火電廠在線化學儀表誤差原因分析及改進措施

袁 浩，李 凡，王春霞

（華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

在火力發電廠中，水汽品質惡化對熱力設備的影響是長期慢性的，一般不會造成短期事故，但長期積累后會造成設備異常或爆管。因此，需要使用在線化學儀表對水汽品質進行連續監測。在線化學儀表是火電廠監督熱力設備水汽系統的“眼睛”，能夠長期連續監控水質，反映設備的運行狀況，常用的幾種儀表是在線電導率表、pH表、鈉表、溶解氧表[1]。實際生產中，上述幾種在線化學儀表容易出現較大誤差，導致對熱力設備水汽系統的化學監督不到位，若長期運行不僅造成汽輪機積鹽和鍋爐管內壁結垢降低效率，還會造成熱力設備腐蝕影響機組安全。本文通過對8家火電企業388臺在線化學儀表準確性的檢驗，分析總結了火電廠4種在線化學儀表誤差超標的主要原因，并提出了改進措施[2]。

1 4種在線化學儀表現狀

1.1 在線化學儀表準確率

華電電力科學研究院有限公司依據《發電廠在線化學儀表檢驗規程》DL/T 677—2018，采用YHJV型移動式在線化學儀表檢驗裝置對8家火力發電企業精處理系統與水汽取樣間的在線電導率表、pH表、鈉表、溶解氧表共388臺進行了在線檢驗，4種儀表的準確率如圖1所示。

圖1 4種在線化學儀表的數量與準確率

如圖1所示，8家火力發電企業精處理系統與汽水取樣間的在線化學儀表共388臺，其中氫電導率表與直接電導率表共210臺，準確率為44.78%；在線pH表共81臺，準確率為29.63%；在線溶解氧表共52臺，準確率為36.54%；在線鈉表共45臺，準確率為46.67%。4種在線化學儀表的準確率都比較低。

1.2 管理維護方式

在8家電廠中，5家電廠的在線化學儀表由本廠熱控維護班負責定期維護，2臺機組的電廠一般安排1名維護人員，2臺機組以上的電廠一般安排2名維護人員，維護人員仍需承擔熱控班其他工作事項。其余3家電廠采用外委的管理模式，將全廠在線化學儀表委托給維護公司由其派人常駐電廠負責儀表的維護工作，派駐人員數量同樣根據機組數量而定，一般為1～2人。8家電廠在線化學儀表準確率如圖2所示。

圖2 各電廠在線化學儀表準確率

如圖2所示，編號1～5的電廠采用熱工班負責維護在線化學儀表的方式，編號6～8的電廠采用外委方式進行維護。各電廠在線化學儀表準確率偏低，《火力發電廠水汽化學監督導則》DL/T 246—2015中要求火電企業在線化學儀表準確率不低于96%，華電電力科學研究院有限公司檢驗的8家火電企業在線化學儀表準確率均未達標。采用2種維護方式的電廠，其在線化學儀表準確率區別不大，由本廠熱工班負責維護的5家電廠其儀表平均準確率為43.96%，由外委單位負責維護的3家電廠其在線化學儀表平均準確率為35.93%。

2 在線化學儀表誤差超標原因分析及改進建議

2.1 電導率表誤差原因分析及建議

對210臺在線氫電導率表與直接電導率表進行了整機誤差檢驗，準確率為44.78%。經過對儀表的校驗比對，產生誤差的主要原因有以下幾點：一是未正確設置電極常數。電極常數是電導電極間距與其有效面積之比，它對儀表顯示數值有較大影響，通常情況下不需要調整，但在多數電廠發現電導率表表頭中設置的電極常數與電極自帶常數不一致，調整后儀表可恢復合格。二是氫電導率表樹脂失效。樹脂失效后水中大部分離子無法被吸附，導致電導率表測量不準確。三是氫電導率表樹脂再生度低。8家電廠均采用浸泡法對樹脂進行再生，該方法會導致樹脂再生度低，當水樣流經未完全再生的樹脂時，部分陽離子與置換出的氫離子形成混合物，因水樣中陽離子的極限摩爾電導率遠小于氫離子極限摩爾電導率，將使得測量值出現較大誤差[3]。在維護中，對在線電導率表應首先檢驗電極常數設置是否正確，其次應定期更換樹脂避免樹脂失效造成儀表讀數偏大，失效的樹脂可采用流動再生法以提高其再生度。

2.2 pH表誤差原因分析及建議

對81臺在線pH表進行了整機誤差檢驗，準確率為29.63%。經過對儀表的校驗比對，產生誤差的主要原因有2個：一是水樣溫度超標。pH表電極的膜材料、內充液、內外參比電極均會受到溫度變化的影響，且pH表的測量原理可以用能斯特公式表示，溫度能直接影響能斯特溫度系數斜率導致測量值出現偏差。二是溫度補償方式的設置有誤。對于大多數在線pH表都存在如含鹽水、加氨水等幾種溫度補償方式用于檢測不同水質，雖然采用錯誤的補償方式對數值影響不大，但根據《發電廠在線化學儀表檢驗規程》DL/T 677—2018的要求，在線pH表誤差需控制在0.05以內，儀表數值微小的變化有可能決定在線儀表的準確性是否合格[4]。針對這2個原因，各電廠應確保取樣系統的恒溫裝置正常運行，控制水樣溫度在（25±2）℃以內，并將表頭的補償方式設置正確。

2.3 溶解氧表誤差原因分析及建議

對52臺在線溶解氧表進行了整機誤差檢驗，準確率為36.54%。在實際生產中使溶解氧表產生誤差的原因有2個：一是氧膜表面受到污染。氧膜是溶解氧表的零部件之一，處于傳感器前端與水樣直接接觸，氧膜受污染后會影響溶解氧傳感器陰極的表面積，而溶解氧表的原理公式中溶解氧濃度與傳感器陰極表面積成正比。二是陽極老化。長期運行后陽極生成的氯化銀沉淀增加，會與內充液氫氧化鉀反應并轉化成氧化銀沉淀吸附在電極表面，電極的極化電阻增大從而造成測量誤差[5]。對于在線溶解氧表，應保持流通池清潔，避免管路中水垢、細菌對儀表的影響，必要時應更換氧膜或新電極。

2.4 鈉表誤差原因分析及建議

對45臺在線鈉表進行了整機誤差檢驗，準確率為46.67%。在4種在線化學儀表中，鈉表的結構最為復雜，合格率也較低。鈉表在檢測水樣鈉含量時，通常需對水樣添加堿化劑二異丙胺來降低氫離子對測量的影響，因堿化劑失效導致pH值低于儀表要求的pH值范圍是造成鈉表測量誤差的一種常見原因[6]。人工無法準確配制低濃度鈉標準溶液，電廠維護人員在校準在線鈉表時一般采用較高濃度的標準溶液，通常采用質量濃度為200 μg/L與2000 μg/L的標液進行兩點標定，但水汽系統的鈉離子質量濃度實際在5 μg/L以下，因此標定后的鈉表在測量實際水樣時可能產生較大誤差。針對在線鈉表存在的問題，應定期添加或更換堿化劑避免堿化劑長期放置失效，在對在線鈉表進行校準時宜采用與實際水樣鈉濃度相當的標液進行在線標定校準。

2.5 對管理維護方面的建議

電廠應提高對在線化學儀表的重視程度，一方面要分派足夠的維護人員投入到在線化學儀表的日常維護中；另一方面應適當投入維護經費，用于采購在線化學儀表零部件，及時對故障儀表進行維護或更換。對于將儀表維護工作外委的電廠，也應加強對在線化學儀表的監督管理，避免維護人員責任心缺乏、維護不到位的現象發生。此外，電廠維護人員應定期參加內部交流培訓，加強與兄弟單位同崗位人員的溝通，參加行業內相關培訓，學習水汽品質相關知識以提升技術水平[7]。

3 結語

在線化學儀表是電廠監督水汽品質的重要工具，但合格率遠低于相關標準的要求值。火力發電企業應提高對在線儀表的重視程度，從增加人員與維護費用著手，定期對儀表進行維護，及時對故障儀表的零部件進行更換，同時維護人員也應積極提高技術水平，做到能快速排查出測量誤差的原因，為機組的安全穩定運行提供有力保障。