全膜法水质分析仪表的配置和维护

康广华

(华电水务工程有限公司，北京 100070)

全膜法水质分析仪表的配置和维护

康广华

(华电水务工程有限公司，北京 100070)

化学分析仪表准确性差会影响电厂的生产安全和效益，为此给出全膜法锅炉补给水系统化学分析仪表的配置参考，重点讨论根据工艺参数和测点，取样管路的设计、分析仪表电极和二次表的选型。

化学分析仪表 水质分析 选型 运行维护

锅炉补给水化学分析仪表是在电厂中对锅炉补给水生产过程中不同阶段的水质进行化学物质定量分析的一种过程分析仪，是监督水质指标和系统设备运行状态的一只“眼睛”。锅炉补给水的水质会直接影响锅炉和汽轮机的安全运行，以及火力发电厂的整体经济效益和环保验收结果，所以电厂越来越重视水质分析。

分析仪表不同于其他热工仪表，它集中了光学、电子及材料等技术，由于资金和渠道门槛过高，导致巨型公司收购小公司，收购后没有投入资金进行二次技术开发。为了降低成本来迎合中国市场需求，在整合后也对仪表设计、产地、生产线进行大幅度改动，对不同分析仪都使用通用型二次表，导致很多分析仪表公司的产品质量有不同程度的下降，部分公司针对部分产品采用贴牌生产(OEM)形式。所以出厂的产品质量和寿命下降，实际工程中设计不严谨、测点布置不合理，导致经常出现故障，大幅增加了运行维护人员的工作量[1]。

根据火力发电厂事故调查数据表明，在线化学分析仪表准确性差，影响水汽品质合格率，加快了锅炉和汽轮机的腐蚀、沉积和积盐速率，造成每台机组每年数百万元的经济损失。笔者总结这几年的实际工程经验，导致化学分析仪表准确性差的原因有：供货商过度考虑成本，所供仪表选型不当或与实际工况不符，取样点和样水的分配、管路材料及接头材料等。现给出笔者总结探讨的分析仪表的配置、选型、取样管路设计及运行维护中的注意事项等。

1 配置原则

火电厂锅炉补给水系统由原水预处理(过滤器)、超滤反渗透、电除盐(或离子交换)系统组成。电厂常见在线化学水质分析仪表有：溶氧、pH、硅、钠、余氯、浊度及酸碱浓度等。以全膜法锅炉补给水系统为例，文献[2]中推荐的在线仪表常规配置参见表1。

表1 超滤、反渗透和电除盐(EDI)在线仪表配置

(续表1)

2 选型

化学水质分析仪表由4个部分构成：取样、预处理和进样系统，分析器，电源和电子线路，显示和记录器。设计工作包括：预取样、预处理和进样管路设计[3]，分析器和二次仪表的选型。

2.1预处理和取样管路

采样水系统应保证采集有代表性的水样，并保证将水样无变质地输送到流通池或样水分配器。取水传输管的材料应对所监测项目无干扰，并且耐腐蚀。取水管应能保证水质分析仪所需的流量。

取样和进样系统主要包括取样点、管路材质、样水分配和接头。取样点与加药点的位置要合理，如反渗透入口母管氧化还原电位(ORP)的取样点，应设在还原剂加药点之后，且保持一定距离，否则易引起加药和控制不稳定。接头漏气、流量分配不均，会影响溶解氧、氢电导、pH测量的准确性。管路过长，测量值更新滞后，导致加药调节信号跟不上，造成pH或氧化还原电位波动幅度大。

2.2选型注意事项

锅炉补给水工艺特点：根据原水质分析报告和出水水质要求，采用不同类型的超滤和反渗透膜，最终确定其工艺流程，才能确定分析仪表的测点位置。所以选用分析仪表时需要特别重视工艺参数。下面介绍导电度、浊度、pH和硅表的选型注意事项[4]。

导电度包含二次表和电极。不同型号的电极具有不同的电极常数，也即改变电极常数可以改变导电度的量程。电极常数又称电导池常数，是两电极间离子运动路径的平均长度L与电极面积A之比，它由电极的几何尺寸与结构形式决定。锅炉补给水属于低电导溶液，其电极常数为1.00、0.10、0.01cm-1。导电度选型时，不仅要选好二次表，更要选对合适的电极。

pH计包含二次表和电极。不同的水质(即水的导电度不同)配不同的电极。如果水的导电度范围为10.0～0.1μs/cm，就采用纯水和超纯水电极；其探头和流通池采用316L钢制作，可以消除低电导率纯水通过时在探头表面产生的静电电荷和周围环境电磁干扰的影响，为了在测量过程中降低阻抗，采用同轴复合电极。在生产维护过程中，pH电极超过使用期限，要及时更换，更不能为了节省成本用国产电极替代，造成二次仪表与电极之间的信号不匹配。实际投用后，会导致测量偏高或偏低，锅炉或管道发生不同程度的腐蚀、结垢和积盐。

浊度仪表按量程可以划分为低、中、高3类。超滤装置进口和出口浊度范围在0～100NTU之内，选用低量程浊度表，多采用散射法，其最小读数为0.01NTU。浊度仪表采用传感器流通池一体化设计，传感器内设参比电极和温度电极。浊度测量过程中，水流、水样温度升高，会产生气泡，影响测量结果。浊度仪选型要考虑清洗功能，以消除气泡干扰，降低清洗周期。

EDI产水、除盐水泵出口必须设硅含量测点，只需设一个多通道仪表。硅表的通道数为2、4、6。根据测点数量，确定通道数。所有硅表都配通道分配器，通道分配可以自动进行，只需设置通道循环测量分析的时间。通道分配可以接收外指令，根据工艺需求进行通道切换。设计电源回路时需要考虑通道分配器的供电电压和功率。设计过程中，硅表厂家需要提供的资料有：硅表和通道分配器的外形开孔安装尺寸，样水进出管的口径及对外接线图等。

3 分析仪表运行维护

电厂基建过程中，只注重仪表选型，总包方不注重对取样点的设计、管路材料和样水分配，导致仪表投用时数据的真实性有待商榷。

电厂投产正常运行后，首先清点工程移交的药品和备品的数量，甄别假冒伪劣产品，因电极和试剂有使用有效期限，必须建立电极、试剂档案，才能合理统计并安排备件、试剂计划。例如电极的使用寿命一般为一年，购置的新电极的存放也不宜过长。同时，运行人员要深入现场，掌握分析仪表取样管路系统，如果发现接头漏气、流量分配不均，需及时改造。

生产投运后，很多水质参数报警，由维护工作和仪表问题造成的占多数，即使水质超标一般也不会立刻影响安全运行，所以运行人员一般不重视水质参数报警。多个水质参数的组合变化不仅可以相互佐证仪表的准确性，还可以帮助集控人员和仪表维护人员判断设备的“健康”状况。例如EDI产水侧的导电度和硅含量，运行人员反映导电度或硅含量只有一个发生变化而另一个没有变化，就应首先检查分析仪表的健康状况。

3.1定期维护

从样品预处理、流量、过滤器、传感器到仪表，过程测量步续多、结构复杂加上测量值小，使得故障原因不可能直观判断，需要逐步排查。所以分析仪表要定期维护。根据分析仪表的特性来确定维护时间间隔。维护的主要内容有：定期更换硅表、钠表试剂和药品，更换pH、电导电极及浊度仪灯泡等。每次定期维护前要检查药剂和标准液是否充足。分析仪表电源板、显示板、控制板发生故障进行更换后，要注意电路板的硬件和软件版本，必须保持一致。

3.2pH表

pH表通常采用二点法进行定位，若在定位过程中发现两点定位偏差太大，应检查测量电极是否污染，参比电极有何问题，输入阻抗是否下降等问题，不要急于调节斜率。若pH计斜率太低，可能是测量电极老化。使用5%的稀盐酸浸泡15min，然后用除盐水冲洗，重新校验。若pH值显示漂移或波动，判断为参比电极故障或失效，更换电极缓冲溶液。

3.3导电度表

导电度维护工作量小，使用可靠性高，反映水汽品质变化既准确又灵敏[5]。如果导电度的测量回路密封不好说明有空气进入，测量条件变化、电极污染、水样温度变化都会导致导电度偏高。平时维护时要重点检查样水流经的管路是否有渗漏，流通池本体是否有裂缝、缺口等。

3.4硅表

以ploymetron9210硅表为例，阐述日常维护注意事项。定期维护工作：每周定期自动校验零点，每周检查试剂桶液位，低于1/4需要补充；每隔两月要定期自动校准；每年更换试剂过滤器和蠕动泵；定期清洗测量槽，以保证仪表正常测量。

测量值出现“0.01”数值，若是断续出现，可能是水质比较差，镜面上经常被铁锈泥渣所污染；连续很长时间出现的3种原因是：3种药剂在加药时并没有加入到测量槽里(药剂快要用完时)；仪表重新启动后，加药泵未清洗干净导致泵堵塞，使药剂不能加入测量槽；由于水质比较差，导致仪表7号阀芯垫片产生变形，使得测量时样水不断漏进测量槽，这时反应完的药剂被水冲掉不能产生蓝光[6]。

硅表停运的流程：首先关闭进样阀，防止启机时脏水进入；将未用完的试剂全部倒掉，防止过期试剂进入仪表；进入泵菜单将仪表试剂管中的残留试剂全部排干；进入电磁阀菜单将测量槽冲洗干净后排空所有的残留水样，进行干燥处理；最后断电停机。

4 结束语

锅炉补给水化学分析仪表的准确性关系到水质的品质，火力发电厂水汽的品质关系到机组的安全运行。设计人员把关好测点布置，选用性能可靠且维护量低的仪表，运行人员加强日常维护，从而提高电厂在线化学分析仪表测量的准确性和可靠性，及时发现水汽品质问题，并及时加以解决，这样才能保证火电厂的安全平稳长周期运行。

[1] 沈保中.火力发电厂在线化学分析仪表配置优化研究[C].清洁高效燃煤发电技术协作网年会.北京:中国电机工程学会,2009.

[2] DL/T 5068-2014,火力发电厂化学设计技术规程[S].北京:中国电力出版社,2015.

[3] 王森,符青灵.仪表工试题集(在线分析仪表分册)[M].北京:化学工业出版社,2006.

[4] 王森.在线分析仪器手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[5] 余明芳.氢电导率检测及在电厂汽水品质控制中的应用[J].浙江电力,2003,(4):47～49.

[6] 陈如玲.在线硅表防堵研究[J].华东电力,1998,(12):42～44.

AllocationandMaintenanceofIntegratedMembraneTechnology-basedWaterQualityAnalyzers

KANG Guang-hua

(HuadianWaterEngineeringCo.,Ltd.,Beijing100070,China)

Chemical analysis instrument’s accuracy influences power plant’s production safety and benefits. The integrated membrane method technology-based chemical analysis instrument for the boiler feedwater system were presented and having technological parameters and measuring points based to design the sampling pipe and the analytical instrument’s electrodes and to select other secondary instrument was discussed.

chemical analysis instrument, water quality analysis, selection, operation and maintenance

TH832

B

1000-3932(2016)11-1141-04

2016-08-15(修改稿)