離子交換器的故障診斷
摘要：當離子交換器發生異常時，常因涉及的因素較多而影響設備故障的診斷時間，本文提出離子交換器故障診斷的一般原則，對電廠水處理系統的運行和檢修具有一定指導意義。讀者可根據具體情況結合本故障診斷原則，進行判斷和處理。
關鍵詞：水處理 離子交換器 故障診斷 故障處理
前言 離子交換器廣泛應用于電廠水處理的生產過程，它的種類很多，但基本原理相同。離子交換器是樹脂進行化學反應的場所，由于影響化學反應過程的因素較多，當設備出現出力降低、出水水質惡化以及運行經濟指標下降等問題時，有時很難準確判斷出故障原因之所在。因多數電廠備用離子交換器的數量并不多，當設備在用水高峰期出現故障時，如能對其及時診斷，無疑可大大減少故障排除時間，為電廠安全生產提供保障。筆者根據陽陰離子交換的等摩爾原理，通過生產中的摸索和總結，得到了一些離子交換器故障診斷的粗淺體會，借此以飧讀者。筆者以為，水處理離子交換設備的故障診斷，當從以下幾個方面入手：
一、操作及分析試驗方法的原因排除
當供水緊張而備用設備較少時，運行人員因設備發生故障易產生緊張急躁的情緒。急躁情緒無助于問題的判斷和解決，我廠曾發生過一件事例：即多臺運行陽離子交換器在一段時間內周期制水量大幅度下降，出水水質時好時壞，檢修人員打開設備檢查后，未能發現其內部裝置存在缺陷，化驗人員通過生水和樹脂的分析，確定了水質和樹脂性能的情況變化不大，因原因不明，故障判定的條件不充分，陽離子交換器的故障不能及時排除，生產一度陷入被動的局面。后來技術人員發現，運行分析人員在取樣過程中，常將手指伸入瓶口，究其原因，原來這段時間水處理運行設備的數量較多，運行人員在取樣過程中一次拿不了這么多取樣瓶，故投機取巧，將手指伸進瓶口，結果造成了人體汗液中鈉離子對樣水產生污染。由此可見，當發現離子交換器運行異常時，應首先檢查水質取樣和測定方法的結果是否準確，若分析結果準確可靠，還應檢查設備在運行、再生操作中有無異常情況發生，以確定設備發生故障時的情況是偶然事件還是穩定現象。偶然事件產生的失誤往往使問題時隱時現，缺乏規律性，有時需要細心的觀察才能找出原因。
二、調試報告及原始資料的分析
離子交換器投入運行后，一般在3個月內應完成啟動和調整試驗工作，6個月內應完成運行的進一步整定和試驗報告，以確定離子交換設備在正常工藝條件下的出水質量、設備出力、水流阻力、再生消耗水平、自用水率以及再生條件等各種參數，調試報告和原始資料是設備故障診斷的一個重要依據，它可以幫助我們分析設備故障狀態下各種參數的偏離程度，以便故障診斷過程中問題的確認和判斷。
三、品質惡化情況下的故障診斷
出水質量是衡量化學除鹽設備運行工況的主要指標。出水質量惡化是指設備運行過程中，除鹽水的電導率和二氧化硅含量指標明顯高于調試結果，此時不論其水質是否合格，都可認為設備發生了水質惡化現象。當除鹽水的電導率或二氧化硅含量明顯偏高時，為了診斷故障須進行除鹽水pH值指標的測定。
除鹽系統設備故障診斷應用較多的是排除法，圖一是除鹽設備出水水質惡化故障診斷圖，在故障診斷過程中，我們可以先檢查系統出水的電導率是否合格，然后再根據系統出水二氧化硅和pH值的合格情況進行進一步的排查分析，看看設備是否需要作重復性再生試驗。用排除法進行故障診斷可以縮短離子交換器設備故障的排除時間，縮小故障排除的工作范圍，在診斷過程中一般先檢查陰離子交換器出水的水質，在確定陽陰離子交換器無故障后再檢查混合離子交換器有無異常。
四、設備出力降低情況的故障診斷
除鹽設備出力降低可分別表現為設備周期交換離子量的降低和單位時間內設備制水量的降低。周期制水量的增減與生水中離子的總量有關，若使用生水水質多變的地表水或多水源生水，應隨時注意生水水質的變化對設備周期制水量產生的影響，使用地表水的電廠需每季度進行生水全分析一次；若生水系統有多個水源，在有條件的情況下，每月應定期安排生水水質的測定，為離子交換設備故障的診斷提供依據。單位時間周期制水量的降低一般情況下是由于離子交換設備水流阻力過大而引起，應檢查交換器內部的進出水布水裝置和樹脂有無發生偏斜或污堵現象，故在排查過程中需當機立斷，打開人孔門進行設備的消缺和檢修。
一般情況下，當除鹽設備發生故障時，會首先表現為離子交換器周期制水量逐漸降低，然后才發生出水水質的惡化。串聯式除鹽系統可根據設備失效時陰床出水或除鹽水的指標確定交換容量低的交換器。當設備失效時，若系統出水二氧化硅含量增加、電導率變化不大，則可判斷為陰床失效或混床中陰離子交換樹脂失效；若系統出水電導率增加、二氧化硅含量變化不大，則可判斷為陽床或混床中陽離子交換樹脂失效。并聯式除鹽系統應根據每臺設備的周期制水量與生水水質離子含量計算設備的周期交換量，發現周期交換量明顯偏低者，可認為該設備發生了故障。
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發現陽陰床等離子交換設備出力明顯降低時，可按圖二、圖三分別判定設備的故障原因。混合離子交換設備出力降低可以參照圖二或圖三故障診斷方法和順序進行問題的排查。
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五、運行經濟指標降低情況的故障診斷
當離子交換器偶爾發生出水水質劣化或者出力降低時，采用重復再生或增加再生劑的用量等方法進行設備性能恢復是正常的。筆者所說的運行經濟指標降低故障系指設備再生劑的比耗明顯大于或超過表一所示對應數值。
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一般而言，造成離子交換器再生劑比耗較高的主要原因有：樹脂使用年數較長或受污染中毒導致樹脂全交換容量和工作交換容量降低；再生劑品質較差，雜質離子含量偏高；離子交換器再生過程中反洗流量過大或布水濾網發生泄漏跑樹脂，造成床體中樹脂量過少；交換器內再生液分配裝置損壞造成再生液偏流；交換器內襯膠層部分脫落，使設備在再生和運行過程中配水偏流；運行人員操作不當或再生系統有缺陷未及時發現；生水水質在一段時間內發生了明顯變化等等。當設備出現運行經濟指標降低故障時，可根據上述項目對照原始資料情況進行一一排查，在排查過程中可按先易后難或者可能性較大者的順序進行檢查。
六、結束語
雖然影響離子交換器設備故障和原因很多，但根據分類一般不外乎出力降低、出水水質惡化以及運行經濟指標下降等幾種類型，讀者可根據生產設備實際情況結合上述幾種方法進行排除，逐漸縮小搜查范圍，最終達到及時解決問題的目標。因水平有限，文中不當之處，望各位同行批評指正。
參考資料
[1]李培元等 《鍋爐水處理》 湖北科學技術出版社1989年于湖北出版
[2]馮敏，石松 工業水處理技術 海洋出版社1992年于北京出版
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