在线pH分析仪在电厂水测量现状及针对措施

摘 要：以型号为FLXA-21的在线pH分析仪为主要研究对象，介绍了在线pH分析仪的测量原理，并依据我厂的使用经验，分析了pH在线分析仪表测量现状并提出了针对措施。

关键词：在线pH分析仪;测量原理;现状分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.037

1 重要意义

连续准确的测量、控制发电厂水汽系统pH值，是控制水汽系统金属腐蚀的主要手段之一。但是对于给水、凝结水和蒸汽等纯度较高的水样，准确测量其pH值存在许多特殊的干扰问题，导致许多电厂的实际测量值误差较大，造成水汽系统的腐蚀。

火力发电机组水汽系统的水质纯度很高，一般不允许添加缓蚀剂，主要靠加氨调节水的pH值，辅助加少量的除氧剂（如联胺）或加氧处理，以达到防止水汽系统金属腐蚀的目的。为了防止水汽系统钢和铜的腐蚀，一般要求将水的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的pH值。

2 电位分析法pH测量原理

pH测量中电位分析法是利用电极电位和溶液活度和浓度之间的关系来测定被测物质活度或浓度的一种电化学分析方法。它是以测量电池的电动势为基础的。电位分析法是研究和讨论电极电位与被测物质活度或浓度之间变化关系的一种定量方法。它通过测量电池的电动势来确定指示电极的电位，然后根据能特斯方程由所测的电极电位转换成被测离子活度。

在线PH分析仪为高智能化在线连续监测仪，由检测电极和变送器两部分组成（见图1）。检测热电厂炉水炉给水需配KCI填充型电极，以满足纯水工况需要。检测电极部分输出的都是标准的毫伏电压信号和温度信号，变送器接收的也是标准的毫伏电压信号和温度信号，因此目前市面不同品牌的检测电极和变送器信号都可以互换通用。

KCI填充型pH电极测量原理。 KC1填充型pH电极由玻璃电极和参考电极组成，玻璃电极内有混合磷酸盐缓冲溶液，外侧是一种特殊的玻璃膜，可以与溶液中的氢离子进行离子交换反应。参比电极内填充KC1饱和溶液，参比电极根部有一针形小孔，用来连续添加饱和KC1溶液。当电极放置测定液中，玻璃电极上的膜与溶液中的氢离子进行离子交换反应，而参比电极中正负离子均匀分布，从而在玻璃电极和参比电极间产生直流微电势，一般输出直流毫伏信号。

3 横河在线pH分析仪简介

电厂的炉水和炉给水属于超纯水，电导率非常低，考虑到测量的实际工况目前我厂采用的是日本横河仪表公司的FLXA21型二次表，横河的KC1填充型pH电极。

横河FLXA21为两线制变送器，是横河最新推出的一款变送器，以替代旧SC202等老型号变送器。FLXA21采用插卡式模块化设计可测量-2～16pH值，-1500～1500mV的ORP值，0～100rH值，-30

～140℃（Pt1000）的可测温度;双传感器测量数据计算，双传感器的冗余测量系统;触摸屏设计，方便操作;并且能够在线检查显示传感器状态;支持HART通信;有多种标定方式，方便与测量电极进行匹配。

横河的KC1填充型pH电极配上纯水和超纯水电极，可适用于电导率小于3μs/cm的水质（如炉水，炉给水、饱和蒸汽、凝结水等）的pH值测量。

4 测量现状分析及针对措施

纯水和超纯水溶液的pH测量是一个比较复杂的问题，多年的现场应用情况证明：影响在线pH分析仪测量准确性的因素为静电荷、液接电位、温度，以及玻璃电极质量、电极响应时间、电极表面被污染的情况、电极使用时间、接地情况、外界干扰等多种因素。在实际应用中想得到理想的测量结果需特别注意以下几个方面并采用针对性措施。

（1）对pH流通池的要求。pH流通池不能使用不同金属，以防止这些金属间发生电偶腐蚀，电偶腐蚀会在水样中产生电位梯度，造成明显的pH测量误差。pH流通池、连接管宜采用不锈钢（首选316不锈钢，也可采用电解抛光的304不锈钢），并且整个系统应接地良好，消除静电影响。同时要求整个测量系统有良好的密封性和屏蔽性，以减少电磁干扰并防止空气漏入水中，造成测量误差。

（2）对pH测量电极的要求。选择適合于低电导率水中长期使用的pH玻璃电极，防止在低电导率的水中发生玻璃膜降解，并且玻璃电极和参比电极应该定期更换。超纯水测量不能使用复合电极，复合电极不具备在超纯水测量的条件。

（3）对变送器的要求。变送器需有温度补偿电路，以消除温度变化带来的误差。并且有单独的溶液地连接端，以消除地回路的影响。提供多种校验功能，可以对电极进行校验匹配。

（4）KC1饱和溶液对测量的影响。由于环境温度的变化，配置好的KC1饱和溶液在低温时产生KC1晶体，这样就会堵塞KC1饱和溶液通道;在参考电极根部由于介质温度的变化，KC1晶体也会堵塞根部通道，需要定期清洗才能正常测量。

（5）污染的影响。进行pH测量的时候，高纯度、低电导率水样特别容易受到污染，这些污染来自大气（尤其是二氧化碳），取样管路沉淀物、高电导率的标准缓冲液，不正确的取样系统以及参比电极渗出的内充KCL电解液。

（6）流速和压力的影响。应控制流经流通池的水样流速在一定范围内，低电导率水pH测量的电位输出会随水样流速的变化而发生变化，因此在低电导率水中在线测量pH值时，应保证水样流速恒定。

5 结束语

在我厂对汽水在线分析装置进行改造后，经过一段时间的使用证明，横河FLXA21型在线pH分析仪运行相对平稳，人工取样频次也由原来的两小时一次改为现在的四小时分析一次，减轻了运行人员的工作，保证了水质的合格率，对我厂的安全经济运行和节能降耗具有重要的意义。

参考文献：

[1]西安热工研究院有限公司.电厂化学仪表培训教材[M].北京：中国电力出版社，2017：28-49.

作者简介：屈刚（1985-），男，山东淄博人，本科，中级工程师，研究方向：自动化控制。