水汽系统在线化学仪表测量误差的分析及改进措施

郑日桂

（福建华电可门发电有限公司，福州 350512）

水汽系统在线化学仪表测量误差的分析及改进措施

郑日桂

（福建华电可门发电有限公司，福州 350512）

介绍了火力发电厂水汽系统在线化学仪表测量过程中出现的误差，分析了测量误差产生的原因，提出了减少测量误差的改进措施。改进措施在某电厂＃1机组实施后，提高了电厂在线化学仪表测量的准确性，保障了水汽化学监督的可靠性。

在线化学仪表；准确性；检验；化学监督

0 引言

随着火力发电厂机组容量和参数的日益大型化，热力系统对水汽品质的要求也越来越高，越来越多的电厂应用水汽系统在线化学仪表监测水汽品质，水汽品质的准确监测是保证机组安全、经济运行的必要手段。水汽系统在线化学仪表具有准确、灵敏、及时、连续的优点，它的投入节省了人力、物力，减轻了工人的劳动强度。但国内很多电厂在水汽品质监测合格率很高的同时，却出现水汽系统热力设备腐蚀、结垢和积盐速率也很高（亦称“两高”）的现象。随着科学技术的不断发展和进步，行业内已确认“两高”现象主要是由于在线化学仪表测量不准确造成的，即仪表测量值不能准确反映水汽品质，使电厂仪表维护人员无法及时发现水汽品质恶化并采取相应措施。因此，为了保证化学监督的准确可靠，及时发现水汽品质控制上的问题并加以解决，确保发电机组的安全、经济运行，应将提高在线化学仪表测量的准确性和可靠性作为化学监督业务的首要和核心工作常抓不懈，并持续改进。

1 在线化学仪表出现测量误差的原因

目前国内电厂用于水汽监督的在线化学仪表主要有在线（H）电导率表、pH表、Na表和溶解氧表（DO表），这些在线仪表产生测量误差的主要原因如下。

1.1 在线（H）电导率表测量误差原因分析

水汽系统在线（H）电导率表的测量准确性容易受到一系列纯水干扰因素和在线干扰因素的影响。纯水干扰因素产生的测量误差主要包括电极常数标定误差、温度补偿附加误差等；在线干扰因素产生的测量误差主要包括交换柱附加误差、电极污染、测量回路漏气等。目前，国内大部分电厂使用的电导率表检验方法是采用KCl标准溶液（检验溶液不是纯水溶液）进行离线检验（检验条件不是在线检验），脱离了上述纯水和在线干扰因素，用标准溶液检验准确的电导率表并不能保证实际在线测量时的准确性。

1.2 在线pH表测量误差原因分析

水汽系统在线pH表的测量准确性容易受到一系列纯水干扰因素和在线干扰因素的影响。纯水干扰因素产生的测量误差主要包括温度补偿附加误差、电极标定误差等；在线干扰因素产生的测量误差主要包括流速附加误差、地回路等。目前国内大部分电厂使用的pH表检验方法是采用标准缓冲溶液（缓冲溶液不是纯水溶液）进行离线标定（标定条件不是在线标定），脱离了上述纯水和在线干扰因素，用标准缓冲溶液检验准确的pH表并不能保证实际在线测量时的准确性。

1.3 在线Na表测量误差来源分析

在线Na表与pH表同属电位式测量仪表，其准确性容易受到类似干扰因素的影响。纯水因素产生的测量误差主要包括电极选择性误差、电极标定误差等；在线因素产生的测量误差主要包括地回路、水样碱化等。目前，国内大部分电厂使用的Na表检验方法是采用高Na浓度的标准溶液（标准溶液不是低Na浓度溶液）进行离线标定（标定条件不是在线标定），用高浓度Na标准溶液检验准确的Na表并不能保证实际在线测量低Na浓度水样时的准确性。

1.4 在线DO表测量误差原因分析

水汽系统在线DO表的测量准确性容易受到测量管路泄漏、电极斜率变化及标定误差的影响。国内原有的DO表检验方法直接采用空气（非低浓度氧溶液）进行离线校准（无法检验管路严密性），不能保证实际在线测量低浓度氧水样时的准确性。

综上所述，目前国内大部分电厂使用的标准检验方法只能检验仪表在标准溶液中的基本误差和二次仪表的性能。但是水汽系统中，在线测量因素和纯水因素造成的误差更大、出现的概率更高，如果电厂仪表维护人员仍按照国内旧有标准检验方法进行检验，检验准确的在线化学仪表在纯水条件下实际测量时仍会出现很大误差。

2 改进措施

保证水汽系统关键在线化学仪表测量的准确性是水汽化学监督准确、有效的前提，需要从电厂领导、化学专业主管到仪表维护人员自上而下共同努力。针对影响在线化学仪表测量准确性的实际问题，提出以下几点改进措施。

2.1 提高认识，突出监督重点

大量案例和研究表明，从长远来看，水汽化学监督对电厂安全、经济运行至关重要。此外，在水汽监督项目和考核指标日趋完善的同时，关键参数不合格显示的风险征兆容易被淹没于全厂水汽合格率的平均值中。因此，电厂领导和化学主管必须充分认识到良好水汽品质带来的丰厚回报，对核心仪表（如在线Na表）测量的准确性、关键水质的关键参数（如凝结水和蒸汽中Na的浓度）进行重点监督。

2.2 提高仪表维护人员的技术水平

重视仪表维护人员的专业素质和维护水平，在线化学仪表运行维护人员必须参加电厂化学仪表（实验室）计量确认审查委员会组织的电厂化学仪表检验校准培训，并取得检验员证书，持证上岗。

2.3 加强监测，及时消缺

由于在线化学仪表受到的干扰因素较多，仪表传感器容易发生变化，维护、更换传感器或启、停机组均会产生新的误差。电厂应定期检验在线化学仪表的工作误差，及时发现误差超标的化学仪表，查清原因并使之恢复准确测量。

2.4 采用科学的检验方法

在线化学仪表的测量误差主要来自纯水因素和在线因素的干扰，国内电厂目前普遍采用标准溶液检验方法（离线检验方法），脱离了纯水和在线因素，无法发现实际测量不准确的在线化学仪表。也就是说，用标准溶液检验准确的在线化学仪表，实际在线测量时并不一定准确，用标准溶液检验法无法发现测量不准确的在线化学仪表会造成化学监督和控制的盲区，导致热力设备出现腐蚀、结垢和积盐。

国外有关在线化学仪表检验标准（美国材料与试验协会标准、美国电力研究协会标准等）均要求用在线检验的方法检验在线化学仪表的准确性，DL／T 677—2009《发电厂在线化学仪表检验规程》也规定应采用在线检验方法检验在线化学仪表的准确性。有关企业研制了移动式在线化学仪表检验装置，能够完成电导率表、pH表、Na表和DO表4种主要在线化学仪表的在线检验、误差分析和误差消除工作。

移动式在线化学仪表检验装置的核心技术包括：（1）装置中标准电导率表的电极常数在动态纯水条件下准确标定，二次仪表测量纯水时能够消除分布电容影响产生的误差，具有准确的纯水非线性温度补偿功能；（2）装置中标准pH表采用电流法测量，避免普通pH表（电位法）在纯水在线测量时常见的因静电荷、液接电位、地回路、温度补偿等产生的误差，确保标准表测量的准确、可靠；（3）对于DO表，采用流动加入法产生准确的低浓度溶解氧标样进行检验；（4）对于Na表，采用流动加入法产生准确的低浓度Na标样进行检验。因此，采用移动式在线化学仪表检验装置检验合格的在线化学仪表，能够保证实际纯水在线测量条件下的准确性。

3 应用结果

以某电厂水汽系统在线化学仪表测量的工作为例，介绍相关改进措施及取得的效果。

3.1 提升管理水平

电厂领导高度重视化学监督工作，从思想上认识到在线化学仪表测量准确性对化学监督的重要作用，尤其是电导率表、pH表、Na表和DO表4种关键在线化学仪表。安排化学仪表维护人员参加相关专业培训和考试，提高维护技术水平。制订并严格执行相关作业规程，确保在线化学仪表的正常投运和对缺陷的及时处理。

3.2 装备检验手段

2013年8月，某电厂采购了移动式在线化学仪表检验装置，为全厂4台机组水汽系统、精处理系统及制水系统配备在线化学仪表检验装置。经过厂家的理论和操作培训，电厂仪表维护人员熟练掌握该装置的使用，并能根据分析、判断查找仪表误差原因并进行消除，直到在线化学仪表测量准确。对该电厂＃1机组水汽系统在线化学仪表进行检验，结果如下。

3.2.1 在线（H）电导率表检验结果

在线（H）电导率表检验结果表明：被检7台直接电导率表中，有1台测量误差超标；被检7台（H）电导率表中，有5台测量误差超标。

误差原因查定结果表明：1台不合格直接电导率表的误差原因为二次仪表引用误差，采用标准交、直流电阻箱对二次仪表校准后，仪表恢复准确测量；5台不合格（H）电导率表的误差原因主要为二次仪表温度补偿附加误差和交换柱附加误差，选择正确的温度补偿方式及采用动态方法彻底再生后的阳树脂，各仪表均恢复准确测量。

3.2.2 在线pH表检验结果

在线pH表检验结果表明：被检5台pH表中，有2台测量误差超标。

误差原因查定结果表明：造成pH表误差超标的主要原因是纯水标定误差。采用移动式在线化学仪表检验装置对误差超标的仪表进行纯水动态在线标定后，仪表恢复准确测量。

3.2.3 在线DO表检验结果

在线DO表检验结果表明：被检4台DO表中，有1台测量误差超标。

误差原因查定结果表明：造成DO表误差超标的主要原因是未进行电极的定期维护。对误差超标的DO表进行更换透氧膜、填充电解液并进行空气校准后，仪表恢复准确测量。

3.2.4 在线Na表检验结果

在线Na表检验结果表明：被检的主蒸汽Na表整机引用误差合格，能够满足水汽品质监督的要求。

3.3 装置应用效果

采用移动式在线化学仪表检验装置，发现＃1机组水汽系统存在测量不准确的仪表。通过误差原因查定和消除工作，仪表均恢复准确测量，提高了在线化学仪表的测量准确率，装置使用前、后，＃1机组水汽系统在线化学仪表测量合格率对比见表1。

表1 合格率对比

4 结束语

该电厂移动式在线化学仪表检验装置现场验收及调试报告表明，火力发电厂在线化学仪表的准确测量是保障化学监督准确可靠的前提。由于在线化学仪表测量过程中受到特殊的纯水和在线干扰因素的影响，为提高化学仪表测量的准确性，建议电厂从思想上提高化学监督重要性的认识，强化化学仪表维护人员技能培训，加强化学仪表日常消缺维护，应用新的在线校验方法，提高在线化学仪表的测量准确性，确保水汽化学监督为电厂的安全、经济运行保驾护航。

（本文责编：弋洋）

TM 621.8

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：1674-1951（2015）02-0054-03

郑日桂（1977—），女，福建永定人，工程师，从事电厂化学、脱硫、除灰专业管理方面的工作（E-mail：zrg7709＠126. com）。

2014-04-17；

2014-11-27