电厂化学在线分析仪表的配置与维护问题

赵祥峰，董正帅，张 璜

（国核电力规划设计研究院，北京 100095）

电厂化学在线分析仪表的配置与维护问题

赵祥峰，董正帅，张 璜

（国核电力规划设计研究院，北京 100095）

本文结合一座电厂的实际运行情况，浅要分析了电厂化学分析仪表的配置及应用问题，并在维护及计量校准方面提出了几点建议，为电厂的安全经济运行提供可靠的保障。

化学仪表；水汽；人工取样；监督

0 引言

电厂的水汽质量关系到发电厂发电机组的安全、经济运行，化学仪表的过程监督与数据监测已成为水汽质量监控的必要手段。为了及时准确的反映水汽参数，电厂化学仪表的配置及日常使用维护问题就显得尤为重要。

1 在线化学仪表配置的必要性

目前，水汽质量的监测主要靠人工取样测量和在线化学仪表测量两种方式，而随着高参数大容量发电机组的投入使用，对水汽质量的要求也越来越严格，测量数据的准确性和可靠性成为重中之重。

现场工作人员通过多个点位的在线分析仪表的测量数据，来判断相应的水质参数，若出现较大的数值漂移，则经常采用人工取样测量的方法与在线仪表测量值进行比对，来分析所测得的数据。实际上，人工取样测量工作比较繁重，速度慢，在一定程度上已经不能满足高品质水汽分析的要求。人工分析无法准确测量电厂化水的多项指标，主要由于：①水样在提取过程中可能会受到外界环境的污染，例如与空气中的二氧化碳反应，导致测量结果失真；②人为因素也会降低测量结果的准确度，人为误差不可避免，测量精度达不到要求；③人工取样和测量分析具有明显的滞后性，无法实现连续监测，所测数据只能反映局部的状态［1］。

在线监测实现了集中布置采样、连续监测分析的模式，而在线化学仪表是完成水汽指标在线化学监督与技术诊断的主要工具，其测量的准确性和可靠性，对电厂的稳定运行具有至关重要的意义。

鉴于在线化学仪表的重要性，在电厂设计阶段，应充分考虑到在线仪表的性能指标和使用维护问题，电厂负责人员也应严格把关在线仪表的采购标准，并且在运行维护等方面投入一定的人力物力。本文就电厂在线化学仪表的配置及应用方面进行简述，以此为电厂设计和运行人员提供一些参考。

2 在线化学仪表的配置原则

为了使电厂在线化学仪表能够长期的、稳定的、有效的运行，仪表的配置必须从源头抓起，严把质量关。这就要求我们设计人员，在电厂化学工艺初步设计阶段，首先明确仪表设计的目的，依据电力规程和标准要求，并充分考虑到电厂在实际运行过程中需要严格监督和重点监控的部位以及控制的水质指标，再根据电厂所在区域水质状况，结合投运电厂的反馈信息，尽可能细化设计内容。通过不断的优化设计方案，对水处理设备的各项出水指标，配置相应量程的在线监测仪表，从而提高仪表的测量精密度，进而降低仪表的自身测量误差，更准确的反馈水质状况。

针对不同功率的发电机组，监测指标不尽相同：锅炉给水主要监测电导率、pH值和硅酸根；炉水主要监测磷酸根、电导率和pH值；凝结水主要监测溶解氧和电导率；过热蒸汽主要监测钠浓度、硅酸根和pH值；除氧器主要控制溶解氧浓度。针对不同类型的水处理设备，配置相应测量范围的监测仪表。

3 在线化学仪表的使用维护

电厂水汽循环系统对水汽质量要求极为严格，在线化学仪表监测水样接近纯水，而纯水测量要求的仪器环境条件也较为严格。因此，在线化学仪表的监测结果极易受测量系统和环境条件的影响，在使用过程中应切实注意维护和保养。

按照仪表测量原理划分，水质在线化学仪表主要分为电极法和比色法两种类型，电极法测量的有电导率仪、pH计、钠表、溶解氧表等，比色法测量的有硅表等。对于电极法测量仪表，主要受受取样系统密封性、电极污染、电解液填充不及时、介质流速以及温度补偿等干扰因素的影响；对于比色法测量仪表，主要受取样系统管路污染泄露、比色池污染、光源老化、药剂及标准溶液的标定等多个因素的影响［2］。

由于电厂的高温高压水汽经过低温冷却架后得到降温冷却之后才进行监测，中间经过一段管路，这期间的过程可能会影响真实的结果，建议设置相应工况下的取样系统和分析仪表，实施水质的在线检测［3，4］。

鉴于上述几个方面的因素，在仪表的日常使用维护过程中应尽量保持监测介质流速和温度（25℃）的稳定。对电极法的分析仪表，电极引出端必须保持清洁干燥，不能受潮或进水，防止输出端短路；若发现测量结果不稳定，在经过标定之后还是有较大偏差的话，判断是电极问题还是电计问题；若是电极问题，要及时更换仪表电极，电极正常使用期限一年（从出厂日期开始计算），受水样的影响，多数用一年的时间应及时更换；若是电计的问题，仪表则需要及时的维修保养；需要电解液的电极，如溶解氧表，需按要求更换渗透膜、添加电解液。对于比色法的分析仪表，注意保持比色池的清洁度，保证光源的正常使用。由于仪表零电位和斜率在使用过程中会不断地变化，产生老化现象，需要定期配置标准溶液标定仪器，做好标准曲线，使其线性相关系数r≧0.995。

4 在线化学仪表的计量校验

在线化学仪表是判断和控制热力系统腐蚀结垢的依据，由于在线仪表监测系统经常接触被测物质，经过长时间的使用后会出现测量失准等现象，导致仪控系统不能准确的获取发电机组、锅炉等系统的真实信息，出现控制失误，严重时将导致事故的发生。

国内原有的标准检验方法不能有效的避免在线因素和纯水因素造成的误差，目前国内计量机构还没有出台实施相应的检定规程。常规的校验方法用定位液标定仪表，离线检验，如标定在线电导率仪，给水电导率值仅仅几个μS/cm，而定位液电导率值为132.9μS/cm和1274μS/cm（20℃），其值是给水电导率的几千倍，且是静态标定，两者测量条件差别巨大，势必引起不同程度的测量误差。

基于上述原因，用标准方法检验仪表的基本误差和二次仪表的性能均能达到合格水平，但实际的测量误差却很大，满足不了相应工况下的水质监测要求，导致水汽系统汽水品质的控制出现较大偏差。这也是许多电厂水汽品质监测数据合格，却仍然出现严重的腐蚀、结垢和积盐等问题的主要症结。

定期检验是目前判定仪表准确性的唯一方法，法定计量机构需要定期对在线化学仪表进行检定校验，在监测过程中由于在线测量条件与实验室测量条件差别较大，实验室仪表、便携分析仪、定位液、标准溶液均不能用于在线化学仪表的准确性检验。因此，法定计量检测机构应积极采用新的检定校验技术，模拟仪表现场的工作环境，探索符合标准的动态检定装置进行仪表的定期检定校验［1］，以保证在线化学仪表的正常工作，进而确保电厂水汽指标能够满足电厂运行要求，提高电厂经济效益，切实做好为企业经济服务的职能。

另外，电厂内部应制定相应的仪表校验计划，依据电力行业制定的在线化学仪表检验规程［4］，积极引入现代仪表校验技术与设备，组织内部人员对其进行不定期抽查校验，以保障电厂机组的稳定运行。

5 在线化学仪表的管理

在线化学仪表实时监控水汽质量，及时反映异常的水质状况，其重要性可想而知，这就需要电厂针对在线仪表构建科学的管理体系，搭建在线化学仪表监控服务平台。

（1）提高化学仪表管理工作的认识，明确责任制，完善科学的管理体系。由于化学仪表监测获取的是一个长期的抽象的化学过程数据，其对机组安全经济运行的影响也是一个长期的过程，不像其它热工仪表可以直观的反映机组运行状况。因此，多数电厂对其重要性缺乏足够的认识，使在线化学监测仪表与机组的安全经济运行未建立直接联系。这些原因造成多数电厂的管理人员对在线化学仪表不够重视，间接导致了设备资源的浪费及管理的混乱。

通过细化分工，明确值班人员、仪表操作人员、维护检验人员等有关人员的工作职责，转变仪表管理工作理念，强化责任制管理，完善考核机制，建立起完整的在线化学仪表管理体系，避免违规操作造成的运行事故。

（2）着力开展在线化学仪表的计量校验工作，完善电厂在线化学仪表的量值溯源体系。由于电厂自身的维护人员对仪表的性能及运行状况很难做出准确地判断，日常一般用手工分析结果来比对仪表的监测数据，无法检验仪表测量数据的准确性，导致在线化学仪表没有完整的量值溯源体系。因此，在法定计量检测机构的协同帮助下，完善电厂在线化学仪表的量值溯源体系，依据实验室认可的要求，设立标准的检验/校准实验室，组织专业人员进行仪表检定培训，持证上岗，配置标准仪器和标准物质，加强对化学仪表所用标准物质和试剂的监管力度，以保证仪表测量数据的准确性，建立长期有效的在线化学仪表定期检测机制。

（3）加强数字化仪表方面的人才培养，以适应技术的更新发展。在电厂运行过程中，仪表的实时数据仅对机组当时的工作状况作出的反映，并不能有效地对仪表自动化系统以及机组运行状况进行内在的判断，还需要运行人员、班组定期对仪表自动化数据进行整理与分析，结合机组运行情况，分析机组可能存在的故障，为保障机组安全、稳定运行奠定基础，这就需要加强技术人员的专业培养。

通过实际的调研走访，发现运行班组人员水平参差不齐，实验人员分工过于精细，操作人员只负责使用，仅仅偏重于面上的知识，对于系统的认知太少，不去了解仪表的结构和测量原理，不清楚如何校正，一旦仪表出现问题，过多的依赖技术部门的指导，不能及时的处理，影响进度，造成系统故障加重，严重的导致系统停机。

由于仪表近年来发展迅速，新技术、新的研发成果不断得到实践应用，这就要求维护人员必须不断加强自身的学习和培训，及时的了解新技术、新方法，积极更新知识结构，尽快的熟悉新兴仪表的构造、特点、运行环境及操作维护，不断的提高专业技能，避免由于操作问题引起的损失。

（4）加强仪表维护队伍建设，致力于仪表的日常检修和维护。一些电厂没有专业的在线化学仪表维护队伍，且岗位人员不稳定，归属部门不尽相同，投入精力不够，对仪表的监管维护不到位。因此，成立专业的在线化学仪表维护队伍，为电厂在线化学仪表运行提供维护保养和技术服务，必将成为在线化学仪表维护工作的主要方式和发展方向。

首先要完善电厂的检修维护记录。通过完善检修维护记录，汇总仪表及自动装置的不同品牌及型号，并将其零件的使用时间、易损件、上次维护与更换时间等进行详细的记录。在经过一定时间的积累沉淀后，运行人员既可详细的掌握在同一运行环境和同一工艺条件下，各部件的使用寿命、更换时间和更换频次，确定产品质量过硬的品牌厂家。这样在运行一段时间后，根据记录可以预知应该维护和检修的部件，有针对性的进行维护与保养，从而可以大大减少故障发生机率，提高工作效率。

另外，对于仪表控制系统的维护要从日常保养做起，尽可能的避免仪表受外界环境影响，如机械振动、高温环境等，注意工作环境的清洁，避免仪表在潮湿、灰尘等工况下运行。

（5）加强对在线化学仪表的质量检验和监督。多数电厂没有建立对新购置化学仪表的质量监督工作规范标准，导致对所购置设备的质量检查工作不到位，使一些测量精度不够、功能没有达到标准要求的仪表投入运行，导致在线监测数据的可靠性大幅度降低；一些仪表的配套说明书比较简单，仪表运行中一般出现的问题在产品说明书上没有注明解决方法；另外一些进口仪表设备的英文说明书没有提供汉化版本，给现场维护人员的检修工作带来不便。

鉴于上述原因，必须建立在线监测系统安装和新购置仪表的质量检验和监督工作规范，组织专业人员对新购置仪表和监测系统的质量和功能进行检测，确保仪表的购置和使用满足电厂的实际需求。

（6）了解仪表新技术，掌握仪表新动向，不断适应新形势。数字化仪表技术发展迅速，日常可通过网络、杂志等渠道多接触一些仪表信息，与生产厂家、研发机构等技术部门建立沟通协作，增进了解，根据电厂在线化学仪表技术的发展情况，查漏补缺，修订在线化学仪表的操作规程，补订新的规程规范，为电厂运行提供标准方法和技术支持。

总之，电厂在线化学仪表管理工作任重而道远，必须转变工作理念，强化责任意识。仪表的配置须从源头抓起，实施过程控制，辅以科学的管理方法，使仪表的测量结果具有可追溯性，保证电厂在线化学仪表的测量精度满足运行需求，为电厂的安全经济运行提供可靠的保障。

［1］曹杰玉，刘玮，宋敬霞.提高水汽系统化学监督与在线化学仪表可靠性的研究［J］.中国电力，2008，41（03）：62-63.

［2］孙勇，张春雷，王冰.火力发电厂在线化学仪表存在的主要问题及改进方向［J］.中国计量，2011（02）：99-101.

［3］李宇春，周年光，肖忠良等.高温高压电化学测量系统在核电厂中的应用研究进展［J］.核科学与工程，2011，31（03）：208-210.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.150

赵祥峰（1979-），男，山东莒南人，硕士研究生，工程师，研究方向：电厂化学工艺设计。