在线化学仪表在电厂水汽系统化学监督的应用

在线化学仪表在电厂水汽系统化学监督的应用

摘要：介绍了在线化学仪表对于提高电厂水汽系统化学监督准确性、及时性的重要意义，详细分析了造成电厂水汽系统常用在线化学仪表测量误差的主要来源，探讨了减小或消除引起测量误差的应对措施，为提高电厂在线化学仪表测量准确性和化学监督水平提供了有效的技术手段。

关键词：在线化学仪表化学监督准确性误差

1、引言

电厂水汽系统的化学监督是保障机组安全经济运行的重要手段，随着电厂机组的容量、参数越来越高，机组对水汽品质及水汽系统化学监督的准确性、及时性要求也越来越高，传统的手工取样分析由于工作量繁重、速度慢等条件的限制而不能及时地反映水汽品质的变化，在线化学仪表成为水汽品质监督的重要手段。如何保证在线化学仪表测量准确性，提升电厂水汽系统化学监督水平的便成为了焦点。

2、在线化学仪表系统应用概况

能动中心共有在线化学仪表系统3套，分别对鼓风站、热电站、发电站的机组水汽系统进行化学监督。在线化学仪表系统由在线电导率仪、在线ＰＨ计、在线蒸汽钠度仪、在线溶解氧分析仪、在线磷酸根分析仪、在线硅酸根分析仪组成，主要监测锅炉给水、锅炉炉水、饱和蒸汽、过热蒸汽、机组凝结水的水质情况（如表1），同时参与锅炉炉内加药系统以及给水加氨系统的加药控制。

表1 水汽系统化学监督在线化学仪表使用情况

在线化学仪表系统实现了集中采样、连续化验监测，对于水汽系统化验监督的及时性有了很大的提高，通过化验监测结果可以比较直观的反映水汽品质的变化趋势。然而由于机组对水汽品质的要求越来越高，许多在线化学仪表运行在接近仪表自身检测限的区域，一些通常看起来非常微小的干扰信号都会导致仪表测量存在很大的误差，影响化学监督结果的准确性。

3、影响在线仪表测量准确性的主要原因

目前使用的化学仪表绝大部分都是采用成熟的化学测量原理制成的，而于电子工业水平的提高也为化学二次仪表（信号转换、放大、显示等单元）的性能提供了有力的保证，并且二次仪表的准确性可以通过离线检定校验，因此二次仪表出现问题的情况是非常少的。而水汽系统化学监督的水汽样品都是根据行业标准和设计导则来进行采集，测量样品都是具有很

好的代表性的。因此导致在线化学仪表误差多数出现在测量系统和传感器上。

图1 在线化学仪表系统示意图

在线化学仪表系统投用后，从使用情况以及统计分析来看，造成在线化学仪表测量误差的主要原因如下：

（1）系统泄漏

①减温减压系统冷却水泄漏导致冷却水量不足，水汽样品冷却效果差，水样温度过高，仪表温度补偿困难，水样中被测物的活度也受到了影响，在线表计准确度下降。

②流量计、离子交换柱、测量池等位置漏气，空气进入系统影响离子交换柱处理效果以及水汽样品纯度，同时还容易在测量系统中形成气泡，附着于电极等测量组件上，影响测量结果的准确性。

（2）电极污染、钝化

①被测溶液中含有的钙、铁离子等杂质附着与测量池及电极敏感膜表面，使电极响应速度降低甚至无法响应。

②标准液、电解液、参比液等在配制使用过程中受到污染或因为泄漏造成溶液不足，影响电极灵敏度和测量精度。

③电极在长期储存或长期使用接近失效未按规定对电极进行活化，使得测量电极响应速度变慢，测量精度降低。

（3）标定校验误差

在能动中心水汽系统化学监督所使用的在线化学仪表中在线磷酸根分析仪、在线硅酸根分析仪属于可以用标准物质检验实际测量准确性的仪表，而在线电导率仪、在线ＰＨ计、在线蒸汽钠度仪、在线溶解氧分析仪则属于无法用标准物质检验实际测量条件下测量准确性的仪表，现有的检验标准和检验装置不能检验实际误差，只能检验二次仪表的实际测量误差和标准溶液中的基本误差。按照目前这些标准检定在线化学仪表是在不同于仪表运行环境下完成的，对于运行条件下仪表测量存在的真实误差不但无法察觉，而且会对运行和维护单位造成一定的误导作用，以为在线化学仪表经过这样的检定后就不存在测量示值误差。

4、提高在线化学仪表测量准确性的措施

（1）加大运行巡检力度，保障稳定运行

运行化验人员定期对在线化学仪表系统的水汽样品输送管路、阀门等进行巡检，对系统泄漏等问题及时进行处理或反馈信息。同时调整好水汽样品的温度（20-30℃）和流量,当仪表显示数据发生一定幅度变化时,则人工分析该水汽样品是否有品质变化,判断在线仪表有否发生故障。

（2）定期清洗过滤器，避免水样杂质污染测量组件

大部分仪表采样系统上都安装了纤维过滤器，用于去除水样中的杂质，避免仪表测量组件受到污染。经过一段时间运行后，过滤器截留的杂质不断累积，过滤器过滤效果下降，需要对其进行清洗。清洗时可以采用5%左右的HCl溶液进行浸泡2-4小时，然后用水冲洗。

（3）做好标准液、电解液、参比液等的定期配制和补充

标准液、电解液、参比液等必须每次使用前由实验室进行配制并由在线化学仪表维护小组进行更换或补充，避免由于长期贮存而失效或受到污染，配制使用药品必须使用分析纯以上等级，溶剂采用二级除盐水。

（4）严格按规定对电极进行冲洗、活化、再生

由在线化学仪表维护小组定期对仪表电极进行冲洗、活化、再生，具体操作严格按照仪表操作规程进行，对经过冲洗、活化、再生操作后相应速度及测量准确性仍未恢复的电极须立即更换。

（5）在线化学仪表检定环境和运行环境统一

使用国内目前的各种标准检验方法对在线化学仪表离线进行检验，均检验不出仪表的工作误差，主要是因为校验环境与在线化学仪表的实际运行环境不一致造成的。基于此在线化学仪表维护小组配置了便携式溶解氧分析记录仪、便携式电导率仪等便携式仪表，可以在现场对仪表进行校验，基本保证了校验环境与运行环境的一致性，同时还有利于确定仪表测量误差的来源。

通过对在线化学仪表主要误差来源采取针对性的措施后，仪表的测量误差得到了有效的减小甚至消除，在线化学仪表测量准确性有了很大的提高。