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鍋爐水質自動管制技術

刊登日期：2021/05/01

摘要

設備是工廠生存的命脈，其異常停機的損失通常相當龐大，若還因此發生工安問題則就更嚴重。因此發展一套智能化設備維運管理平台將是智慧工廠必備條件，以汽車產線之鍋爐為例，本文將介紹一個鍋爐水質自動化管制技術，該技術透過監測鍋爐內水質導電度變化，以及給水的導電度數值，進行即時的分析，提供鍋爐運作管制的智慧排水方案後，進行自動化排水，確保鍋爐運在一個健康的水質條件中，避免爐體破裂而致工安危害，或降低鍋爐的使用壽命，作為預防保養之用。

Abstract

In industry, equipment failures can lead to heavy production losses and safety hazards. Therefore, it is necessary to develop an intelligent maintenance management platform in the factory. This article will introduce an automatic quality control system for boiler water used in an automotive manufacturing plant. Through monitoring the change of conductivity of the boiler water and the supplying water, draining operations will be controlled intelligently based on real time water quality analysis. This will ensure the health of boiler and avoid the safety hazards.

前言
一般汽車製造廠，蒸汽鍋爐是用來產生蒸汽作為前階段汽車骨架和廖或溶劑清洗之用，隨後再將汽車骨架移入烤漆爐中，進行烤漆作業，所以汽車製造廠也會有鍋爐設備。通常鍋爐開機後會持續的運行，大部分的控制項目都由使用廠方設定後自行運作(包含自動給水、溫度、壓力等因素)，人員只在必要時進行維護(如人工排水)。但是因為各鍋爐的運作情況(給水水質、蒸氣排放、間歇性排水等)不同，對於鍋爐的水質變化難以做到平穩的控制，因此對鍋爐的監控除了必要的壓力與溫度偵測外，會加上鍋爐水水質之導電度監控，當數值超標的時候以人工的方式做鍋爐水的置換工作，本文將介紹鍋爐水質自動管制的方法與技術，利用外加的感測器以及機構以取代置換爐水之人工操作流程。
鍋爐水質自動管制技術
1.鍋爐水質對鍋爐的影響
蒸氣鍋爐可分為汽電式、水管式、煙管式、熱媒、貫流式以及熱水鍋爐等六種，本文基於貫流式鍋爐進行介紹，亦可視情況應用於其他種類之蒸氣鍋爐。
貫流式鍋爐的特點為: 1. 在構造上適用於高壓大容量鍋爐。2. 可任意設計燃燒室之大小故燃燒狀態良好適應各種燃料及燃燒方式。 3. 可增加燃燒面積熱效率高。單位面積相當之保有水量少，啟動時間較短，但由於負載變動所引起之壓力及水位變化較大必須有敏感的調整設備。(鍋爐廠商自動控制須注意)。 5. 必須留意給水及鍋爐水之處理。(使用者須留意水質管理) ([1])
鍋爐水質管理直接影響到鍋爐的安全運行，如果水質不佳，會產生鍋爐內部爐壁結垢或腐蝕管壁的情形，當到達一定程度後，輕則導致鍋爐燃料的浪費，重則會有堵管、爆管甚至鍋爐毀損報廢等情況，當此情況發生產線必須緊急停工，影響時間愈久則工廠損失愈大。如表1顯示水質對鍋爐的影響與改善的措施:

2.鍋爐水質管制方法與誤差
水質的管理分為給水與鍋爐水兩方面:
給水方面一般而言取水來源因應成本的關係多用地下水，因此對PH值、硬度與油脂需要管制。PH值的調整用PH調整劑，硬度則有離子交換法、過濾法等，油脂則是以檢查水源的方式排除。
鍋爐水的管制則是添加清鍋劑以及用排水置換的方式維持導電度。而一般鍋爐都會用間歇性排水的方式置換鍋爐水。
為維持鍋爐水的導電度理論的計算公式為:
B=F x (C1/C2) (1)
其中B為鍋爐排水流量 (kg/hr)，F為鍋爐給水流量 (kg/hr)，C1為給水之導電度，C2為鍋爐水欲維持的導電度。
因此欲維持鍋爐水導電度在2800 μs/cm，給水導電度在250 μs/cm的數值時，爐水的置換率根據計算公式應為8.9%。如圖1所示。