电厂在线化学仪表维护方法的研究

王 飞田新晶于 洋

（1华电电力科学研究院东北分院 辽宁沈阳 110000 2天津华电福源热电有限公司 天津 301700 3华能长春热电厂 吉林长春 130000）

引言

随着高参数机组不断投入商业运行，对水汽质量的要求不断提高。手工取样分析由于干扰因素多和对纯水测量的偏差大等原因，已经不可避免地被在线化学仪表所取代。在线化学仪表在实时性、准确性、可靠性等方面具有很大的优势，但前提条件是必须维护好在线化学仪表。那么电厂如何利用现有条件维护好在线化学仪表呢？本文按照DL/T677-2009《发电厂在线化学仪表检验规程》的要求，调研北方8家电厂（包括北京、天津、包头、丹东、铁岭、阜新、哈尔滨、卓资）在线仪表维护的情况，以电厂中水汽系统常见的电导率表、pH表、溶解氧表为例对仪表维护现状进行介绍，并提出建议和意见。

1 （氢）电导率表的维护

（氢）电导率表是水汽系统中最常用的在线化学仪表。水汽系统配置的（氢）电导率表占总数的35%以上，超临界及以上机组占比更高。所以（氢）电导率表也是化学水汽监督的关键点。

1.1 （氢）电导率表维护现状

在被调研的8家电厂中，各电厂的维护状况比较一致。维护工作主要是根据实际测量情况更换仪表电极，氢电导率表的阳离子交换柱树脂失效后更换树脂，被调研的8家电厂全没有按照DL/T677-2009导则的要求进行定期检验，基本处于“免维护”状态。按照DL/T677-2009导则要求的检验项目，对误差来源的分析结果见表1。

表1 （氢）电导率表误差来源分析统计表

1.2 （氢）电导率表维护的问题分析

从表1的调研结果可以看出，（氢）电导率表检验合格率较低，其中A厂最好，合格率达到25%，G厂最差，合格率为0%，整体维护情况较差。我们通过统计误差来源各个分项指标的检验结果进行问题分析：

（1）（氢）电导率表整机工作误差的情况。由于手工取样测量（氢）电导率，取样过程中水样会迅速吸收空气中的二氧化碳，使水样的电导率增加，而水汽系统汽水品质的（氢）电导率一般在0.1μS/cm左右，因此，缺少有效的比对方法是（氢）电导率表准确率低的主要原因。

（2）温度测量误差、温度补偿设置和电极常数设置的情况。溶液的电导率与温度密切相关，温度发生变化时，电解质的电离度、溶解度、离子迁移度、溶液粘度等都会发生变化，电导率随之发生变化。一般温度升高，电导率增大。目前电导率表大多具有温度补偿功能，以克服温度的影响。但是温度测量偏差大，温度补偿设置错误，在线电导率表的温度补偿功能就起不到应有的作用。电极常数设置错误主要是在更换仪表电极时，未按照新电极的常数进行更改仪表参数。

（3）交换柱附加误差的情况。在被调研的电厂中有6家电厂的合格率为0%。不合格的原因是采用浸泡法对阳离子交换柱树脂进行再生。所以当达到树脂反应平衡时，不再向树脂再生的反应方向进行，树脂再生度不到60%。失效的树脂主要以氨型为主，当使用这种方式再生的树脂是，持续释放氨离子，同样数量的氨离子比氢离子对电导率的贡献度低，使仪表测量的结果偏小，影响氢电导测量的准确性。

（4）二次仪表引用误差和温度补偿附加误差的情况。二次仪表引用误差和温度补偿附加误差也是仪表测量不准确的重要来源之一。在被调研的电厂中二次仪表引用误差合格率最低值为14.5%，最高值为88.9%。合格率较高的F、G、H厂中均是新投产的机组，二次仪表处于相对较好的状态。温度补偿附加误差是电导率表检验中最好的项目，但对着仪表使用时间的增加，也会存在一定的偏差。

1.3 （氢）电导率表维护的建议

电导率表在电厂维护工作中存在二次仪表引用误差、温度测量误差、交换柱附加误差等问题，所以我们针对问题提出以下处理方法：

（1）选配具有流通池可以模拟在线仪表工作状态的便携电导率表进行比对试验。在测量直接电导率时我们可以从手工取样取水进行测量；在测量氢电导率时可以从在线电导率表排水处取样测量，但排水水样可能带有气泡，所以推荐自制一个阳离子交换柱在手工取样口进行测量。

（2）购买测量精度为0.1℃的温度计定期进行温度测量比对和修正。按照氢电导率表的温度补偿方式设为HCl、炉水直接电导率表的温度补偿方式设为Coef 2%的原则设置仪表温度补偿方式。正规渠道购买合格的电极，在更换仪表电极时，按照新电极的常数进行更改仪表电极常数设置，保证测量的准确性。

（3）D厂和H厂交换柱附加误差合格率是100%。这是因为D厂采购了动态再生装置对阳树脂进行再生，提高树脂再生度；H厂则是采购再生好的变色树脂进行定期更换，失效树脂由厂家进行回收处理。所以我们也建议采用D厂和H厂的方法进行处理。

（4）配置必要的维护设备（如精度优于0.1级的标准交流电阻箱、直流电阻箱、二次仪表电容模拟电路箱等）对二次仪表引用误差和温度补偿附加误差进行定期校准工作。每年对维护设备进行定期检定。

2 pH表的维护

为了防止水汽系统金属材质的腐蚀，电厂采用加氨调节水的pH值，以达到防止系统金属腐蚀的作用。这就要求将pH值控制在严格的范围内，而严格控制pH值的前提是准确测量水样pH值。

2.1 pH表维护现状

下面是我们调研的8家电厂的统计数据，详见表2。

表2 pH表误差来源分析统计表

2.2 pH表维护的问题分析

从表2的调研结果可以看出，pH表的整体状况好于电导率表，并且通过正确的校验方法可以提高在线pH表的准确度。从校验的过程中，我们发现一下几个问题：

（1）采用手工分析的方法比对在线pH表。这种现象也是目前各个电厂普遍采用的方法。由于手工取样过程中水样会迅速吸收空气中的二氧化碳，使水样的pH值降低，因此，手工取样无法准确测量纯水（凝结水、给水、炉水等）的pH值，也就起不到比对的作用。

（2）温度测量误差、温度补偿附加误差、输入阻抗示值误差的影响。这三个项目也是电厂维护的薄弱环节，8家电厂均未开展这些方面的检验工作。虽然在合格率方面反应出的数据相对较高，但是仪表随着使用时间增加也会带来测量误差。

2.3 在线pH表维护的建议

针对2.2中发现的在线pH表维护的问题，我们提出以下解决方法：

（1）选配具有流通池可以模拟在线仪表工作状态的便携pH率表进行比对试验。对于有精处理高速混床的机组，也可以使用具有流动分析功能的电导率表测量电导率值，然后按照公式pH=8.57+LOG(SC)（其中SC为直接电导率值）换算出pH值进行比对。

（2）定期对在线pH表的温度测量误差、温度补偿附加误差、输入阻抗示值误差进行校准工作，需要的仪器主要有：精度优于0.01级输出电压不小于1V的高势能高电阻电位差计、精度优于0.1级的标准电阻箱、最小分度为0.1℃的温度计。

3 溶解氧表的维护

无论是全挥发处理机组，还是加氧处理的机组，都需要控制给水的溶解氧至适合的范围，从而起到防腐作用。所以，准确测量溶解氧具有重要意义。

3.1 溶解氧表维护现状

下面是我们调研的8家电厂的统计数据，详见表2。

3.2 溶解氧表维护的问题分析

溶解氧表存在的问题主要是以下几个方面：

（1）空气校准产生的误差。目前8家电厂全部采用空气校准的方法进行溶解氧表的校准工作。但是空校时饱和溶解氧的浓度一般在7800~8300μg/L，在水汽系统实际测量的溶解氧浓度一般为20μg/L以上，甚至更低，二者相差2~3数量级，所以空气校准并不能保证测量的准确性。

（2）电极氧膜更换不及时电解液不足带来的误差。电极氧膜表面滋生细菌、氧膜破损、氧膜在更换时有气泡，电解液不足等现象都会影响溶解氧测量的准确性。

3.3 溶解氧表维护的建议

溶解氧表维护的建议主要有以下几点：

（1）在进行空气校准时，8家电厂全部才有标准大气压进行校准。由于各个电厂所处的地理位置不同，当地的气压值也不同，所以在进行校准工作时，应查询当地气压值进行校准工作。然后使用便携溶解氧表与在线溶解氧表进行比对并进行动态校准工作。

（2）在维护溶解氧表时，定期更换电极氧膜、定期更换和补充电解液、定期检查管路是否泄漏等也是提高准确率的有效手段。

表3 溶解氧表合格率统计表

结语

通过对8家电厂的调研，电导率表、pH表、溶解氧表维护可以总结为以下几点：

（1）配备适合的维护设备（具有流通池可以模拟在线仪表工作状态的便携电导率表和便携pH表、便携溶解氧表、最小分度为0.1℃的温度计、精度优于0.1级的标准交流电阻箱、直流电阻箱、二次仪表电容模拟电路箱、精度优于0.01级输出电压不小于1V的高势能高电阻电位差计等）定期开展仪表检验工作。

（2）对维护设备定期进行检定工作，保证设备准确、可靠。

（3）采用动态再生方式对氢电导率表所用的阳离子交换树脂进行再生，也可以采购再生度＞98%的变色阳树脂。

（4）将在线仪表样水温度调整到25±2℃的范围内，对pH表、氢电导率表等设置正确的温度补偿方式。

（5）根据仪表检验的结果制定在线化学仪表备件购置计划，以便及时更换失准仪表电极或其他零部件。

（6）在线化学仪表维护校验人员应参加电力行业相应培训，并取得上岗证，熟悉和掌握仪表维护方法。

此外，在水汽系统中，在线磷表和硅表都是采用基准物质检验测量的准确性。在线钠表主要用于测量凝结水和蒸汽，它的工作原理和维护方法与溶解氧表相似。这些在线仪表不做详细论述。

结语

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。在线化学仪表作为水汽系统化学监督的“眼睛”，对发电厂的安全经济运行和节能降耗具有重要的意义。做好在线化学仪表的日常维护和定期校验工作，提高在线化学仪表的准确性，才能保证化学监督质量。