電廠在線化學(xué)儀表維護(hù)方法的研究

王 飛田新晶于 洋

（1華電電力科學(xué)研究院東北分院 遼寧沈陽(yáng) 110000 2天津華電福源熱電有限公司 天津 301700 3華能長(zhǎng)春熱電廠 吉林長(zhǎng)春 130000）

引言

隨著高參數(shù)機(jī)組不斷投入商業(yè)運(yùn)行，對(duì)水汽質(zhì)量的要求不斷提高。手工取樣分析由于干擾因素多和對(duì)純水測(cè)量的偏差大等原因，已經(jīng)不可避免地被在線化學(xué)儀表所取代。在線化學(xué)儀表在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但前提條件是必須維護(hù)好在線化學(xué)儀表。那么電廠如何利用現(xiàn)有條件維護(hù)好在線化學(xué)儀表呢？本文按照DL/T677-2009《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》的要求，調(diào)研北方8家電廠（包括北京、天津、包頭、丹東、鐵嶺、阜新、哈爾濱、卓資）在線儀表維護(hù)的情況，以電廠中水汽系統(tǒng)常見的電導(dǎo)率表、pH表、溶解氧表為例對(duì)儀表維護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，并提出建議和意見。

1 （氫）電導(dǎo)率表的維護(hù)

（氫）電導(dǎo)率表是水汽系統(tǒng)中最常用的在線化學(xué)儀表。水汽系統(tǒng)配置的（氫）電導(dǎo)率表占總數(shù)的35%以上，超臨界及以上機(jī)組占比更高。所以（氫）電導(dǎo)率表也是化學(xué)水汽監(jiān)督的關(guān)鍵點(diǎn)。

1.1 （氫）電導(dǎo)率表維護(hù)現(xiàn)狀

在被調(diào)研的8家電廠中，各電廠的維護(hù)狀況比較一致。維護(hù)工作主要是根據(jù)實(shí)際測(cè)量情況更換儀表電極，氫電導(dǎo)率表的陽(yáng)離子交換柱樹脂失效后更換樹脂，被調(diào)研的8家電廠全沒有按照DL/T677-2009導(dǎo)則的要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)，基本處于“免維護(hù)”狀態(tài)。按照DL/T677-2009導(dǎo)則要求的檢驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)誤差來(lái)源的分析結(jié)果見表1。

表1 （氫）電導(dǎo)率表誤差來(lái)源分析統(tǒng)計(jì)表

1.2 （氫）電導(dǎo)率表維護(hù)的問(wèn)題分析

從表1的調(diào)研結(jié)果可以看出，（氫）電導(dǎo)率表檢驗(yàn)合格率較低，其中A廠最好，合格率達(dá)到25%，G廠最差，合格率為0%，整體維護(hù)情況較差。我們通過(guò)統(tǒng)計(jì)誤差來(lái)源各個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行問(wèn)題分析：

（1）（氫）電導(dǎo)率表整機(jī)工作誤差的情況。由于手工取樣測(cè)量（氫）電導(dǎo)率，取樣過(guò)程中水樣會(huì)迅速吸收空氣中的二氧化碳，使水樣的電導(dǎo)率增加，而水汽系統(tǒng)汽水品質(zhì)的（氫）電導(dǎo)率一般在0.1μS/cm左右，因此，缺少有效的比對(duì)方法是（氫）電導(dǎo)率表準(zhǔn)確率低的主要原因。

（2）溫度測(cè)量誤差、溫度補(bǔ)償設(shè)置和電極常數(shù)設(shè)置的情況。溶液的電導(dǎo)率與溫度密切相關(guān)，溫度發(fā)生變化時(shí)，電解質(zhì)的電離度、溶解度、離子遷移度、溶液粘度等都會(huì)發(fā)生變化，電導(dǎo)率隨之發(fā)生變化。一般溫度升高，電導(dǎo)率增大。目前電導(dǎo)率表大多具有溫度補(bǔ)償功能，以克服溫度的影響。但是溫度測(cè)量偏差大，溫度補(bǔ)償設(shè)置錯(cuò)誤，在線電導(dǎo)率表的溫度補(bǔ)償功能就起不到應(yīng)有的作用。電極常數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤主要是在更換儀表電極時(shí)，未按照新電極的常數(shù)進(jìn)行更改儀表參數(shù)。

（3）交換柱附加誤差的情況。在被調(diào)研的電廠中有6家電廠的合格率為0%。不合格的原因是采用浸泡法對(duì)陽(yáng)離子交換柱樹脂進(jìn)行再生。所以當(dāng)達(dá)到樹脂反應(yīng)平衡時(shí)，不再向樹脂再生的反應(yīng)方向進(jìn)行，樹脂再生度不到60%。失效的樹脂主要以氨型為主，當(dāng)使用這種方式再生的樹脂是，持續(xù)釋放氨離子，同樣數(shù)量的氨離子比氫離子對(duì)電導(dǎo)率的貢獻(xiàn)度低，使儀表測(cè)量的結(jié)果偏小，影響氫電導(dǎo)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（4）二次儀表引用誤差和溫度補(bǔ)償附加誤差的情況。二次儀表引用誤差和溫度補(bǔ)償附加誤差也是儀表測(cè)量不準(zhǔn)確的重要來(lái)源之一。在被調(diào)研的電廠中二次儀表引用誤差合格率最低值為14.5%，最高值為88.9%。合格率較高的F、G、H廠中均是新投產(chǎn)的機(jī)組，二次儀表處于相對(duì)較好的狀態(tài)。溫度補(bǔ)償附加誤差是電導(dǎo)率表檢驗(yàn)中最好的項(xiàng)目，但對(duì)著儀表使用時(shí)間的增加，也會(huì)存在一定的偏差。

1.3 （氫）電導(dǎo)率表維護(hù)的建議

電導(dǎo)率表在電廠維護(hù)工作中存在二次儀表引用誤差、溫度測(cè)量誤差、交換柱附加誤差等問(wèn)題，所以我們針對(duì)問(wèn)題提出以下處理方法：

（1）選配具有流通池可以模擬在線儀表工作狀態(tài)的便攜電導(dǎo)率表進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)。在測(cè)量直接電導(dǎo)率時(shí)我們可以從手工取樣取水進(jìn)行測(cè)量；在測(cè)量氫電導(dǎo)率時(shí)可以從在線電導(dǎo)率表排水處取樣測(cè)量，但排水水樣可能帶有氣泡，所以推薦自制一個(gè)陽(yáng)離子交換柱在手工取樣口進(jìn)行測(cè)量。

（2）購(gòu)買測(cè)量精度為0.1℃的溫度計(jì)定期進(jìn)行溫度測(cè)量比對(duì)和修正。按照氫電導(dǎo)率表的溫度補(bǔ)償方式設(shè)為HCl、爐水直接電導(dǎo)率表的溫度補(bǔ)償方式設(shè)為Coef 2%的原則設(shè)置儀表溫度補(bǔ)償方式。正規(guī)渠道購(gòu)買合格的電極，在更換儀表電極時(shí)，按照新電極的常數(shù)進(jìn)行更改儀表電極常數(shù)設(shè)置，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（3）D廠和H廠交換柱附加誤差合格率是100%。這是因?yàn)镈廠采購(gòu)了動(dòng)態(tài)再生裝置對(duì)陽(yáng)樹脂進(jìn)行再生，提高樹脂再生度；H廠則是采購(gòu)再生好的變色樹脂進(jìn)行定期更換，失效樹脂由廠家進(jìn)行回收處理。所以我們也建議采用D廠和H廠的方法進(jìn)行處理。

（4）配置必要的維護(hù)設(shè)備（如精度優(yōu)于0.1級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)交流電阻箱、直流電阻箱、二次儀表電容模擬電路箱等）對(duì)二次儀表引用誤差和溫度補(bǔ)償附加誤差進(jìn)行定期校準(zhǔn)工作。每年對(duì)維護(hù)設(shè)備進(jìn)行定期檢定。

2 pH表的維護(hù)

為了防止水汽系統(tǒng)金屬材質(zhì)的腐蝕，電廠采用加氨調(diào)節(jié)水的pH值，以達(dá)到防止系統(tǒng)金屬腐蝕的作用。這就要求將pH值控制在嚴(yán)格的范圍內(nèi)，而嚴(yán)格控制pH值的前提是準(zhǔn)確測(cè)量水樣pH值。

2.1 pH表維護(hù)現(xiàn)狀

下面是我們調(diào)研的8家電廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，詳見表2。

表2 pH表誤差來(lái)源分析統(tǒng)計(jì)表

2.2 pH表維護(hù)的問(wèn)題分析

從表2的調(diào)研結(jié)果可以看出，pH表的整體狀況好于電導(dǎo)率表，并且通過(guò)正確的校驗(yàn)方法可以提高在線pH表的準(zhǔn)確度。從校驗(yàn)的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)一下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）采用手工分析的方法比對(duì)在線pH表。這種現(xiàn)象也是目前各個(gè)電廠普遍采用的方法。由于手工取樣過(guò)程中水樣會(huì)迅速吸收空氣中的二氧化碳，使水樣的pH值降低，因此，手工取樣無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量純水（凝結(jié)水、給水、爐水等）的pH值，也就起不到比對(duì)的作用。

（2）溫度測(cè)量誤差、溫度補(bǔ)償附加誤差、輸入阻抗示值誤差的影響。這三個(gè)項(xiàng)目也是電廠維護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，8家電廠均未開展這些方面的檢驗(yàn)工作。雖然在合格率方面反應(yīng)出的數(shù)據(jù)相對(duì)較高，但是儀表隨著使用時(shí)間增加也會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。

2.3 在線pH表維護(hù)的建議

針對(duì)2.2中發(fā)現(xiàn)的在線pH表維護(hù)的問(wèn)題，我們提出以下解決方法：

（1）選配具有流通池可以模擬在線儀表工作狀態(tài)的便攜pH率表進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)。對(duì)于有精處理高速混床的機(jī)組，也可以使用具有流動(dòng)分析功能的電導(dǎo)率表測(cè)量電導(dǎo)率值，然后按照公式pH=8.57+LOG(SC)（其中SC為直接電導(dǎo)率值）換算出pH值進(jìn)行比對(duì)。

（2）定期對(duì)在線pH表的溫度測(cè)量誤差、溫度補(bǔ)償附加誤差、輸入阻抗示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)工作，需要的儀器主要有：精度優(yōu)于0.01級(jí)輸出電壓不小于1V的高勢(shì)能高電阻電位差計(jì)、精度優(yōu)于0.1級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱、最小分度為0.1℃的溫度計(jì)。

3 溶解氧表的維護(hù)

無(wú)論是全揮發(fā)處理機(jī)組，還是加氧處理的機(jī)組，都需要控制給水的溶解氧至適合的范圍，從而起到防腐作用。所以，準(zhǔn)確測(cè)量溶解氧具有重要意義。

3.1 溶解氧表維護(hù)現(xiàn)狀

下面是我們調(diào)研的8家電廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，詳見表2。

3.2 溶解氧表維護(hù)的問(wèn)題分析

溶解氧表存在的問(wèn)題主要是以下幾個(gè)方面：

（1）空氣校準(zhǔn)產(chǎn)生的誤差。目前8家電廠全部采用空氣校準(zhǔn)的方法進(jìn)行溶解氧表的校準(zhǔn)工作。但是空校時(shí)飽和溶解氧的濃度一般在7800~8300μg/L，在水汽系統(tǒng)實(shí)際測(cè)量的溶解氧濃度一般為20μg/L以上，甚至更低，二者相差2~3數(shù)量級(jí)，所以空氣校準(zhǔn)并不能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（2）電極氧膜更換不及時(shí)電解液不足帶來(lái)的誤差。電極氧膜表面滋生細(xì)菌、氧膜破損、氧膜在更換時(shí)有氣泡，電解液不足等現(xiàn)象都會(huì)影響溶解氧測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.3 溶解氧表維護(hù)的建議

溶解氧表維護(hù)的建議主要有以下幾點(diǎn)：

（1）在進(jìn)行空氣校準(zhǔn)時(shí)，8家電廠全部才有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓進(jìn)行校準(zhǔn)。由于各個(gè)電廠所處的地理位置不同，當(dāng)?shù)氐臍鈮褐狄膊煌栽谶M(jìn)行校準(zhǔn)工作時(shí)，應(yīng)查詢當(dāng)?shù)貧鈮褐颠M(jìn)行校準(zhǔn)工作。然后使用便攜溶解氧表與在線溶解氧表進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)工作。

（2）在維護(hù)溶解氧表時(shí)，定期更換電極氧膜、定期更換和補(bǔ)充電解液、定期檢查管路是否泄漏等也是提高準(zhǔn)確率的有效手段。

表3 溶解氧表合格率統(tǒng)計(jì)表

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)8家電廠的調(diào)研，電導(dǎo)率表、pH表、溶解氧表維護(hù)可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）配備適合的維護(hù)設(shè)備（具有流通池可以模擬在線儀表工作狀態(tài)的便攜電導(dǎo)率表和便攜pH表、便攜溶解氧表、最小分度為0.1℃的溫度計(jì)、精度優(yōu)于0.1級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)交流電阻箱、直流電阻箱、二次儀表電容模擬電路箱、精度優(yōu)于0.01級(jí)輸出電壓不小于1V的高勢(shì)能高電阻電位差計(jì)等）定期開展儀表檢驗(yàn)工作。

（2）對(duì)維護(hù)設(shè)備定期進(jìn)行檢定工作，保證設(shè)備準(zhǔn)確、可靠。

（3）采用動(dòng)態(tài)再生方式對(duì)氫電導(dǎo)率表所用的陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行再生，也可以采購(gòu)再生度＞98%的變色陽(yáng)樹脂。

（4）將在線儀表樣水溫度調(diào)整到25±2℃的范圍內(nèi)，對(duì)pH表、氫電導(dǎo)率表等設(shè)置正確的溫度補(bǔ)償方式。

（5）根據(jù)儀表檢驗(yàn)的結(jié)果制定在線化學(xué)儀表備件購(gòu)置計(jì)劃，以便及時(shí)更換失準(zhǔn)儀表電極或其他零部件。

（6）在線化學(xué)儀表維護(hù)校驗(yàn)人員應(yīng)參加電力行業(yè)相應(yīng)培訓(xùn)，并取得上崗證，熟悉和掌握儀表維護(hù)方法。

此外，在水汽系統(tǒng)中，在線磷表和硅表都是采用基準(zhǔn)物質(zhì)檢驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性。在線鈉表主要用于測(cè)量凝結(jié)水和蒸汽，它的工作原理和維護(hù)方法與溶解氧表相似。這些在線儀表不做詳細(xì)論述。

結(jié)語(yǔ)

電廠水汽系統(tǒng)的化學(xué)監(jiān)督是保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。在線化學(xué)儀表作為水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督的“眼睛”，對(duì)發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能降耗具有重要的意義。做好在線化學(xué)儀表的日常維護(hù)和定期校驗(yàn)工作，提高在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性，才能保證化學(xué)監(jiān)督質(zhì)量。