火力发电厂常见几种在线化学仪表的维护技巧

冯 霞

（浙江北仑第一发电有限公司，浙江 宁波 315800）

火力发电厂作为国民经济重要的能源命脉，其平稳安全运行的重要性不言而喻。为有效诊断电厂的运行情况，在第一时间内发现异常并加以处理，目前，国内的火力发电厂都相应配备了的各类在线监测设备。其中，在线化学仪表是必不可少的核心设备，工作人员可以依靠在线化学仪表的正常工作，对电力设备尤其是发电机组的运行进行全天候的动态分析监督和技术诊断。经过几十年的技术革新和发展，特别是电子工业的突飞猛进，超大规模的集成电路得到普及，使在线化学仪表的准确度、安全性和可靠性都得到了质的提升，在线化学仪器的故障率明显下降。但这并不意味着一劳永逸，特别是对于新建火力发电厂，其装机容量早已是百万兆瓦级别，大负荷的机组对热力系统的要求越加苛刻。水汽质量直接影响着发电的安全，比如会影响火电厂的节能降耗，使机组热力设备产生积盐、结垢、腐蚀等现象，一旦发生事故，后果不堪设想。作为火力发电厂热力系统的“医生”，在线化学仪表的地位和作用愈加突出，要时时刻刻都确保在线化学仪表的健康，那么及时发现和排除问题就显得格外重要。

1 在线化学仪表的工作要求

1.1 熟悉仪表工作原理

从实践来看，在线化学仪表发生的问题多半与仪表电气、电路相关，故障也经常发生在这些方面。工作人员若对电气、电路等的原理一知半解或者根本不懂，一旦仪表发生问题，哪怕只是一般的电路问题，他们都极有可能束手无策，采取的措施基本上都是直接更换新表，而将有故障的仪表送回到原厂维修。这不仅使工作效率变得低下，而且使工作也变得相当被动。因此，仪表工作人员必须熟悉仪表的工作原理和结构，能够独立地处理和解决常见的电路等故障。

1.2 严格控制水样温度

火电厂在线化学仪表的工作环境相当恶劣，其接触的介质基本上都是高温水样，若是水样的温度超过设计要求，仪表的性能必然会受到影响，其最直接的表现是准确度下降。如果工业冷却水的介质性能不稳定，就会导致取样冷却器失效甚至失灵，继而使仪表的工作温度偏高，这极有可能使在线化学仪表的传感器发生故障。由此可见，水样温度的控制是确保在线化学仪表正常工作的基本要求，所以必须对水样的流量和温度情况进行范围约定，严格控制水样温度在25～35 ℃之间。再以PH计为例，温度会对PH计产生碱误效应，温度越高，这种效应就越明显，就会导致电极不稳定。为此，现代PH计都设置了温度补偿，通过选择该温度下标准溶液对应的PH值作定位的示值，然后再测被测液的PH值,以此来抵消温度变化带来的测量误差。

1.3 进行定期和不定期的检查维护

火力发电厂机组的在线化学仪表并不是安装了就不用管理，相反，它需要运行管理人员对它的性能和状态进行定期和不定期的观察，尤其是对水汽样品的流量和温度也要定期进行检查和校准。如果在检测中发现数据偏离正常区域或者明显异常，就必须考虑是不是水汽样品的性状存在问题。其次，要对仪表的工作情况进行观察，对于存在问题的或者有嫌疑的仪表，应将它与其他同类型的仪表对同一水汽样品进行对比试验，以有效地判断在线仪表是否存在问题，若有失准现象发生，应该及时进行处理或更换。

2 在线化学仪表的具体维护

2.1 PH表的维护技巧

PH表是火电厂常见的在线化学仪表，应用PH表主要是监测热力设备流体的酸碱度，继而防止设备受到酸碱的侵蚀。而PH表测量酸碱度主要是依靠测量电极球泡而实现，若是球泡有污垢积淀，或者是球泡内的参比溶液留有气泡，其灵敏度就自然降低，这说明球泡已经被污染了。特别是在使用了一定的时间后，要特别注意球泡有没有污垢和气泡。若是存在污垢，应该将球泡浸入稀盐酸中进行清洗。稀盐酸的浓度要控制在0.15 mol/L，浸泡的时间视污垢清理情况而定，从稀盐酸中取出球泡后，还需将球泡放入到蒸馏水或者除盐水中冲洗干净。即便是新的PH表，其球泡也需要放入到蒸馏水或者除盐水中，为了延长PH电板的使用寿命，最好浸泡在3 mol/L，PH值等于4的溶液中，要求球泡干净、无气泡、无裂纹。

通常来说，PH表主要是依靠两点法来具体检测。PH表除外表的球泡需要不断监察和清洗外，其读数的标准也要经常校验。在维护保养上，按照当前PH表的品质水平，可以20天进行一个周期的校验，校验时必须用标准的缓冲液，通过两点标定的办法来校正。若在平时的使用过程中，发现有疑似数据失准时，必须进行电极的标定和温度的校准。对于电极的标定，应该用上述的清洗办法进行，若是两点定位时发现存在明显偏差，就要查找电极是否失效，参比电极是否出现问题。这可以通过测量阻抗的下降程度来确定，不能一发现偏差就调整斜率。同时，由于参比电极大多数是玻璃材质，极容易碎裂，要轻拿轻放，加上PH表的电极是不能离开水的，因此在维护更换时要特别小心。常见PH表电极的使用有效期为一年至一年半，进口的名牌电极为两年，但这是基于理论上的参数。实际使用时，由于热力机组设备水样达不到这个标准，或者机组反复启动关闭，球泡的敏感度就会大幅度降低，使用时间约为理论值的一半左右。也就是说，在达到电极的一半理论使用期限时，就要更换新的电极，由于新电极不能无限期存放，因此采购新电极也要适量。

在具体的维护监测中，应该准备好一系列的仪器设备，如：精度不低于0.05级别的毫伏信号发送器，额定的电压为1 V；精度不低于0.05级别的交流式精密100 Ω电阻箱，500 MΩ的精密电阻；0.05级别的数字万用表；准确度高于待检测的PH表的能进行量值传递的校验PH表一只；100 ℃以内的精密温度计一支；50 ℃以内的水样恒温处理装置一台。在检测过程中，一定要确保将水样的温度控制在45 ℃以下，要用旋转式电阻箱的毫伏信号发生器产生的信号作为PH表读数。

2.2 硅表的维护技巧

硅表分析仪是火电厂必备的在线化学仪表，尽管名目繁多，产地不一，但大致的原理都是一样的。本文以哈希Hach 5000硅分析仪为例，其产品设计结构明了，具有较高的密封性。该设备精确度：±0.5 ppb；响应时间：8.8分钟，当样品温度是30～50 ℃时，响应时间为15 min；样品流量：100～300 mL/min；报警信号：2个样品浓度警报，1个分析仪系统警告和1个分析仪系统停机报警，无零源，稳定性高。在实际的使用过程中，关键是做好两个方面的维护。

（1）仪表的安装和首次运行。哈希Hach 5000系列硅分析仪的显著特点是具有先进的自诊断、报警系统，其结构如图1所示。在首次安装时，配套的各种附件较多，主要有恒压阀、水汽过滤器、压力表、进药的聚四氟管、进水的硅橡胶管、减压阀、光源、搅拌磁棒等近十种附件。若是安装的技术人员对此分析仪不够了解和熟悉，安装就很容易发生问题，比如有些附件在安装时被疏忽了，就会导致仪表无法正常工作或者工作失准。仪表安装完成后，务必要严格按照说明要求的序列操作。首先是测量给水系统和凝水系统的高压水样，将样品水的通道关闭，通过调节水样的恒压阀和减压阀，使压力达到要求时才可以打开通道。若是直接将高压水样引入分析仪，由于压力超标，就极有可能造成压力传感器失效，甚至是彻底的损坏；若是压力明显超标，或者大于分析仪的报警值，就必须将压力传感器进行更换。在正常的压力下，水样电磁阀发出某种启闭动作，却无法将通道关闭时，说明水样电磁阀弹簧的弹性偏弱，必须更换弹簧或者对弹簧弹力进行校正，也就是要将电磁阀聚四氟卡座上的进水管取下来，逆时针旋转卡座，露出弹簧后，取下弹簧进行处理，再逆序安装，调式检验完毕后投入运行。

图1 哈希Hach 5000系列硅分析仪结构示意图

（2）样品池的清洗问题。哈希Hach 5000硅分析仪本身带有聚四氟搅拌棒，这种搅拌棒是高磁性的，运行时磁棒放在比色池中，在分析仪加入水样后，启动分析仪，分析仪的搅拌棒就开始搅拌工作。其目的是将试剂和水样进行高度混合，排出样品池中的气泡。由于样品池的液体具有腐蚀性，分析仪的搅拌棒在使用一段时间后，可能其磁性大幅下降甚至消磁，一旦磁性不足，搅拌棒就会停止工作，此时就要及时更换搅拌棒。由于分析仪内部水样都配备有压力传感器，每次测量时，都需要用标准的样品对上次测量的残液进行清洗，压力就会随之降低，一旦压力达到设定的低限时，样品池的清洗效率就会大大降低，甚至无法达到清洗要求，这样测出来的数值就出现漂移现象，往往显示出比正常测量值要大。同时，一旦压力达到设定的上限时，压力电磁阀的电磁力小于高压水样压力，就不能完成关闭动作或者关闭不彻底；若是压力达到一定的数值，如大于30 psi，就极有可能导致传感器不可逆破坏。

2.3 磷表的维护技巧

与硅表类似，磷表的品种和产地非常多，都是基于光的吸收定律，对水样进行显色，原理大同小异。本文以德国MTEG9200磷表为例，其测量范围：0～5 mg/L；准确度：±1%F.S；检出限：0.05 mg/L；样品测量周期：8分钟/ 通道；样品压力：≤ 0.2 MPa；温度：5～45 ℃；流速：50～300 mL/min。分析仪采用的是流动性分析，以试剂和水样进行化学反应产生其色差，通过色差检测仪产生信号，比对标准值，得出磷酸根浓度值。

作为一款智能型的分析仪，其自动化程度是非常高的，仪器开机前都要自动进行自检，这样避免了很多人为的错误或者疏忽。比如，池中是不是没有测试液、是不是缺少试剂、是不是有气泡、存不存在泄漏等。若是有上述的情况，分析仪就会自动进行鸣笛，提醒操作者纠正；若在正常使用中出现鸣笛，操作者应该对上述的情况进行复核，再重新启动或者复位分析仪；若是鸣笛报警声始终不能消除，那就要检查吸光度的基准数值是不是偏离了，一般应该控制在正负0.15之间；若是测试运行一段时间后发现了这样的问题，那就说明基线吸光度发生漂移了，特别是当数值大于0.15时，分析仪就自动诊断有气泡，自动开启排汽操作；若是出现多次的排汽操作，要正确核实池内校正液的情况；若是数值小于0.15时，分析仪也会出现警示鸣笛，表示池内无试剂，应该将池内校正液吸出，用蒸馏水进行反复冲洗，再调整好基线吸光度的标准数值，再重新复位，且不可以重新关闭启动，否则造成重复劳动。复位后，选择硬件测试程序操作，启动试样泵后，再打开校正阀门，运行10分钟，观察基线吸光度是否处于稳定状态；若是千分位数值不是处于正负0.005之间，要继续调整吸光度，尽量让吸光度的数值趋于0；若是基线吸光度千分位数值较大，可以将流通池内的两根无色的进水管卸下，将池内的积液用洗耳球吸干，进水管用蒸馏水冲洗后再旋上，直到基线吸光度数值千分位在5以下。

3 结论

综上所述，火电厂的在线化学仪表是火电厂正常运行的“医生”，只有确保自身的监测力和灵敏性，才能准确感知水汽样品的品质，才能确保机组的安全和运行人员的安全，避免重大事故的发生。因此，对可靠性和准确性的要求非常苛刻，在技术高度发展的今天，虽然在线化学仪表的自动化程度越来越高，但无法高枕无忧，无法脱离操作人员的维护。它每时每刻都需要在线化学仪表的工程师或者操作人员的小心呵护。只有掌握在线化学仪表的“脾气”和工作环境，及时将各种隐患消灭在萌芽状态，才能使它真正地发挥作用。

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［2］ 徐腾飞.提高水汽系统化学监督与在线化学仪表可靠性探索［J］.河南科技，2013，（10）：70.

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