环氧树脂、氯代丙烯酸酯和增塑剂。


采用SEM-EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等仪器对样品进行分析,得出样品中主要含有碳、氧、硅、硫、钙、镁、钠、铜、铁元素,可能主要来自于树脂聚合物、氯代丙烯酸酯、硅酸盐、碱式碳酸铜、硫酸钙、铁锈等。


综合样品数据,得出样品中大部分为有机物信息,主要含有环氧树脂、增塑剂和丙烯酸酯类物质等,总量约为异物的85%以上,同时含有少量无机物信息,主要为硅酸盐(1-3%)、碱式碳酸铜(2-5%)、硫酸钙(1-3%)、铁锈(1-3%)等。



根据以上分析结果,推测样品中杂质可能主要来源于树脂、粘结剂或者塑料件残留,以及滤网物质和灰尘的引入。

水质分析结果如下:

水质分析结果


综合分析结论:源头水质易产生异物的组分含量较低,实际异物中存在无机物、小分子有机物和高分子有机物的信息。


无机异物可能来源于基材腐蚀;小分子有机物可能来源于机械设备外加剂泄漏或渗出;高分子有机物可能来源于基材脱落;建议加强水接触构件的密封保护。


产品价值:逆向剖析结合正向信息反馈,从异物出发至水质、基材,对异物的组成及来源进行多方信息比对,可高效提供溯源分析结果及可行性建议,助力企业快速解决具体问题,提升生产效能。

快速、高效解决冷却水系统中异物问题,是企业正常生产的关键。微谱可根据客户的不同需求,为客户提供定制化分析方案、综合解决方案,助力企业提高生产管理的效能和质量。如您有相关业务需求,欢迎前来咨询!




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