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技術(shù)分享丨微譜冷卻水設(shè)備管路異常綜合解決方案大揭秘

更新時間:2023-12-18      點擊次數(shù):1201

設(shè)備冷卻水系統(tǒng)主要由冷卻設(shè)備、水泵和管道組成。水作為常見的介質(zhì),由于其便宜、熱容量大、散熱效果好的優(yōu)勢,在設(shè)備冷卻水系統(tǒng)中大量使用。通常由冷水流過需要降溫的生產(chǎn)設(shè)備(常稱換熱設(shè)備,如換熱器、冷凝器、反應(yīng)器)后,溫度上升,如果使升溫冷水流過冷卻設(shè)備則水溫回降。回溫后的水,用水泵送回生產(chǎn)設(shè)備再次使用,可使得冷水的用量大大降低。冷卻水占工業(yè)用水量的一半以上,因此,冷卻水循環(huán)系統(tǒng)起了節(jié)約大量工業(yè)用水的作用。


隨著現(xiàn)代制造業(yè)的不斷發(fā)展,設(shè)備冷卻水系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用于半導(dǎo)體、化工、核能、電力等領(lǐng)域,并向著小型化、智能化方向發(fā)展。

然而,由于實際運行工況的不同,在長期運行過程中容易發(fā)生管路腐蝕、結(jié)垢,更甚者造成系統(tǒng)堵塞和停機,嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命和生產(chǎn)效率。所以,當(dāng)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)發(fā)生異常時,有必要對系統(tǒng)中容易造成冷卻水水質(zhì)惡化的原因進行分析。

對于設(shè)備冷卻水系統(tǒng),造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢的原因多種多樣,常見有如下幾類:


1
冷卻水中存在腐蝕、結(jié)垢因子對設(shè)備和管路造成腐蝕或結(jié)垢;
2
冷卻水中微生物滋生影響水質(zhì);
3
形成電化學(xué)微電路造成電化學(xué)腐蝕;
4
系統(tǒng)中發(fā)生物質(zhì)的泄漏、溶出造成水質(zhì)惡化。



針對冷卻水設(shè)備使用過程中產(chǎn)生的堵塞、積垢的問題,微譜積累了較為完整(水+異物+溯源分析)的項目經(jīng)驗,提出了冷卻水設(shè)備管路異常問題的綜合解決方案。



圖片解決“是什么"的問題

通過分析管路內(nèi)異物成分,推斷污染物的種類及來源。


圖片解決“為什么"的問題

一方面通過分析異物成分;另一方面結(jié)合水質(zhì)分析結(jié)果,有助于分析異物產(chǎn)生機理,尋找污染源。


圖片解決“怎么做"的問題

根據(jù)異物原因分析,結(jié)合其他基材,溯源分析整個冷卻系統(tǒng)運行過程中可能引起異物的因子,為改善前處理工藝提供依據(jù)。




案例

項目背景:激光加熱系統(tǒng)冷卻水設(shè)備,運行后微通道產(chǎn)生管路堵塞。


項目需求:通過異物、水質(zhì)結(jié)合現(xiàn)場參數(shù),溯源系統(tǒng)異物來源。

分析對象:管路內(nèi)異物、水質(zhì)。


濾網(wǎng)異物分析結(jié)果如下:

根據(jù)數(shù)據(jù)分析,得出樣品中主要為鐵鎳合金的信息;結(jié)合材質(zhì)背景,得出樣品為金屬濾網(wǎng)的主要成分。

采用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡-能譜儀(SEM-EDS)等儀器對異物進行分析,得出異物無機部分主要為堿式碳酸銅、三氧化二鐵、硅酸鋁、硫酸鈣。

結(jié)合電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果,得出堿式碳酸銅含量約為0.01-0.05%、三氧化二鐵含量約為0.05-0.10%、硅酸鋁含量約為0.01-0.05%、硫酸鈣含量約為0.01-0.05%。


采用熱重分析儀(TGA)、熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Py-GC-MS)等儀器對異物進行分析,異物有機部分有少量烷烴及脂肪酸酯的信息,可能來源于潤滑油或者機油泄漏,含量約為0.01-0.05%。


根據(jù)數(shù)據(jù)分析,得出樣品中含有微量鉻、鋅、鈉元素信息,可能來源于基材或水質(zhì)異物附著。


由于異物分布不均勻,可能存在由于取樣不勻?qū)е碌臏y試誤差。

管路異物分析結(jié)果如下:


采用傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)對樣品進行分析,得出樣品中主要為環(huán)氧樹脂類物質(zhì)的信息。


采用熱裂解氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(Py-GC-MS)對樣品進行分析,得出樣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、雙酚A信息,其可能來源于環(huán)氧樹脂、氯代丙烯酸酯和增塑劑。


采用SEM-EDS)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)等儀器對樣品進行分析,得出樣品中主要含有碳、氧、硅、硫、鈣、鎂、鈉、銅、鐵元素,可能主要來自于樹脂聚合物、氯代丙烯酸酯、硅酸鹽、堿式碳酸銅、硫酸鈣、鐵銹等。


綜合樣品數(shù)據(jù),得出樣品中大部分為有機物信息,主要含有環(huán)氧樹脂、增塑劑和丙烯酸酯類物質(zhì)等,總量約為異物的85%以上,同時含有少量無機物信息,主要為硅酸鹽(1-3%)、堿式碳酸銅(2-5%)、硫酸鈣(1-3%)、鐵銹(1-3%)等。



根據(jù)以上分析結(jié)果,推測樣品中雜質(zhì)可能主要來源于樹脂、粘結(jié)劑或者塑料件殘留,以及濾網(wǎng)物質(zhì)和灰塵的引入。

水質(zhì)分析結(jié)果如下:

水質(zhì)分析結(jié)果


綜合分析結(jié)論:源頭水質(zhì)易產(chǎn)生異物的組分含量較低,實際異物中存在無機物、小分子有機物和高分子有機物的信息。


無機異物可能來源于基材腐蝕;小分子有機物可能來源于機械設(shè)備外加劑泄漏或滲出;高分子有機物可能來源于基材脫落;建議加強水接觸構(gòu)件的密封保護。


產(chǎn)品價值:逆向剖析結(jié)合正向信息反饋,從異物出發(fā)至水質(zhì)、基材,對異物的組成及來源進行多方信息比對,可高效提供溯源分析結(jié)果及可行性建議,助力企業(yè)快速解決具體問題,提升生產(chǎn)效能。

快速、高效解決冷卻水系統(tǒng)中異物問題,是企業(yè)正常生產(chǎn)的關(guān)鍵。微譜可根據(jù)客戶的不同需求,為客戶提供定制化分析方案、綜合解決方案,助力企業(yè)提高生產(chǎn)管理的效能和質(zhì)量。如您有相關(guān)業(yè)務(wù)需求,歡迎前來咨詢!




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