JP3583568B2 - 循環冷却水の水質管理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環冷却水の水質管理方法に関し、特に、冷却塔における循環冷却水の水質管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学プラントでは、従来より、反応器や、蒸留塔、熱交換器等の機器のために冷却水が用いられており、特に、冷却塔（冷水塔）で冷却される循環冷却水が多用されている。冷却塔は、循環冷却水を直接に空気と接触させて水を蒸発させ、その潜熱により水を冷却するものであり、冷却水と空気とを直接に接触させる構成を採用するため、単に空気温度を高くして熱を除去する形式の空冷式熱交換器よりも伝熱効率がよい特長がある。
【０００３】
開放式循環冷却水系では、種々の水処理薬剤が冷却水に添加されて、冷却塔における腐食防止や、スケール及びスライムの付着防止が図られている。これらの水処理薬剤の添加を有効にするためには、冷却水中の水処理薬剤の濃度を所望の範囲に保持する必要がある。また、開放式循環冷却水系では、循環冷却水の一部が冷却塔で蒸発するため、補給水中に含まれて系内に持ち込まれるカルシウムやマグネシウム等の塩類やＳｉＯ２等が循環冷却水系で濃縮され、スケール生成の原因となって、熱交換効率を低下させることが知られている。このため、濃縮された冷却水の一部をブローして系外に排出し、それに見合う補給水と、防食剤（腐食防止剤）やスケール防止剤等の水処理薬剤とを補給することが行われている。
【０００４】
ここで、上記防食剤やスケール防止剤等の薬剤注入は、ブロー排出による排出水量と、蒸発、飛散、漏洩等による損失水量とに見合う補給水量に応じて定められる。しかし、損失水量を実測することは困難であり、実験的又は経験的に損失水量を推定しているため、正確な補給水量を推定すること、及び、薬剤を所望の濃度に保持することは必ずしも容易ではない。かかる問題を解決するため、防食剤やスケール防止剤等の薬剤注入の管理法として、循環冷却水の電気伝導率（電導度）を測定し、その値が一定となるように自動的にブロー排出量を調節する方法が提案されている。
【０００５】
上記提案された方法では、循環冷却水の電気伝導率が所定値より高い場合には、冷却水のブロー排出を行うと共に、それに見合う量の補給水を補給し、更にその補給水量に見合った量の水処理薬剤を注入する。逆に、電気伝導率が所定値より低い場合には、冷却水のブロー排出及び薬剤の注入を停止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案された方法は、薬剤の濃縮度の調節を主目的とするものであり、間接的に腐食成分のイオン濃度を推定するものである。従って、循環冷却水の水質は変化するものの、循環冷却水の電気伝導率自体には大きな影響を与えない変化が生ずる場合には、塩素イオンなどの腐食因子の濃度変化を検知できない。例えば、塩素イオンが増加し、硫酸イオンが減少して、循環冷却水全体の電気伝導率がバランスする場合には、かかる腐食性因子の増大は検知できない。
【０００７】
また、循環冷却水中にイオンの形態で存在する塩類の一部が析出する場合、例えばカルシウム塩、特に、炭酸カルシウムが析出する場合には、循環冷却水の電気伝導率が下がるため、ブロー排出流量が減少する方向に調節される。しかし、この場合には、炭酸カルシウムの析出によりスケールが生成されるものであり、上記提案された方法では、スケール付着の防止とは逆の方向の制御が行われることとなる。
【０００８】
上記したように、電気伝導率で水質管理を行う方法は、循環冷却水中の腐食性因子による腐食や、付着スケール量の増大を防止するための管理には不適当であった。このため、従来から、循環冷却水の水質管理を適正に行うことが出来る方法が要望されていた。
【０００９】
本発明は、上記のような実情に鑑みて成されたものであり、冷却塔における循環冷却水の水質管理、特に、腐食性因子の把握に基づく防食管理やスケールなどの汚れ係数把握に基づくスケール防止管理を適正に行うことが出来る、循環冷却水の水質管理方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の視点における循環冷却水の水質管理方法は、ブロー排出装置及び水処理薬剤注入装置を備えた冷却水循環系における循環冷却水の水質管理方法において、
循環冷却水の一部をサンプリングし、該サンプリングした冷却水に浸漬した１対の金属電極間のカップリング電流及び電気化学的電流ノイズを測定し、該測定されたデータに基づいて循環冷却水の水質を判定し、該判定結果に基づいて、ブロー排出装置による循環冷却水の排出量及び／又は水処理薬剤注入装置による薬剤注入量を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい例では、上記サンプリングした冷却水に浸漬した、少なくとも一方が別の金属電極から成る１対の金属電極を利用して、その間の電気化学的電位ノイズを測定し、前記測定されたカップリング電流、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズに基づいて冷却水の水質を判定する構成が採用される。
【００１２】
また、上記構成に加えて、前記サンプリングした冷却水に浸漬した金属の腐食度を測定することも本発明の好ましい態様である。本発明の第１の視点の水質管理方法は、特に防食剤の注入量の制御のために用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の視点の水質管理方法は、ブロー排出装置及び水処理薬剤注入装置を備えた冷却水循環系における循環冷却水の水質管理方法において、
循環冷却水の一部をチューブ内に導き、該循環冷却水を含むチューブの外側より加熱し、チューブからの伝熱状況を測定し、該測定結果に基づいてチューブに付着したスケール量を推定し、該推定結果に基づいてブロー排出装置による循環冷却水の排出量及び／又は水処理剤注入装置による薬剤の注入量を制御することを特徴とする。
【００１４】
上記第２の視点の水質管理方法は、特に、スケール防止剤の注入量の制御に用いることが好ましい。
【００１５】
本発明の水質管理方法によると、循環冷却水の水質又はスケール付着量が定量的に把握されるので、冷却塔における循環冷却水の水質管理が適正に行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明に係る循環冷却水の水質管理方法を、その実施形態例に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態例の方法を実施する、冷却塔を含む循環冷却水系のブロック図である。同図において、１０１は冷却塔、１０２は熱交換器、１０３は水処理装置であり、冷却塔１０１と熱交換器１０２との間には冷却水供給管１０４と冷却水戻り管１０５とが配設され、冷却水供給管１０４には循環ポンプ１０６が配設されている。
【００１７】
冷却塔１０１には、そのケーシング内に図示しない冷却器が設置され、冷却器の上側には図示しない散水器が設けられており、また、冷却器の下側には散水器から散水された冷却水を受ける図示しない受皿が設けられている。散水器には冷却水戻り管１０５が接続されており、受皿には冷却水供給管１０４が接続されている。ケーシングの上部にはファンが設置され、側面には通風用開口が設けられている。
【００１８】
熱交換器１０２は蓄熱部として、また冷却塔１０１は放熱部として、夫々作用する。冷却塔１０１内の冷却水は、循環ポンプ１０６によって、冷却供給管１０４を経由して熱交換器１０２に供給される。熱交換器１０２で熱交換された水は、冷却水戻り管１０５を経由して、冷却塔１０１に循環冷却水として戻される。このようにして、冷却塔１０１、冷却水供給管１０４、熱交換器１０２、及び、冷却水戻り管１０５は、冷却水循環系を構成している。この循環系に補給水を供給するために、補給水供給管１０７が、冷却塔１０１のケーシング内に差し込まれるように設置され、補給系を構成している。
【００１９】
循環系から冷却水をブロー排出するためのブロー排出系として、冷却水供給管１０４から分岐する枝管にブロー弁を設ける方法、或いは、受皿にブロー配管を設ける方法のいずれもが採用できる。本実施形態例では、後者の方法が採用されており、受皿にブロー配管１０８を接続し、このブロー配管１０８には、ブローポンプ１０９及びブロー弁１１０が対応して設けられる。
【００２０】
水処理装置１０３は、循環系に対して防食剤やスケール防止剤などの水処理薬剤を注入するために設置される。薬剤は、薬注ポンプ１１１によって、薬剤配管１１２を経由して冷却塔１０１に送られる。薬剤配管１１２は、冷却塔１０１のケーシング内に差し込まれるように設置されている。
【００２１】
冷却水供給管１０４からは、冷却水を引き抜くためのサンプリング配管１１３が分岐しており、このサンプリング配管１１３は、汚れ測定装置１２０のチューブ１２１と、腐食測定装置１３０の水槽とに接続されている。
【００２２】
腐食測定装置１３０は、後述するように、電気化学的ノイズ法を用いて循環冷却水に浸漬した金属電極間のカップリング電流、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定し、この測定データから、腐食速度（腐食率）や腐食形態を求めるために利用される。測定結果は、制御装置１４０に入力され、制御装置１４０からは、ブロー弁１１０及び薬注ポンプ１１１に制御信号が出力される。例えば、循環冷却水による金属の腐食速度が大きくなったと判断されたときには、ブロー弁１１０を開放して循環冷却水をブロー排出すると共に補給水の補給を行い、且つ、薬注ポンプ１１１の作動を制御して、防食剤の薬注量を調節する。
【００２３】
汚れ測定装置１２０では、チューブ１２１内に循環冷却水を通し、チューブ１２１外側よりヒータ１２２によって加熱し、この加熱時の伝熱を測定することにより、汚れ係数を算出している。
【００２４】
汚れ測定装置１２０による測定結果は、同様に制御装置１４０に入力され、制御装置１４０からは、ブロー弁１１０及び薬注ポンプ１１１に対する制御信号が出力される。例えば、汚れ係数が大きく、スケールが析出しやすい水質と判断されたときには、ブロー弁１１０を開放して循環冷却水をブロー排出すると共に補給水の補給を行い、且つ、薬注ポンプ１１１の作動を制御して、スケール防止剤の薬注量を調節する。
【００２５】
図２は、図１に示した腐食測定装置１３０の詳細を示す。腐食測定装置１３０は、サンプリングされた冷却水１２を収容する水槽１１を備えており、循環冷却水は、図１のチューブ１２１から所定の流量で水槽１１内に導入される。また、水槽１１からは図示しない配管を経由して冷却水循環系に戻される。水槽１１内の冷却水１２中には、腐食測定対象となる金属表面と実質的に同じ材質を有する３個の測定電極、つまり、第１、第２及び第３の各電極２１、２２、２３が浸漬されている。各電極２１〜２３は、測定対象の金属表面と実質的に同じ腐食条件である同じ温度条件の下におかれる。
【００２６】
第１の電極２１及び第２の電極２２から成る第１の電極対の間には、内部抵抗がほぼゼロの電流測定回路、いわゆる無抵抗電流計（ｚｅｒｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｍｍｅｒｔｅｒ）２４が接続されている。また、第２の電極２２及び第３の電極２３から成る第２の電極対の間には、電極側に電気的な影響を与えないで信号電圧を測定できる、入力インピーダンスが非常に大きなアンプ回路であるバッファー回路２５が接続されている。
【００２７】
上記構成により、第１の電極２１及び第２の電極２２から成る第１の電極対の間には、双方の電極表面の腐食の進行程度に応じたカップリング電流（結合電流）が流れる。このカップリング電流は、無抵抗電流計２４によって測定され、信号処理回路３１で処理されて直流電流成分（Ｉｍｅａｎ）ａとしてコンピュータ７１に送られると共に、信号処理回路３２のフィルタ回路によって、その低周波数領域である１Ｈｚ程度以下の周波数領域の成分が抽出された後に所定の信号処理が行われる。
【００２８】
本実施形態例では、特に、カップリング電流を信号処理回路３２内のバンドパスフィルタ回路で濾波することによって、カップリング電流の内の０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の信号成分が抽出され、これに所定の信号処理を行うことにより、電気化学的電流ノイズ（Ｉｎ）ｂが得られる。得られた電気化学的電流ノイズｂも、コンピュータ７１のデータ記憶部７２に時系列で蓄積される。また、これに代えて、電気化学的電流ノイズｂは、コンピュータ７１に取り込まれたカップリング電流の直流成分ａ（Ｉｍｅａｎ）に所定の演算処理を行って、その標準偏差を求めることによっても同様に得られる。
【００２９】
第２の電極２２及び第３の電極２３から成る第２の電極対の間の電位差は、バッファー回路２５によって測定され、この電位差から、信号処理回路３３内のフィルタ回路によって１Ｈｚ程度以下の周波数成分が抽出される。本実施形態例では、特にバンドパスフィルタ回路を利用して、０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の電位差変動を抽出し、これを信号処理することによって、電気化学的電位ノイズｃ（Ｖｎ）を得る。電気化学的電位ノイズｃは、コンピュータ７１のデータ記憶部７２に時系列で蓄積される。なお、これに代えて、電気化学的電位ノイズｃは、電位差を直接にコンピュータ７１に取り込んで所定の演算処理を行って、その標準偏差を求めることによっても同様に得られる。
【００３０】
図３（ａ）及び（ｂ）は、上記実施形態例における、カップリング電流の直流成分（Ｉｍｅａｎ）ａ、電気化学的電流ノイズｂ（Ｉｎ）を求める演算回路３１、３２、及び、電気化学的電位ノイズｃ（Ｖｎ）を求める演算回路３３の構成を夫々示している。これら演算回路３１〜３３は、各データをアナログ的に処理する一例である。
【００３１】
図３（ａ）において、第１の電極２１及び第２の電極２２から成る第１の電極対の間の電流（電流信号）は、無抵抗電流計２４によってカップリング電流として測定される。カップリング電流は、信号処理回路３１に入力され、まず、図示しないＲＭＳ処理回路部分、ＤＣコンバータ部分、及び、対数変換回路部分を内蔵する対数コンバータ４１に入力される。対数コンバータ４１では、そのＲＭＳ処理回路部分で、カップリング電流の２乗平均が求められ、次いで、ＤＣコンバータ部分でその２乗平均が直流に変換され、次いで、対数変換回路部分で対数に変換される。対数コンバータ４１の出力は、Ａ／Ｄコンバータ４２に送られ、ここでデジタル信号に変換されて、カップリング電流の直流成分ａ（Ｉｍｅａｎ）としてコンピュータ７１に入力される。
【００３２】
無抵抗電流計２４によって測定されたカップリング電流は、更に、信号処理回路３２のバンドパスフィルタ回路５１にも入力されており、０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の成分が抽出された上で、先の対数コンバータ４１と同様な構成を有する対数コンバータ５２に入力されて、所定の信号処理及び対数変換が行われ、さらに、Ａ／Ｄコンバータ５３によってデジタル信号に変換された後に、電気化学的電流ノイズ（Ｉｎ）ｂとしてコンピュータ７１に入力される。
【００３３】
第２の電極２２及び第３の電極２３から成る第２の電極対の間の電位差（電圧信号）は、図３（ｂ）に示したように、バッファー回路２５によって測定され、信号処理回路３３内のバンドパスフィルタ回路６１によって０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の成分が抽出された上で、先の対数コンバータ４１、５２の構成と同様な構成を有する対数コンバータ６２に入力される。対数コンバータ６２によって所定の信号処理及び対数変換が行われ、さらに、Ａ／Ｄコンバータ６３によってデジタル信号に変換された後に、電気化学的電位ノイズ（Ｖｎ）ｃとしてコンピュータ７１に入力される。
【００３４】
図３（ａ）及び（ｂ）の信号処理回路に代えて、デジタル処理を行う回路構成を採用することもでき、このようなデジタル回路構成によっても同様な信号が得られる。
【００３５】
図２において、水槽１１内の冷却水１２中には、更に、金属細片２０が浸漬されている。金属細片２０は、腐食を測定する対象である循環水冷却系内の金属表面と同一材質の金属片から成り、水槽１１内の冷却水１２中に一定時間浸漬した後に取り出される。腐食による金属細片２０の肉厚の減量（ｍｍ）が測定され、その測定データは、入力装置２６によって入力され、コンピュータ７１の記憶装置７２内に腐食度ｄとして蓄積される。
【００３６】
コンピュータ７１では、データ記憶部７２に蓄積されている各測定データ、つまり、カップリング電流ａ（Ｉｍｅａｎ）、電気化学的電流ノイズｂ（Ｉｎ）、電気化学的電位ノイズｃ（Ｖｎ）、及び、腐食度ｄから成る測定データに基づいて、下記式（１）、（２）、（３）を利用し、対応する演算手段７３、７４、７５によって、各腐食係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が算出される。
【００３７】
第１の腐食係数Ｋ１の算出：Ｃｎ＝Ｋ１・ΣＩｍｅａｎを利用して
Ｋ１＝Ｃｎ／ΣＩｍｅａｎ −−−−−−−−−−−−（１）
からＫ１を算出する。ここで、Ｃｎは、腐食液１２中に金属細片２０を所定時間浸漬した後の腐食度（ｍｍ）ｄを示し、ΣＩｍｅａｎは、腐食度Ｃｎに対応した所定時間内における電流Ｉｍｅａｎの蓄積量（クーロン）を示す。
【００３８】
第２の腐食係数Ｋ２の算出：Ｃｎ＝Ｋ２／ΣＲｎ＝Ｋ２・ΣＩｎ／Ｖｎを利用して
Ｋ２＝Ｃｎ／Σ（Ｉｎ／Ｖｎ） −−−−−−−−−−−−（２）
からＫ２を算出する。ここで、Ｒｎは電気化学的抵抗ノイズ（Ω・秒）であり、Σ（Ｉｎ／Ｖｎ）は、腐食度Ｃｎに対応した所定時間内におけるＩｎ（電気化学的電流ノイズｂ）／Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の蓄積量（クーロン／ボルト）を示す。
【００３９】
第３の腐食係数Ｋ３の算出：Ｃｎ＝√（Ｋ３・ΣＩｎ・ΣＩｍｅａｎ／ΣＶｎ）を利用して
Ｋ３＝Ｃｎ ２／（ΣＩｎ・ΣＩｍｅａｎ／ΣＶｎ） −−−−−−−−（３）
からＫ３を算出する。ここで、ΣＩｎ、ΣＩｍｅａｎ、及び、ΣＶｎは夫々、腐食度Ｃｎに対応した所定時間内におけるＩｎ（電気化学的電流ノイズｂ）の蓄積量（クーロン）、Ｉｍｅａｎ（カップリング電流ａ）の蓄積量（クーロン）、及び、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の蓄積量（ボルト・秒）を示す。
【００４０】
次に、算出した各腐食係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用い、特定の時間周期毎に測定したＩｍｅａｎ（カップリング電流ａ）と、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）、及び、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の各測定データに基づいて、下記式（４）、（５）、（６）を利用し、対応する演算手段７６、７７、７８によって、各腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（ｍｍ／年）が算出される。
【００４１】
第１の腐食速度Ｃ１の算出：
Ｃ１＝Ｋ１・Ｉｍｅａｎ −−−−−−−−−−−−（４）
【００４２】
第２の腐食速度Ｃ２の算出：
Ｃ２＝Ｋ２・Ｉｎ／Ｖｎ −−−−−−−−−−−（５）
【００４３】
第３の腐食速度Ｃ３の算出：
Ｃ３＝√（Ｋ３・Ｉｎ・Ｉｍｅａｎ／Ｖｎ −−−−−（６）
【００４４】
引き続き、上記で算出した各腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（ｍｍ／年）を、演算手段７９によって算術平均し、この値Ｃ４を平均腐食速度とする。
【００４５】
平均腐食速度Ｃ４の算出：
Ｃ４＝（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）／３ −−−−−−−（７）
【００４６】
上記のようにして得られた各腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及び、平均腐食速度Ｃ４の推移は、ＣＲＴ１３の画面上に出力され、或いは、プリンタ１４によるプリントアウトとして出力表示される。同様に、腐食速度の瞬時値や、それを時系列で表すトレンドの推移についても出力表示させることが出来る。
【００４７】
上記に代えて、腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の出力に加えて、Ｉｍｅａｎ（カップリング電流ａ）と、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）、及び、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の各測定データの瞬時値や、それを時系列で表したトレンドの推移や、その累積値なども夫々個別に、或いは、相互に関連付けて表示させることもできる。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施形態例の方法を実施する腐食度測定装置を示すブロック図である。本実施形態例における腐食度測定装置１３０Ａは、図２のコンピュータ７１外部で行われる腐食の有無の判断に代えて、腐食の有無等の判断自体をコンピュータ７１Ａ内部で行う。水槽１１内の電極等の構成及び各演算部等の構成は、コンピュータ内部の構成を除いて、先の実施形態例の構成と同様である。コンピュータ７１Ａの内部には、図２に示したと同様なデータを記憶するデータ記憶部７２と、信号処理部を構成する第１の処理部８１〜８４、及び、第２の処理部９１〜９７とが示されている。各信号処理部内における演算部及び判断部には、対応する処理内容が流れ記号形式で示してある。
【００４９】
本実施形態例では、第１の処理部８１〜８４において、データ記憶部７２から得られるデータに基づいて、カップリング電流ａ（Ｉｍｅａｎ）と電気化学的電流ノイズｂ（Ｉｎ）とを対応させ腐食の程度を把握する。この場合、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）／Ｉｍｅａｎ（カップリング電流ａ）の比をＩｎ／Ｉｍｅａｎ比較部８１において演算し、腐食の形態を次の４形態に分け、対応する判定部８２〜８３で判定する。
【００５０】
全面腐食 ：０．００１＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ＜０．０１
混合腐食 ：０．０１＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ＜０．１
局所（部分）腐食 ：０．１＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ＜１．０
ピッチング（孔状腐食）：１．０＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ
【００５１】
全面腐食の判断は判定部８２で、混合腐食及び局所腐食の判断は判定部８３で、また、ピッチングの判断は判定部８４で夫々行い、対応する警報が出力される。このように、第１の処理部８１〜８４では、Ｉｎ／Ｉｍｅａｎの比を求め、その瞬時値から腐食の発生を判断する。或いは、これに代えて、Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ比較部８１で得られた比の瞬時値を時系列で表したトレンドの推移を判断することにより、腐食の形態の推移を把握することも出来る。局所腐食においては、全面腐食での腐食速度又は腐食度のような定量的な判断のみでは十分でなく、その腐食の形態を判断することが重要になる。
【００５２】
第２の処理部９１〜９７では、以下に述べるように、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）、及び／又は、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の信号波形を解析し、腐食の形態判断が行われる。特に、局部腐食については、各ノイズ信号の測定データにおいて、低周波ノイズ成分が増加してくることから、この低周波ノイズ成分のピーク波形信号を解析して局部腐食の形態を判断する。
【００５３】
上記形態判断は、以下の態様で行われる。
（ａ）ノイズ信号のピーク高さ／ピーク幅の比の大小を比較して判断する。
（ｂ）ノイズ信号のピーク繰返し周期の大小を比較して判断する。
（ｃ）ノイズ信号の低周波数ピーク成分数の大小を比較して判断する。
【００５４】
先ず、データ記憶部７２から抽出したＩｎ（電気化学的電流ノイズｂ）又はＶｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の信号のピーク波形を、ノイズピーク波形解析部９１によって解析する。引続き、解析された信号のピーク高さ／ピーク幅の比を高さ／幅比較部９２によって求める。更に、繰返し周期検出部９３によって、ノイズピークの繰返し周期が検出されると共に、低周波数成分検出部９４によって、ノイズピークの内で０．０１〜１Ｈｚの範囲の低周波成分のピーク数（低周波数成分ピーク数）が検出される。各比較部９２及び検出部９３、９４によって求められた結果を、次の３通りに区別することで、対応する判定部９５〜９７において、腐食形態が判定され、その旨が出力される。
【００５５】
（イ）ピーク高さ／ピーク幅の比が小で、且つ、ピーク繰返し周期及び低周波数成分ピーク数の少なくとも一方が小さいときには、全面腐食判定部９５により、全面腐食と判定される。
【００５６】
（ロ）ピーク高さ／ピーク幅の比が大で、且つ、ピーク繰返し周期及び低周波数成分ピーク数の少なくとも一方が大きいときには、応力腐食割れ判定部９６により、応力腐食割れと判定される。。
【００５７】
（ハ）上記（イ）及び（ロ）の中間領域のときには、ピッチング判定部９７でピッチングと判定される。
【００５８】
上記判定結果は、ＣＲＴ１３やプリンタ１４に表示される。また、上記に代えて、前記比の瞬時値や、それを時系列で表したトレンドをＣＲＴ１３上に表示し、或いは、プリンタ１４でプリントアウトして、その推移を観察して腐食形態を把握してもよい。
【００５９】
上記判断基準に用いる数値については、予め、既知の水質を有する循環冷却水中で、全面腐食、応力腐食割れ又はピッチングを生起した標準金属から成る試料試験片についてのデータを取得し、各チェック項目についての判断基準値を求めることが好ましい。
【００６０】
上記にようにして得られた電極の腐食の有無や程度の判定に基づいて、循環冷却水の水質が判断され、これに基づいて、循環水冷却系に対するブロー排出量及び防食剤の注入量の調節が可能となる。
【００６１】
上記のように、本実施形態例の水質管理方法では、冷却塔における循環冷却水の水質管理において、腐食性因子の把握に基づく循環冷却水系の金属材料の防食管理と、スケール付着等に関する汚れ係数の把握に基づく熱交換材料へのスケール防止管理との双方を可能とするものである。
【００６２】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の循環冷却水の水質管理方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、冷却塔における循環冷却水の水質が定量的に把握でき、ブロー排出量及び薬剤注入量の制御を定量的に行うことが出来る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例の循環冷却水の水質管理方法を実施する冷却水循環系の系統図。
【図２】図１の冷却水循環系における腐食度測定装置の構成を示すブロック図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図２の腐食度測定装置の信号処理回路の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態例の循環冷却水の水質管理方法を実施する腐食度測定装置の信号処理回路の構成及び処理を示す模式的ブロック図。
【符号の説明】
１０１ 冷却塔
１０２ 熱交換器
１０３ 水処理装置
１０４ 冷却水供給管
１０５ 冷却水戻り管
１０６ 循環ポンプ
１０７ 補給水供給管
１０８ ブロー配管
１０９ ブローポンプ
１１０ ブロー弁
１１１ 薬注ポンプ
１１２ 薬剤配管
１１３ サンプリング配管
１２０ 汚れ測定装置
１２１ チューブ
１２２ ヒータ
１３０、１３０Ａ 腐食度測定装置
１４０ 制御装置
１１ 水槽
１２ 冷却水
１３ ＣＲＴ
１４ プリンタ
２０ 金属細片
２１、２２、２３ 電極
２４ 無抵抗電流計
２５ バッファ回路
２６ 入力装置
３１、３２、３３ 信号処理回路
４１ 対数コンバータ
４２ Ａ／Ｄコンバータ
５１ バンドパスフィルタ
５２ 対数コンバータ
５３ Ａ／Ｄコンバータ
６１ バンドパスフィルタ
６２ 対数コンバータ
６３ Ａ／Ｄコンバータ
７１ コンピュータ
７２ データ記憶部
７３〜７９ 演算手段
８１ Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ比較部
８２〜８４ 判定部
９１ ノイズピーク解析部
９２ ピーク高さ／幅比較部
９３ 繰返し周期検出部
９４ 低周波数成分ピーク数検出部
９５〜９７ 判定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環冷却水の水質管理方法に関し、特に、冷却塔における循環冷却水の水質管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学プラントでは、従来より、反応器や、蒸留塔、熱交換器等の機器のために冷却水が用いられており、特に、冷却塔（冷水塔）で冷却される循環冷却水が多用されている。冷却塔は、循環冷却水を直接に空気と接触させて水を蒸発させ、その潜熱により水を冷却するものであり、冷却水と空気とを直接に接触させる構成を採用するため、単に空気温度を高くして熱を除去する形式の空冷式熱交換器よりも伝熱効率がよい特長がある。
【０００３】
開放式循環冷却水系では、種々の水処理薬剤が冷却水に添加されて、冷却塔における腐食防止や、スケール及びスライムの付着防止が図られている。これらの水処理薬剤の添加を有効にするためには、冷却水中の水処理薬剤の濃度を所望の範囲に保持する必要がある。また、開放式循環冷却水系では、循環冷却水の一部が冷却塔で蒸発するため、補給水中に含まれて系内に持ち込まれるカルシウムやマグネシウム等の塩類やＳｉＯ２等が循環冷却水系で濃縮され、スケール生成の原因となって、熱交換効率を低下させることが知られている。このため、濃縮された冷却水の一部をブローして系外に排出し、それに見合う補給水と、防食剤（腐食防止剤）やスケール防止剤等の水処理薬剤とを補給することが行われている。
【０００４】
ここで、上記防食剤やスケール防止剤等の薬剤注入は、ブロー排出による排出水量と、蒸発、飛散、漏洩等による損失水量とに見合う補給水量に応じて定められる。しかし、損失水量を実測することは困難であり、実験的又は経験的に損失水量を推定しているため、正確な補給水量を推定すること、及び、薬剤を所望の濃度に保持することは必ずしも容易ではない。かかる問題を解決するため、防食剤やスケール防止剤等の薬剤注入の管理法として、循環冷却水の電気伝導率（電導度）を測定し、その値が一定となるように自動的にブロー排出量を調節する方法が提案されている。
【０００５】
上記提案された方法では、循環冷却水の電気伝導率が所定値より高い場合には、冷却水のブロー排出を行うと共に、それに見合う量の補給水を補給し、更にその補給水量に見合った量の水処理薬剤を注入する。逆に、電気伝導率が所定値より低い場合には、冷却水のブロー排出及び薬剤の注入を停止する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案された方法は、薬剤の濃縮度の調節を主目的とするものであり、間接的に腐食成分のイオン濃度を推定するものである。従って、循環冷却水の水質は変化するものの、循環冷却水の電気伝導率自体には大きな影響を与えない変化が生ずる場合には、塩素イオンなどの腐食因子の濃度変化を検知できない。例えば、塩素イオンが増加し、硫酸イオンが減少して、循環冷却水全体の電気伝導率がバランスする場合には、かかる腐食性因子の増大は検知できない。
【０００７】
また、循環冷却水中にイオンの形態で存在する塩類の一部が析出する場合、例えばカルシウム塩、特に、炭酸カルシウムが析出する場合には、循環冷却水の電気伝導率が下がるため、ブロー排出流量が減少する方向に調節される。しかし、この場合には、炭酸カルシウムの析出によりスケールが生成されるものであり、上記提案された方法では、スケール付着の防止とは逆の方向の制御が行われることとなる。
【０００８】
上記したように、電気伝導率で水質管理を行う方法は、循環冷却水中の腐食性因子による腐食や、付着スケール量の増大を防止するための管理には不適当であった。このため、従来から、循環冷却水の水質管理を適正に行うことが出来る方法が要望されていた。
【０００９】
本発明は、上記のような実情に鑑みて成されたものであり、冷却塔における循環冷却水の水質管理、特に、腐食性因子の把握に基づく防食管理やスケールなどの汚れ係数把握に基づくスケール防止管理を適正に行うことが出来る、循環冷却水の水質管理方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の視点における循環冷却水の水質管理方法は、ブロー排出装置及び水処理薬剤注入装置を備えた冷却水循環系における循環冷却水の水質管理方法において、
循環冷却水の一部をサンプリングし、該サンプリングした冷却水に浸漬した１対の金属電極間のカップリング電流及び電気化学的電流ノイズを測定し、該測定されたデータに基づいて循環冷却水の水質を判定し、該判定結果に基づいて、ブロー排出装置による循環冷却水の排出量及び／又は水処理薬剤注入装置による薬剤注入量を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい例では、上記サンプリングした冷却水に浸漬した、少なくとも一方が別の金属電極から成る１対の金属電極を利用して、その間の電気化学的電位ノイズを測定し、前記測定されたカップリング電流、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズに基づいて冷却水の水質を判定する構成が採用される。
【００１２】
また、上記構成に加えて、前記サンプリングした冷却水に浸漬した金属の腐食度を測定することも本発明の好ましい態様である。本発明の第１の視点の水質管理方法は、特に防食剤の注入量の制御のために用いることが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の視点の水質管理方法は、ブロー排出装置及び水処理薬剤注入装置を備えた冷却水循環系における循環冷却水の水質管理方法において、
循環冷却水の一部をチューブ内に導き、該循環冷却水を含むチューブの外側より加熱し、チューブからの伝熱状況を測定し、該測定結果に基づいてチューブに付着したスケール量を推定し、該推定結果に基づいてブロー排出装置による循環冷却水の排出量及び／又は水処理剤注入装置による薬剤の注入量を制御することを特徴とする。
【００１４】
上記第２の視点の水質管理方法は、特に、スケール防止剤の注入量の制御に用いることが好ましい。
【００１５】
本発明の水質管理方法によると、循環冷却水の水質又はスケール付着量が定量的に把握されるので、冷却塔における循環冷却水の水質管理が適正に行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明に係る循環冷却水の水質管理方法を、その実施形態例に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態例の方法を実施する、冷却塔を含む循環冷却水系のブロック図である。同図において、１０１は冷却塔、１０２は熱交換器、１０３は水処理装置であり、冷却塔１０１と熱交換器１０２との間には冷却水供給管１０４と冷却水戻り管１０５とが配設され、冷却水供給管１０４には循環ポンプ１０６が配設されている。
【００１７】
冷却塔１０１には、そのケーシング内に図示しない冷却器が設置され、冷却器の上側には図示しない散水器が設けられており、また、冷却器の下側には散水器から散水された冷却水を受ける図示しない受皿が設けられている。散水器には冷却水戻り管１０５が接続されており、受皿には冷却水供給管１０４が接続されている。ケーシングの上部にはファンが設置され、側面には通風用開口が設けられている。
【００１８】
熱交換器１０２は蓄熱部として、また冷却塔１０１は放熱部として、夫々作用する。冷却塔１０１内の冷却水は、循環ポンプ１０６によって、冷却供給管１０４を経由して熱交換器１０２に供給される。熱交換器１０２で熱交換された水は、冷却水戻り管１０５を経由して、冷却塔１０１に循環冷却水として戻される。このようにして、冷却塔１０１、冷却水供給管１０４、熱交換器１０２、及び、冷却水戻り管１０５は、冷却水循環系を構成している。この循環系に補給水を供給するために、補給水供給管１０７が、冷却塔１０１のケーシング内に差し込まれるように設置され、補給系を構成している。
【００１９】
循環系から冷却水をブロー排出するためのブロー排出系として、冷却水供給管１０４から分岐する枝管にブロー弁を設ける方法、或いは、受皿にブロー配管を設ける方法のいずれもが採用できる。本実施形態例では、後者の方法が採用されており、受皿にブロー配管１０８を接続し、このブロー配管１０８には、ブローポンプ１０９及びブロー弁１１０が対応して設けられる。
【００２０】
水処理装置１０３は、循環系に対して防食剤やスケール防止剤などの水処理薬剤を注入するために設置される。薬剤は、薬注ポンプ１１１によって、薬剤配管１１２を経由して冷却塔１０１に送られる。薬剤配管１１２は、冷却塔１０１のケーシング内に差し込まれるように設置されている。
【００２１】
冷却水供給管１０４からは、冷却水を引き抜くためのサンプリング配管１１３が分岐しており、このサンプリング配管１１３は、汚れ測定装置１２０のチューブ１２１と、腐食測定装置１３０の水槽とに接続されている。
【００２２】
腐食測定装置１３０は、後述するように、電気化学的ノイズ法を用いて循環冷却水に浸漬した金属電極間のカップリング電流、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズを測定し、この測定データから、腐食速度（腐食率）や腐食形態を求めるために利用される。測定結果は、制御装置１４０に入力され、制御装置１４０からは、ブロー弁１１０及び薬注ポンプ１１１に制御信号が出力される。例えば、循環冷却水による金属の腐食速度が大きくなったと判断されたときには、ブロー弁１１０を開放して循環冷却水をブロー排出すると共に補給水の補給を行い、且つ、薬注ポンプ１１１の作動を制御して、防食剤の薬注量を調節する。
【００２３】
汚れ測定装置１２０では、チューブ１２１内に循環冷却水を通し、チューブ１２１外側よりヒータ１２２によって加熱し、この加熱時の伝熱を測定することにより、汚れ係数を算出している。
【００２４】
汚れ測定装置１２０による測定結果は、同様に制御装置１４０に入力され、制御装置１４０からは、ブロー弁１１０及び薬注ポンプ１１１に対する制御信号が出力される。例えば、汚れ係数が大きく、スケールが析出しやすい水質と判断されたときには、ブロー弁１１０を開放して循環冷却水をブロー排出すると共に補給水の補給を行い、且つ、薬注ポンプ１１１の作動を制御して、スケール防止剤の薬注量を調節する。
【００２５】
図２は、図１に示した腐食測定装置１３０の詳細を示す。腐食測定装置１３０は、サンプリングされた冷却水１２を収容する水槽１１を備えており、循環冷却水は、図１のチューブ１２１から所定の流量で水槽１１内に導入される。また、水槽１１からは図示しない配管を経由して冷却水循環系に戻される。水槽１１内の冷却水１２中には、腐食測定対象となる金属表面と実質的に同じ材質を有する３個の測定電極、つまり、第１、第２及び第３の各電極２１、２２、２３が浸漬されている。各電極２１〜２３は、測定対象の金属表面と実質的に同じ腐食条件である同じ温度条件の下におかれる。
【００２６】
第１の電極２１及び第２の電極２２から成る第１の電極対の間には、内部抵抗がほぼゼロの電流測定回路、いわゆる無抵抗電流計（ｚｅｒｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｍｍｅｒｔｅｒ）２４が接続されている。また、第２の電極２２及び第３の電極２３から成る第２の電極対の間には、電極側に電気的な影響を与えないで信号電圧を測定できる、入力インピーダンスが非常に大きなアンプ回路であるバッファー回路２５が接続されている。
【００２７】
上記構成により、第１の電極２１及び第２の電極２２から成る第１の電極対の間には、双方の電極表面の腐食の進行程度に応じたカップリング電流（結合電流）が流れる。このカップリング電流は、無抵抗電流計２４によって測定され、信号処理回路３１で処理されて直流電流成分（Ｉｍｅａｎ）ａとしてコンピュータ７１に送られると共に、信号処理回路３２のフィルタ回路によって、その低周波数領域である１Ｈｚ程度以下の周波数領域の成分が抽出された後に所定の信号処理が行われる。
【００２８】
本実施形態例では、特に、カップリング電流を信号処理回路３２内のバンドパスフィルタ回路で濾波することによって、カップリング電流の内の０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の信号成分が抽出され、これに所定の信号処理を行うことにより、電気化学的電流ノイズ（Ｉｎ）ｂが得られる。得られた電気化学的電流ノイズｂも、コンピュータ７１のデータ記憶部７２に時系列で蓄積される。また、これに代えて、電気化学的電流ノイズｂは、コンピュータ７１に取り込まれたカップリング電流の直流成分ａ（Ｉｍｅａｎ）に所定の演算処理を行って、その標準偏差を求めることによっても同様に得られる。
【００２９】
第２の電極２２及び第３の電極２３から成る第２の電極対の間の電位差は、バッファー回路２５によって測定され、この電位差から、信号処理回路３３内のフィルタ回路によって１Ｈｚ程度以下の周波数成分が抽出される。本実施形態例では、特にバンドパスフィルタ回路を利用して、０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の電位差変動を抽出し、これを信号処理することによって、電気化学的電位ノイズｃ（Ｖｎ）を得る。電気化学的電位ノイズｃは、コンピュータ７１のデータ記憶部７２に時系列で蓄積される。なお、これに代えて、電気化学的電位ノイズｃは、電位差を直接にコンピュータ７１に取り込んで所定の演算処理を行って、その標準偏差を求めることによっても同様に得られる。
【００３０】
図３（ａ）及び（ｂ）は、上記実施形態例における、カップリング電流の直流成分（Ｉｍｅａｎ）ａ、電気化学的電流ノイズｂ（Ｉｎ）を求める演算回路３１、３２、及び、電気化学的電位ノイズｃ（Ｖｎ）を求める演算回路３３の構成を夫々示している。これら演算回路３１〜３３は、各データをアナログ的に処理する一例である。
【００３１】
図３（ａ）において、第１の電極２１及び第２の電極２２から成る第１の電極対の間の電流（電流信号）は、無抵抗電流計２４によってカップリング電流として測定される。カップリング電流は、信号処理回路３１に入力され、まず、図示しないＲＭＳ処理回路部分、ＤＣコンバータ部分、及び、対数変換回路部分を内蔵する対数コンバータ４１に入力される。対数コンバータ４１では、そのＲＭＳ処理回路部分で、カップリング電流の２乗平均が求められ、次いで、ＤＣコンバータ部分でその２乗平均が直流に変換され、次いで、対数変換回路部分で対数に変換される。対数コンバータ４１の出力は、Ａ／Ｄコンバータ４２に送られ、ここでデジタル信号に変換されて、カップリング電流の直流成分ａ（Ｉｍｅａｎ）としてコンピュータ７１に入力される。
【００３２】
無抵抗電流計２４によって測定されたカップリング電流は、更に、信号処理回路３２のバンドパスフィルタ回路５１にも入力されており、０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の成分が抽出された上で、先の対数コンバータ４１と同様な構成を有する対数コンバータ５２に入力されて、所定の信号処理及び対数変換が行われ、さらに、Ａ／Ｄコンバータ５３によってデジタル信号に変換された後に、電気化学的電流ノイズ（Ｉｎ）ｂとしてコンピュータ７１に入力される。
【００３３】
第２の電極２２及び第３の電極２３から成る第２の電極対の間の電位差（電圧信号）は、図３（ｂ）に示したように、バッファー回路２５によって測定され、信号処理回路３３内のバンドパスフィルタ回路６１によって０．０１〜１Ｈｚ程度の周波数帯域の成分が抽出された上で、先の対数コンバータ４１、５２の構成と同様な構成を有する対数コンバータ６２に入力される。対数コンバータ６２によって所定の信号処理及び対数変換が行われ、さらに、Ａ／Ｄコンバータ６３によってデジタル信号に変換された後に、電気化学的電位ノイズ（Ｖｎ）ｃとしてコンピュータ７１に入力される。
【００３４】
図３（ａ）及び（ｂ）の信号処理回路に代えて、デジタル処理を行う回路構成を採用することもでき、このようなデジタル回路構成によっても同様な信号が得られる。
【００３５】
図２において、水槽１１内の冷却水１２中には、更に、金属細片２０が浸漬されている。金属細片２０は、腐食を測定する対象である循環水冷却系内の金属表面と同一材質の金属片から成り、水槽１１内の冷却水１２中に一定時間浸漬した後に取り出される。腐食による金属細片２０の肉厚の減量（ｍｍ）が測定され、その測定データは、入力装置２６によって入力され、コンピュータ７１の記憶装置７２内に腐食度ｄとして蓄積される。
【００３６】
コンピュータ７１では、データ記憶部７２に蓄積されている各測定データ、つまり、カップリング電流ａ（Ｉｍｅａｎ）、電気化学的電流ノイズｂ（Ｉｎ）、電気化学的電位ノイズｃ（Ｖｎ）、及び、腐食度ｄから成る測定データに基づいて、下記式（１）、（２）、（３）を利用し、対応する演算手段７３、７４、７５によって、各腐食係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が算出される。
【００３７】
第１の腐食係数Ｋ１の算出：Ｃｎ＝Ｋ１・ΣＩｍｅａｎを利用して
Ｋ１＝Ｃｎ／ΣＩｍｅａｎ −−−−−−−−−−−−（１）
からＫ１を算出する。ここで、Ｃｎは、腐食液１２中に金属細片２０を所定時間浸漬した後の腐食度（ｍｍ）ｄを示し、ΣＩｍｅａｎは、腐食度Ｃｎに対応した所定時間内における電流Ｉｍｅａｎの蓄積量（クーロン）を示す。
【００３８】
第２の腐食係数Ｋ２の算出：Ｃｎ＝Ｋ２／ΣＲｎ＝Ｋ２・ΣＩｎ／Ｖｎを利用して
Ｋ２＝Ｃｎ／Σ（Ｉｎ／Ｖｎ） −−−−−−−−−−−−（２）
からＫ２を算出する。ここで、Ｒｎは電気化学的抵抗ノイズ（Ω・秒）であり、Σ（Ｉｎ／Ｖｎ）は、腐食度Ｃｎに対応した所定時間内におけるＩｎ（電気化学的電流ノイズｂ）／Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の蓄積量（クーロン／ボルト）を示す。
【００３９】
第３の腐食係数Ｋ３の算出：Ｃｎ＝√（Ｋ３・ΣＩｎ・ΣＩｍｅａｎ／ΣＶｎ）を利用して
Ｋ３＝Ｃｎ ２／（ΣＩｎ・ΣＩｍｅａｎ／ΣＶｎ） −−−−−−−−（３）
からＫ３を算出する。ここで、ΣＩｎ、ΣＩｍｅａｎ、及び、ΣＶｎは夫々、腐食度Ｃｎに対応した所定時間内におけるＩｎ（電気化学的電流ノイズｂ）の蓄積量（クーロン）、Ｉｍｅａｎ（カップリング電流ａ）の蓄積量（クーロン）、及び、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の蓄積量（ボルト・秒）を示す。
【００４０】
次に、算出した各腐食係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を用い、特定の時間周期毎に測定したＩｍｅａｎ（カップリング電流ａ）と、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）、及び、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の各測定データに基づいて、下記式（４）、（５）、（６）を利用し、対応する演算手段７６、７７、７８によって、各腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（ｍｍ／年）が算出される。
【００４１】
第１の腐食速度Ｃ１の算出：
Ｃ１＝Ｋ１・Ｉｍｅａｎ −−−−−−−−−−−−（４）
【００４２】
第２の腐食速度Ｃ２の算出：
Ｃ２＝Ｋ２・Ｉｎ／Ｖｎ −−−−−−−−−−−（５）
【００４３】
第３の腐食速度Ｃ３の算出：
Ｃ３＝√（Ｋ３・Ｉｎ・Ｉｍｅａｎ／Ｖｎ −−−−−（６）
【００４４】
引き続き、上記で算出した各腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（ｍｍ／年）を、演算手段７９によって算術平均し、この値Ｃ４を平均腐食速度とする。
【００４５】
平均腐食速度Ｃ４の算出：
Ｃ４＝（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）／３ −−−−−−−（７）
【００４６】
上記のようにして得られた各腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及び、平均腐食速度Ｃ４の推移は、ＣＲＴ１３の画面上に出力され、或いは、プリンタ１４によるプリントアウトとして出力表示される。同様に、腐食速度の瞬時値や、それを時系列で表すトレンドの推移についても出力表示させることが出来る。
【００４７】
上記に代えて、腐食速度Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の出力に加えて、Ｉｍｅａｎ（カップリング電流ａ）と、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）、及び、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の各測定データの瞬時値や、それを時系列で表したトレンドの推移や、その累積値なども夫々個別に、或いは、相互に関連付けて表示させることもできる。
【００４８】
図４は、本発明の第２の実施形態例の方法を実施する腐食度測定装置を示すブロック図である。本実施形態例における腐食度測定装置１３０Ａは、図２のコンピュータ７１外部で行われる腐食の有無の判断に代えて、腐食の有無等の判断自体をコンピュータ７１Ａ内部で行う。水槽１１内の電極等の構成及び各演算部等の構成は、コンピュータ内部の構成を除いて、先の実施形態例の構成と同様である。コンピュータ７１Ａの内部には、図２に示したと同様なデータを記憶するデータ記憶部７２と、信号処理部を構成する第１の処理部８１〜８４、及び、第２の処理部９１〜９７とが示されている。各信号処理部内における演算部及び判断部には、対応する処理内容が流れ記号形式で示してある。
【００４９】
本実施形態例では、第１の処理部８１〜８４において、データ記憶部７２から得られるデータに基づいて、カップリング電流ａ（Ｉｍｅａｎ）と電気化学的電流ノイズｂ（Ｉｎ）とを対応させ腐食の程度を把握する。この場合、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）／Ｉｍｅａｎ（カップリング電流ａ）の比をＩｎ／Ｉｍｅａｎ比較部８１において演算し、腐食の形態を次の４形態に分け、対応する判定部８２〜８３で判定する。
【００５０】
全面腐食 ：０．００１＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ＜０．０１
混合腐食 ：０．０１＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ＜０．１
局所（部分）腐食 ：０．１＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ＜１．０
ピッチング（孔状腐食）：１．０＜Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ
【００５１】
全面腐食の判断は判定部８２で、混合腐食及び局所腐食の判断は判定部８３で、また、ピッチングの判断は判定部８４で夫々行い、対応する警報が出力される。このように、第１の処理部８１〜８４では、Ｉｎ／Ｉｍｅａｎの比を求め、その瞬時値から腐食の発生を判断する。或いは、これに代えて、Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ比較部８１で得られた比の瞬時値を時系列で表したトレンドの推移を判断することにより、腐食の形態の推移を把握することも出来る。局所腐食においては、全面腐食での腐食速度又は腐食度のような定量的な判断のみでは十分でなく、その腐食の形態を判断することが重要になる。
【００５２】
第２の処理部９１〜９７では、以下に述べるように、Ｉｎ（電気化学的電流ノイズｂ）、及び／又は、Ｖｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の信号波形を解析し、腐食の形態判断が行われる。特に、局部腐食については、各ノイズ信号の測定データにおいて、低周波ノイズ成分が増加してくることから、この低周波ノイズ成分のピーク波形信号を解析して局部腐食の形態を判断する。
【００５３】
上記形態判断は、以下の態様で行われる。
（ａ）ノイズ信号のピーク高さ／ピーク幅の比の大小を比較して判断する。
（ｂ）ノイズ信号のピーク繰返し周期の大小を比較して判断する。
（ｃ）ノイズ信号の低周波数ピーク成分数の大小を比較して判断する。
【００５４】
先ず、データ記憶部７２から抽出したＩｎ（電気化学的電流ノイズｂ）又はＶｎ（電気化学的電位ノイズｃ）の信号のピーク波形を、ノイズピーク波形解析部９１によって解析する。引続き、解析された信号のピーク高さ／ピーク幅の比を高さ／幅比較部９２によって求める。更に、繰返し周期検出部９３によって、ノイズピークの繰返し周期が検出されると共に、低周波数成分検出部９４によって、ノイズピークの内で０．０１〜１Ｈｚの範囲の低周波成分のピーク数（低周波数成分ピーク数）が検出される。各比較部９２及び検出部９３、９４によって求められた結果を、次の３通りに区別することで、対応する判定部９５〜９７において、腐食形態が判定され、その旨が出力される。
【００５５】
（イ）ピーク高さ／ピーク幅の比が小で、且つ、ピーク繰返し周期及び低周波数成分ピーク数の少なくとも一方が小さいときには、全面腐食判定部９５により、全面腐食と判定される。
【００５６】
（ロ）ピーク高さ／ピーク幅の比が大で、且つ、ピーク繰返し周期及び低周波数成分ピーク数の少なくとも一方が大きいときには、応力腐食割れ判定部９６により、応力腐食割れと判定される。。
【００５７】
（ハ）上記（イ）及び（ロ）の中間領域のときには、ピッチング判定部９７でピッチングと判定される。
【００５８】
上記判定結果は、ＣＲＴ１３やプリンタ１４に表示される。また、上記に代えて、前記比の瞬時値や、それを時系列で表したトレンドをＣＲＴ１３上に表示し、或いは、プリンタ１４でプリントアウトして、その推移を観察して腐食形態を把握してもよい。
【００５９】
上記判断基準に用いる数値については、予め、既知の水質を有する循環冷却水中で、全面腐食、応力腐食割れ又はピッチングを生起した標準金属から成る試料試験片についてのデータを取得し、各チェック項目についての判断基準値を求めることが好ましい。
【００６０】
上記にようにして得られた電極の腐食の有無や程度の判定に基づいて、循環冷却水の水質が判断され、これに基づいて、循環水冷却系に対するブロー排出量及び防食剤の注入量の調節が可能となる。
【００６１】
上記のように、本実施形態例の水質管理方法では、冷却塔における循環冷却水の水質管理において、腐食性因子の把握に基づく循環冷却水系の金属材料の防食管理と、スケール付着等に関する汚れ係数の把握に基づく熱交換材料へのスケール防止管理との双方を可能とするものである。
【００６２】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の循環冷却水の水質管理方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、冷却塔における循環冷却水の水質が定量的に把握でき、ブロー排出量及び薬剤注入量の制御を定量的に行うことが出来る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例の循環冷却水の水質管理方法を実施する冷却水循環系の系統図。
【図２】図１の冷却水循環系における腐食度測定装置の構成を示すブロック図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図２の腐食度測定装置の信号処理回路の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第２の実施形態例の循環冷却水の水質管理方法を実施する腐食度測定装置の信号処理回路の構成及び処理を示す模式的ブロック図。
【符号の説明】
１０１ 冷却塔
１０２ 熱交換器
１０３ 水処理装置
１０４ 冷却水供給管
１０５ 冷却水戻り管
１０６ 循環ポンプ
１０７ 補給水供給管
１０８ ブロー配管
１０９ ブローポンプ
１１０ ブロー弁
１１１ 薬注ポンプ
１１２ 薬剤配管
１１３ サンプリング配管
１２０ 汚れ測定装置
１２１ チューブ
１２２ ヒータ
１３０、１３０Ａ 腐食度測定装置
１４０ 制御装置
１１ 水槽
１２ 冷却水
１３ ＣＲＴ
１４ プリンタ
２０ 金属細片
２１、２２、２３ 電極
２４ 無抵抗電流計
２５ バッファ回路
２６ 入力装置
３１、３２、３３ 信号処理回路
４１ 対数コンバータ
４２ Ａ／Ｄコンバータ
５１ バンドパスフィルタ
５２ 対数コンバータ
５３ Ａ／Ｄコンバータ
６１ バンドパスフィルタ
６２ 対数コンバータ
６３ Ａ／Ｄコンバータ
７１ コンピュータ
７２ データ記憶部
７３〜７９ 演算手段
８１ Ｉｎ／Ｉｍｅａｎ比較部
８２〜８４ 判定部
９１ ノイズピーク解析部
９２ ピーク高さ／幅比較部
９３ 繰返し周期検出部
９４ 低周波数成分ピーク数検出部
９５〜９７ 判定部
Claims (4)
- ブロー排出装置及び水処理薬剤注入装置を備えた冷却水循環系における循環冷却水の水質管理方法において、
循環冷却水の一部をサンプリングし、該サンプリングした冷却水に浸漬した１対の金属電極間のカップリング電流及び電気化学的電流ノイズを測定し、該測定されたデータに基づいて循環冷却水の水質を判定し、該判定結果に基づいて、ブロー排出装置による循環冷却水の排出量及び／又は水処理薬剤注入装置による薬剤注入量を制御することを特徴とする、循環冷却水の水質管理方法。 - 前記サンプリングした冷却水に浸漬した、少なくとも一方が別の金属電極から成る１対の金属電極間の電気化学的電位ノイズを更に測定し、前記測定されたカップリング電流、電気化学的電流ノイズ及び電気化学的電位ノイズに基づいて前記冷却水の水質を判定する、請求項１に記載の循環冷却水の水質管理方法。
- 更に、前記サンプリングした冷却水に浸漬した金属材料の腐食度を測定する、請求項１又は２に記載の循環冷却水の水質管理方法。
- 前記薬剤が防食剤である、請求項１乃至３の何れか一に記載の循環冷却水の水質管理方法。
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