超音頻電子除垢儀的現(xiàn)場應(yīng)用

超音頻脈沖除防垢儀的現(xiàn)場應(yīng)用一、工程來源與背景圖1在動力設(shè)備上的安裝圖圖2在加熱爐設(shè)備上的安裝圖圖3在管道上的安裝圖一、工程來源與背景在國內(nèi)其它油田成功使用情況華北油田文31站2＃加熱爐和馬二接轉(zhuǎn)站油水別離器水出口管線，由于水中富含硬度鹽造成每年結(jié)垢非常嚴(yán)重〔六個月時間內(nèi)垢厚到達(dá)3.5—8.5cm〕，直接影響設(shè)備正常生產(chǎn)。2004年11月安裝了該裝置，2005年4月-7月分別翻開其管線閥門檢驗其防除垢效果。通過檢驗，設(shè)備及管線外表光潔，沒有結(jié)垢，防垢效果明顯。圖4安裝除防垢儀前的情況圖5安裝除防垢儀后的情況超音頻脈沖信號經(jīng)大功率的功率器件放大后經(jīng)換能器產(chǎn)生超音頻的機(jī)械振動，超音頻的機(jī)械振動作用于鍋爐及熱交換器管板及管板內(nèi)的水中，使水產(chǎn)生超聲凝聚現(xiàn)象，即水中的硬度鹽及懸浮在水中的微粒雜質(zhì)，凝集成較大的顆粒而沉淀或隨水的流動而沖走。由于金屬管壁和水對超音頻振動的頻率響應(yīng)不同，因此在金屬管壁和水之間產(chǎn)生高速的相對運(yùn)動，即超聲波清洗，使得水中尚未結(jié)晶的鹽及較大顆粒的凝結(jié)團(tuán)或結(jié)晶根本無法靜止粘固在管板壁的外表，而是呈現(xiàn)為懸浮性絮狀物，這些絮狀物通過排污即可輕易排除。超音頻的振動作用于結(jié)垢的金屬管道及板壁上，使得金屬、水垢、水隨之振動。但由于金屬、水垢、水的慣性和彈性不同，頻率響應(yīng)不同，使三者間產(chǎn)生不同步的振動，長時間的不同振動逐漸使水垢產(chǎn)生微小的裂縫。裂縫形成后，在超聲振動的作用下，使水急速的沿著裂縫進(jìn)入水垢層里面。這極微小的水流在接受高溫管壁加熱，體積急速膨脹，產(chǎn)生氣泡后爆破，推動水垢脫離管壁或板壁而脫落。與此同時，微小的水流還將附著在管壁及板壁外表的氧氣帶走，減少金屬外表的氧化腐蝕。通過垢樣分析得知，在石西作業(yè)區(qū)使用的生產(chǎn)容器、生產(chǎn)管道及運(yùn)行設(shè)備上形成的垢主要是：CaCO3、MgCO3、CaSO4、MgSO4，其次是BaSO4、

SrSO4和SrCO3。通過室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)分析得出，這些垢的共振頻率在20-30KH之間。在選用除防垢儀時，需要根據(jù)不同垢的種類、不同垢所占比例、水中結(jié)垢離子的含量，并結(jié)合設(shè)備材質(zhì)、待處理面積、生產(chǎn)工藝狀況，可在除防垢儀的主機(jī)上設(shè)定包含3-4種垢共振頻率的組合頻率，通過主機(jī)的自動變頻系統(tǒng)設(shè)定頻率調(diào)節(jié)波段，交替轉(zhuǎn)換發(fā)射，對結(jié)垢的運(yùn)行設(shè)備、運(yùn)行管道進(jìn)行本體的處理。表1超音頻脈沖防垢除垢儀的工作參數(shù)型號EXG400-2EXG400-4EXG500-2EXG500-4電源220V/50HZ耗用功率（W）400400500500工作頻率（KH）20-100轉(zhuǎn)換器數(shù)量（支）2424裝置尺寸（mm）530×400×200轉(zhuǎn)換器尺寸（mm）Φ55×280轉(zhuǎn)換器電壓（v）150轉(zhuǎn)換器電流（A）0.65技術(shù)優(yōu)勢脈沖超音頻物理方式防除垢防垢與除垢同時在線進(jìn)行能耗消耗少使用經(jīng)濟(jì)安裝操作簡單安全環(huán)保無污染采用脈沖超音頻傳遞能量連續(xù)作用于需要防除垢的設(shè)備與管線，通過引起結(jié)垢物質(zhì)與結(jié)垢管壁不同頻率的共振達(dá)到破化結(jié)垢物、阻止結(jié)垢的目的，不需傳統(tǒng)地加入阻垢劑、除垢劑等化學(xué)藥劑來進(jìn)行防除垢處理。不需要對流經(jīng)運(yùn)行設(shè)備、運(yùn)行管線的油水流體進(jìn)行軟化處理，直接安裝在需要處理的設(shè)備上，可達(dá)到長期有效地同時防垢與除垢效果。該設(shè)備的最大功率只有500W,全天耗電12kw，按工業(yè)用電0.376元/kwh計算，全天只用電4.5元。安裝該設(shè)備時，不改變除防垢裝置原有的結(jié)構(gòu)，可節(jié)約設(shè)備的安裝成本和施工費(fèi)用?？杀苊庠诔高^程而造成的對人體以及環(huán)境的污染，可省去常規(guī)除垢的運(yùn)行費(fèi)用以及清洗除垢的工作量。為了檢驗除垢儀的除垢阻垢效果，由石油大學(xué)(華東)儲運(yùn)工程系進(jìn)行了模擬換熱器除垢阻垢實(shí)驗，室內(nèi)實(shí)驗裝置見圖6。圖6室內(nèi)評價除防垢儀阻垢的實(shí)驗裝置除垢儀阻垢除垢效果研究與評價除垢儀阻垢除垢效果研究與評價除垢儀阻垢除垢效果研究與評價序號除垢設(shè)備溶液實(shí)驗前銅管狀態(tài)1不安裝除垢設(shè)備氯化鈣+碳酸氫鈉+碳酸鈉清潔2除垢儀氯化鈣+碳酸氫鈉+碳酸鈉管壁上有1.3g的硬垢3除垢儀氯化鈣+碳酸氫鈉+碳酸鈉清潔表2實(shí)驗方案除垢儀阻垢除垢效果研究與評價1〕實(shí)驗1：銅管進(jìn)口前不加除垢儀，銅管中走碳酸鈉、氯化鈣和碳酸氫鈉溶液的混合溶液。8個小時銅管被碳酸鈣堵死，垢較為堅硬，不容易從內(nèi)壁上去除。

實(shí)驗結(jié)論除垢儀阻垢除垢效果研究與評價2〕實(shí)驗2：讓銅管內(nèi)壁保存1.3g的硬垢，在銅管前面只加除垢儀，檢驗其溶垢的效果。實(shí)驗結(jié)束后，用水沖洗過后，殘留的硬垢重0.7g、垢質(zhì)松軟，輕易地就被捏成粉末狀。說明經(jīng)除垢儀處理過的水對原先形成的堅硬的垢有破壞作用，改變了其結(jié)構(gòu)，使其變得松軟，易于脫落。實(shí)驗結(jié)論除垢儀阻垢除垢效果研究與評價3〕實(shí)驗3：除垢儀安裝在銅管前，銅管中走碳酸鈉、氯化鈣和碳酸氫鈉溶液的混合溶液。實(shí)驗結(jié)束后，銅管內(nèi)壁進(jìn)口有一薄層垢質(zhì)，出口的垢層較厚大約有0.5mm，殘留的硬垢重0.4g。脫落下來的垢質(zhì)松軟，易成粉末。

從以上3組實(shí)驗可看出，除垢儀具有顯著的防垢效果，經(jīng)除垢儀處理過的水變成活化水，溶垢能力增強(qiáng)，對原先結(jié)在內(nèi)壁上的較堅硬的垢卻有軟化和溶解作用。實(shí)驗結(jié)論石西垢型分析與防除垢適用性評價石西垢型分析與防除垢適用性評價水分含量，%22.46有機(jī)質(zhì)的含量，%10.46Al2O3，%0.06Fe2O3，%3.19CaCO3，%60.11CaCl2，%0.33CaSO4，%1.79總計，%98.4樣品序號123水分含量，%1.380.460.86有機(jī)質(zhì)的含量，%3.084.992.79SiO2，%／／2.52FeS，%0.661.042.12Fe3O4%2.606.3918.76CaCO3，%87.6079.8160.64CaSO4%4.672.407.82SrCO3%/1.232.76Mn，%/0.52/總計%99.9996.8498.27表4石南混輸泵閥門上垢樣分析數(shù)據(jù)結(jié)論：垢樣主要成分是碳酸鈣，含量高達(dá)60.11-87.6%，適合防除垢儀進(jìn)行除垢與阻垢。應(yīng)用時，選擇包含碳酸鈣、硫酸鈣共振頻率的組合頻率除防垢儀。3、根據(jù)設(shè)備處理面積、工藝狀況，確定設(shè)備型號以及安裝位置〔1〕根據(jù)處理面積確定防除垢儀與轉(zhuǎn)換器數(shù)量每個轉(zhuǎn)換器可處理換熱面積50km2，石南換熱器處理面積150km2，且結(jié)垢為油垢，結(jié)垢速率較快，故采用一臺設(shè)備，4個轉(zhuǎn)換器?！?〕設(shè)備工藝狀況對于換熱面積小，但是結(jié)垢點(diǎn)分散的設(shè)備，每個結(jié)垢點(diǎn)安裝一個轉(zhuǎn)換器。例如：石西聯(lián)合站三相別離器出口管線上的氣動閥門，處理面積很小，但是比較分散，所以每個閥門安裝一個轉(zhuǎn)換器。混輸泵由于結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、組成部件多，安裝條件不好，該設(shè)備泵體結(jié)垢、油封同樣結(jié)垢，兩者非緊密連接，只得分別處理，兩個油封分別安裝兩個轉(zhuǎn)換器，泵體安裝兩個轉(zhuǎn)換器。圖7混輸泵上防垢儀轉(zhuǎn)換器現(xiàn)場安裝圖圖8混輸泵上防垢儀主機(jī)現(xiàn)場安裝圖

圖9石西氣動閥上安裝圖圖10石西氣動閥上轉(zhuǎn)換器現(xiàn)場安裝圖圖11石南換熱器上轉(zhuǎn)換器現(xiàn)場安裝圖圖12石南換熱器上主機(jī)現(xiàn)場安裝圖四、成果推廣應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益評價現(xiàn)場應(yīng)用情況四、成果推廣應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益評價現(xiàn)場應(yīng)用情況圖13使用防除垢儀前的結(jié)垢情形圖14使用防除垢儀后的結(jié)垢情形由于該除垢儀除防垢效果較好，石西作業(yè)區(qū)于2007年7月在石南聯(lián)合站混輸泵以及石西聯(lián)合站的三相別離器出口管線氣動閥上進(jìn)行了推廣應(yīng)用，目前效果反映良好。