СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТИ ВНУТРЕННИХ ПОЛОСТЕЙ ВОДООХЛАЖДАЕМЫХ УЗЛОВ И АГРЕГАТОВ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДИЗЕЛЯ ТЕПЛОВОЗА ОТ НАКИПНО-КОРРОЗИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
METHOD FOR CHEMICAL CLEANING OF BODY CAVITIES OF WATER-COOLED ASSEMBLIES AND COMPONENTS OF WATER COOLING SYSTEM OF LOCOMOTIVE DIESEL FROM SCALE AND CORROSION DEPOSITS

Изобретение относится к технологии безразборной химической очистки теплообменного оборудования от накипно-коррозионных отложений, а именно к очистке теплообменных систем дизеля тепловоза, и может быть использовано для очистки водоохлаждаемых узлов и агрегатов системы водяного охлаждения дизелей.
Из уровня техники известен способ химической очистки внутренних полостей теплообменного оборудования (в частности, системы охлаждения тепловоза), включающий опрессовку полости водой, промывку контура раствором промывочного реагента, содержащего 4,0% соляной кислоты, 1,5% уротропина, 0,5% силиката магния при температуре 60°C с периодической сменой направления движения потока, промывку контура водой, нейтрализацию остаточного раствора, промывку полости раствором (pH 2,0-3,0), содержащим 8,8% ортофосфорной кислоты, при смене направления промывки и нейтрализацию остаточного раствора (см. патент РФ №2449234, 20.08.2011).
Указанный способ не решает задачу комплексной очистки теплообменных систем дизелей. Кроме того, способ является сложным и недостаточно эффективным.
Задачей заявленного изобретения является разработка способа безразборной комплексной очистки теплообменных систем дизелей тепловозов от отложений при сокращении срока нахождения оборудования на ремонте и повышении экологичности способа.
Технический результат изобретения заключается в увеличении эффективности очистки теплообменных систем, повышении производительности, улучшении антикоррозионных свойств обрабатываемых поверхностей и безопасности способа.
Указанный технический результат достигается за счет того, способ очистки теплообменной системы дизеля тепловоза включает разделение теплообменной системы на следующие контуры:
контур водяной системы охлаждения дизеля,
контур водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения дизеля и турбокомпрессора тепловоза,
контур водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения масла и надувочного воздуха,
контур турбокомпрессора,
контур охладителя надувочного воздуха,
контур водомасляного теплообменника,
контур топливоподогревателя,
контур отопителя кабины машиниста,
раздельную промывку полостей каждого из упомянутых контуров раствором промывочного реагента при его температуре 50-80°C с периодической сменой направления движения потока раствора через полость контура, при этом используют растворы промывочного реагента, содержащие компоненты в следующем соотношении, мас. %:
сульфаминовая кислота - 2-5,
динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 1-1,5,
ингибитор коррозии - 0,1-0,2,
вода - остальное;
нейтрализацию растворов промывочного реагента раствором гидрооксида натрия; и
противокоррозионную обработку полостей контуров путем их раздельной промывки пассивирующим раствором, содержащем компоненты в следующем соотношении, мас. %:
дигидрокверцетин - 0,05-0,1,
силикат натрия - 0,1-0,2,
вода - остальное.
Указанный технический результат также достигается в частных вариантах реализации изобретения за счет того, что:
- промывку полостей контуров осуществляют растворами промывочного реагента, имеющими следующие показатели pH:
для контура водяной системы охлаждения дизеля - 2,0-4,0;
для контура водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения дизеля и турбокомпрессора тепловоза, контура водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения масла и надувочного воздуха, контура турбокомпрессора и контура отопителя кабины машиниста -1,0-4,0;
для контура топливоподогревателя - 1,5-4,0.
- промывку полостей контуров раствором промывочного реагента осуществляют при давлении раствора 0,25-0,28 МПа,
- смену направления движения потока при промывке осуществляют каждые 30-40 минут при общей продолжительности промывки 2-6 часов,
- перед промывкой полостей контуров раствором промывочного реагента осуществляют обезжиривание обрабатываемых полостей путем их промывки раствором обезжиривающего реагента,
- обезжиривание осуществляют при температуре 50-70°C и давлении 0,25-0,28 МПа в течение 15 минут со сменой направления движения потока через полости 3-4 раза,
- в качестве обезжиривающего реагента используют раствор, имеющий pH среды от 9,0 до 12,0, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. %:
гидроксид натрия - 0,5-2,
карбонат кальция - 0,05-0,2,
вода - остальное,
- перед обезжириванием полостей контуров осуществляют их опрессовку водой при давлении 0,3 МПа и температуре воды 50-70°C,
- нейтрализацию растворов промывочного реагента осуществляют до уровня pH 6-9.
В основу заявленного изобретения положен принцип разделения теплообменной системы дизеля тепловоза на контуры и обработки внутренней поверхности каждого контура по отдельности, что позволяет значительно повысить скорость и качество очистки системы. При этом для промывки системы применяют растворы определенного состава, что в сочетании с используемым режимом реверсивной промывки (т.е. периодической смены направления движения раствора через обрабатываемую полость) обеспечивает значительное увеличение эффективности обработки внутренних поверхностей системы.
Сульфаминовая кислота, входящая в состав используемых растворов, является основным компонентом, осуществляющим растворение накипно коррозионных отложений (НКО). Динатриевая соль этилендиамин тетрауксусной кислоты обеспечивает смягчение используемой воды в течение всего процесса промывки путем образования с ионами кальция и магния комплексных соединений. Ингибитор коррозии обеспечивает защиту металлических поверхностей от коррозии. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что приведенный качественный состав промывочного раствора обеспечивает наиболее эффективную обработку полостей контуров теплообменной системы дизеля тепловоза в реверсивном режиме промывки. Кроме того, используемый раствор промывочного реагента состоит из умеренно опасных химических веществ, принадлежащих к 3 классу опасности по воздействию на организм человека, что решает проблему утилизации отработанного раствора после его нейтрализации, поскольку он может быть слит в канализацию. При этом в процессе промывки возможно корректировать pH раствора путем добавления в него реагентов. Изобретение поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 показана схема устройства для реализации заявленного способа.
На фиг. 2 показан принцип разделения теплообменной системы дизеля на контуры на примере дизеля тепловоза 2ТЭ10.
Теплообменная система дизеля тепловоза 2ТЭ10 (фиг. 2) включает дизель 24, блок 25 водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения дизеля и турбокомпрессора тепловоза, блок 26 водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения масла и надувочного воздуха; бак расширительный 27, водяной насос 28 горячего контура; водяной насос 29 холодного контура, охладитель 30 масла; калорифер (отопитель) 31, кабины машиниста; заправочные (сливные) горловины 32 и 33; охладители 34,35 наддувочного воздуха, турбокомпрессоры 36, 37, топливоподогреватель 38 и вентили (краны) 39, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 49, 50,51.
Перед началом очистки теплообменную систему разделяют на восемь отдельных контуров:
1) контур водяной системы охлаждения дизеля,
2) контур водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения дизеля и турбокомпрессора тепловоза,
3) контур водовоздушных секций радиатора системы водяного охлаждения масла и надувочного воздуха,
4) контур турбокомпрессора,
5) контур охладителя надувочного воздуха,
6) контур водомасляного теплообменника,
7) контур топливоподогревателя,
8) контур отопителя кабины машиниста.
Для осуществления данного разделения в системе выделяют восемь отдельных участков на которых независимо будет проводится очистка и подключают устройство для промывки в теплообменную систему к концам данных участков в точках, обозначенных на схеме К1-К8 (см. фиг. 2, номер обозначения соответствует номеру контура) с образованием восьми замкнутых контуров (систем). При этом в зависимости от направления промывки указанные точки подключения К1-К8 будут являться входами или выходами соответствующего контура.
В случае других серий дизелей тепловозов, данное разделение осуществляют аналогично, поскольку они включают тот же набор узлов и агрегатов.
После разделения осуществляют раздельную обработку каждого из упомянутых контуров (каждого участка теплообменной системы).
Далее раскрыт предпочтительный вариант реализации заявленного способа.
Подготовка к процессу очистки системы.
Перед промывкой системы проводят оценку уровня загрязненности ее внутренних поверхностей с помощью технического эндоскопа, тепловизора или ультразвукового толщинометра. При возможности отбирают пробу НКО с внутренних поверхностей оборудования системы, и в лабораторных условиях проводят испытания по подбору конкретного оптимального содержания моющих компонентов в растворе. В соответствии с полученными результатами определяется точное процентное содержание каждого химического реагента в моющем растворе, которое лежит в пределах заявленных интервалов.
Перед осуществлением процесса промывки предпочтительно осуществляют опрессовку полостей контуров, для чего заполняют полости водой и осуществляют ее циркуляцию через полость по замкнутому контуру при давлении 0,3 МПа и температуре воды 50-70°C.
Следует отметить, что контуры секции тепловоза имеют различный внутренний объем, поэтому при опрессовке и последующих операциях очистки система заполняется водой (раствором), в различных количествах. В таблице 1 показаны объемы используемой жидкости (воды) для обработки каждого контура для основных серий тепловозов.
Далее предпочтительно осуществляют обезжиривание обрабатываемых контуров системы путем их промывки раствором обезжиривающего реагента при температуре 50-70°C и давлении 0,25-0,28 МПа в течение 15 минут со сменой направления движения потока 3-4 раза. В качестве раствора обезжиривающего реагента может быть использован раствор, имеющий pH среды от 9,0 до 12,0 и содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. %:
гидроксид натрия - 0,5-2,
карбонат кальция - 0,05-0,2,
вода - остальное.
Промывка контуров раствором промывочного реагента.
В качестве промывочного раствора в заявленном изобретении используют раствор, содержащий следующие компоненты, мас. %:
сульфаминовая кислота - 2-5,
динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 1-1,5,
ингибитор коррозии - 0,1-0,2,
вода - остальное.
В качестве ингибитора коррозии может быть использован, например, ингибитор «КИ-1» (раствор, содержащий примерно 25% катапина и 25% уротропина).
Для осуществления промывки обрабатываемые контуры заполняют технической водой и нагревают ее до 50-80°C. При циркуляции воды добавляют ингибитор коррозии в количестве от 0,1 (для цветных металлов) до 0,2 об. % (для черных металлов). Через 10 минут добавляют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты в количестве от 1 об. %. Через 30-60 минут в раствор добавляют 2-5 об. % сульфаминовой кислоты. Приготовленный моющий раствор должен иметь уровень pH от 0,5 до 4,5.
Указанный кислотный раствор будет в той или иной степени оказывать коррозийное воздействие на металлические поверхности оборудования системы. Степень его влияния в основном зависит от уровня pH. Так как контуры секции тепловоза выполняют из различных металлов или сплавов, при проведении процесса химико-технологической очистки для каждого контура устанавливается определенная величина уровня pH:
Контур №1 - 1,5-4,0,
Контур №2 - 1,0-4,0,
Контур №3 - 1,0-4,0,
Контур №4 - 1,0-4,0,
Контур №5 - 1,0-4,0,
Контур №6 - 1,0-4,0,
Контур №7 - 1,5-4,0,
Контур №8 - 1,0-4,0.
При этом регулировка pH осуществляется добавлением сульфаминовой кислоты (в пределах заявленного интервала), все остальные компоненты остаются неизменными.
Предельная величина уровня pH определена по результатам испытаний по оценке воздействия коррозионных свойств моющего раствора на металлы и сплавы.
В процессе промывки системы обеспечивают циркуляцию раствора по каждому контуру в течение 2-6 часов при давлении раствора 0,25-0,28 МПа и смене его направления движения через обрабатываемую полость каждые 30-40 минут. При этом каждые 30 минут производятся отбор пробы моющего раствора для измерения уровня pH измерителем концентрации ионов водорода в растворах. В случае небольшого сокращения кислотности раствора производят добавку сульфаминовой кислоты в рабочий раствор для доведения pH до необходимого уровня. В случае резкого сокращения уровня кислотности за небольшой промежуток времени требуется провести несколько последовательных повторяющихся стадий кислотной промывки, включая все этапы кроме пассивации, которая проводится только при полном завершении всего процесса промывки.
Критерием для окончания промывки является прекращение изменения уровня pH в течение 30 минут.
Нейтрализация моющего раствора
Нейтрализацию производят раствором гидроксида натрия до уровня pH 6,5-9,5. Нейтрализованный раствор сливают и промывают систему технической водой.
Пассивация внутренних поверхностей контуров теплообменной системы
Процесс пассивации осуществляют также путем раздельной промывки каждого контура пассивирующим раствором с периодической сменой направления движения потока. Используемый для пассивации раствор предпочтительно содержит следующие компоненты: от 0,05 до 0,1 об. % дигидрокверцетина и 0,1-0,2 об. % силиката натрия. Процесс осуществляют в течение 30-60 минут при температуре раствора от 20 до 40°C.После чего полость промывают технической водой до полного осветления раствора.
Для реализации раскрытых выше операций заявленного способа может быть использовано устройство, конструкция которого схематично показана на фиг. 1.
Устройство содержит емкость 1 для обрабатывающей жидкости, а также первую 2 и вторую 3 трубопроводные линии для соединения емкости 1 соответственно с первым и вторым входом/выходом обрабатываемого контура теплообменного оборудования с образованием замкнутой системы. При этом на указанных линиях 2 и 3 установлены запорные устройства (краны) 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, а также перекачивающий насос 11. Устройство также включает две трубопроводные линии перемычек 12 и 13, соединяющие первую 2 и вторую 3 трубопроводную линии, для обеспечения реверсивной перекачки обрабатывающей жидкости через обрабатываемую полость. На линиях перемычек 12 и 13 также установлены запорные устройства 14 и 15.
Кроме того, устройство включает средство нагрева обрабатывающей жидкости.
Средство нагрева может быть выполнено в виде отдельной трубопроводной линии 16 подогрева жидкости, соединенной с емкостью 1 и подключенной параллельно первой или второй трубопроводной линии, причем точка соединения линии 16 и линии 2 или 3 лежит за точками соединения линий 2 и 3 с перемычками. В частности, на фиг. 1 показан вариант, в котором линия 16 соединяется с линией 3 в точке между запорными устройствами 9 и 10. На подогревающей линии установлены нагреватель 17 и запорное устройство 18. Средство нагрева обрабатывающей жидкости также может быть выполнено в виде нагревателя (на чертежах не показан), установленного в емкости 1.
Устройство может дополнительно включать средство для подачи воды в емкость 1, соединенное с емкостью через запорное устройство (кран) 19, а также запорное устройство 20 для слива жидкости из емкости, запорное устройство 21 для слива жидкости из контура, и дополнительные запорные устройства 22 и 23 для подключения дополнительной обрабатываемой полости (второго контура) теплообменного оборудования.
При осуществлении, например, операции промывки одного из контуров системы устройство собирают по схеме, представленной на фиг. 1, и подключают концы первой 2 и второй 3 трубопроводных линий к входу и выходу соответствующего контура для образования замкнутой системы.
Открывают кран (запорное устройство) 19 для заполнения емкости 1 водой до требуемого уровня. Открывают краны 4, 5, 8, 9, 14, 18, включают насос 11, затем нагреватель 17, обеспечивая нагрев воды до требуемой температуры (50-80°C), после этого закрывают кран 18. Добавляют в емкость 1 промывочные реагенты в требуемых соотношениях и ждут в течение 5-10 минут для перемешивания реагентов с водой, после чего для начала промывки контура открывают краны 7 и 10 и закрывают кран 14. При этом каждые 20 минут меняют направление промывки. Для этого открывают краны 14 и 15 и закрывают краны 3 и 9, обеспечивая прохождение раствора для промывки через линии перемычек 12 и 13. В процессе промывки поддерживают требуемую температуру промывочного раствора путем открытия крана 18 и включения нагревателя 17. После окончания промывки раствор нейтрализуют с помощью нейтрализующего реагента. Затем выключают нагреватель 17, открывают кран 21 и закрывают краны 9 и 18, обеспечивая слив нейтрализованного раствора при работающем насосе 11. Оставшийся в емкости 1 раствор сливают путем открытия крана 20.
Таким образом, заявленный способ позволяет повысить эффективность и производительность очистки теплообменных систем дизеля тепловоза оборудования, а также их антикоррозионные свойства при относительной безопасности используемых реагентов.