火电厂在线化学仪表误差原因分析及改进措施

2019-11-14王春霞

山西电力 2019年5期

袁浩，李凡，王春霞

（华电电力科学研究院有限公司，浙江杭州 310030）

0 引言

在火力发电厂中，水汽品质恶化对热力设备的影响是长期慢性的，一般不会造成短期事故，但长期积累后会造成设备异常或爆管。因此，需要使用在线化学仪表对水汽品质进行连续监测。在线化学仪表是火电厂监督热力设备水汽系统的“眼睛”，能够长期连续监控水质，反映设备的运行状况，常用的几种仪表是在线电导率表、pH表、钠表、溶解氧表[1]。实际生产中，上述几种在线化学仪表容易出现较大误差，导致对热力设备水汽系统的化学监督不到位，若长期运行不仅造成汽轮机积盐和锅炉管内壁结垢降低效率，还会造成热力设备腐蚀影响机组安全。本文通过对8家火电企业388台在线化学仪表准确性的检验，分析总结了火电厂4种在线化学仪表误差超标的主要原因，并提出了改进措施[2]。

1 4种在线化学仪表现状

1.1 在线化学仪表准确率

华电电力科学研究院有限公司依据《发电厂在线化学仪表检验规程》DL/T 677—2018，采用YHJV型移动式在线化学仪表检验装置对8家火力发电企业精处理系统与水汽取样间的在线电导率表、pH表、钠表、溶解氧表共388台进行了在线检验，4种仪表的准确率如图1所示。

图1 4种在线化学仪表的数量与准确率

如图1所示，8家火力发电企业精处理系统与汽水取样间的在线化学仪表共388台，其中氢电导率表与直接电导率表共210台，准确率为44.78%；在线pH表共81台，准确率为29.63%；在线溶解氧表共52台，准确率为36.54%；在线钠表共45台，准确率为46.67%。4种在线化学仪表的准确率都比较低。

1.2 管理维护方式

在8家电厂中，5家电厂的在线化学仪表由本厂热控维护班负责定期维护，2台机组的电厂一般安排1名维护人员，2台机组以上的电厂一般安排2名维护人员，维护人员仍需承担热控班其他工作事项。其余3家电厂采用外委的管理模式，将全厂在线化学仪表委托给维护公司由其派人常驻电厂负责仪表的维护工作，派驻人员数量同样根据机组数量而定，一般为1～2人。8家电厂在线化学仪表准确率如图2所示。

图2 各电厂在线化学仪表准确率

如图2所示，编号1～5的电厂采用热工班负责维护在线化学仪表的方式，编号6～8的电厂采用外委方式进行维护。各电厂在线化学仪表准确率偏低，《火力发电厂水汽化学监督导则》DL/T 246—2015中要求火电企业在线化学仪表准确率不低于96%，华电电力科学研究院有限公司检验的8家火电企业在线化学仪表准确率均未达标。采用2种维护方式的电厂，其在线化学仪表准确率区别不大，由本厂热工班负责维护的5家电厂其仪表平均准确率为43.96%，由外委单位负责维护的3家电厂其在线化学仪表平均准确率为35.93%。

2 在线化学仪表误差超标原因分析及改进建议

2.1 电导率表误差原因分析及建议

对210台在线氢电导率表与直接电导率表进行了整机误差检验，准确率为44.78%。经过对仪表的校验比对，产生误差的主要原因有以下几点：一是未正确设置电极常数。电极常数是电导电极间距与其有效面积之比，它对仪表显示数值有较大影响，通常情况下不需要调整，但在多数电厂发现电导率表表头中设置的电极常数与电极自带常数不一致，调整后仪表可恢复合格。二是氢电导率表树脂失效。树脂失效后水中大部分离子无法被吸附，导致电导率表测量不准确。三是氢电导率表树脂再生度低。8家电厂均采用浸泡法对树脂进行再生，该方法会导致树脂再生度低，当水样流经未完全再生的树脂时，部分阳离子与置换出的氢离子形成混合物，因水样中阳离子的极限摩尔电导率远小于氢离子极限摩尔电导率，将使得测量值出现较大误差[3]。在维护中，对在线电导率表应首先检验电极常数设置是否正确，其次应定期更换树脂避免树脂失效造成仪表读数偏大，失效的树脂可采用流动再生法以提高其再生度。

2.2 pH表误差原因分析及建议

对81台在线pH表进行了整机误差检验，准确率为29.63%。经过对仪表的校验比对，产生误差的主要原因有2个：一是水样温度超标。pH表电极的膜材料、内充液、内外参比电极均会受到温度变化的影响，且pH表的测量原理可以用能斯特公式表示，温度能直接影响能斯特温度系数斜率导致测量值出现偏差。二是温度补偿方式的设置有误。对于大多数在线pH表都存在如含盐水、加氨水等几种温度补偿方式用于检测不同水质，虽然采用错误的补偿方式对数值影响不大，但根据《发电厂在线化学仪表检验规程》DL/T 677—2018的要求，在线pH表误差需控制在0.05以内，仪表数值微小的变化有可能决定在线仪表的准确性是否合格[4]。针对这2个原因，各电厂应确保取样系统的恒温装置正常运行，控制水样温度在（25±2）℃以内，并将表头的补偿方式设置正确。

2.3 溶解氧表误差原因分析及建议

对52台在线溶解氧表进行了整机误差检验，准确率为36.54%。在实际生产中使溶解氧表产生误差的原因有2个：一是氧膜表面受到污染。氧膜是溶解氧表的零部件之一，处于传感器前端与水样直接接触，氧膜受污染后会影响溶解氧传感器阴极的表面积，而溶解氧表的原理公式中溶解氧浓度与传感器阴极表面积成正比。二是阳极老化。长期运行后阳极生成的氯化银沉淀增加，会与内充液氢氧化钾反应并转化成氧化银沉淀吸附在电极表面，电极的极化电阻增大从而造成测量误差[5]。对于在线溶解氧表，应保持流通池清洁，避免管路中水垢、细菌对仪表的影响，必要时应更换氧膜或新电极。

2.4 钠表误差原因分析及建议

对45台在线钠表进行了整机误差检验，准确率为46.67%。在4种在线化学仪表中，钠表的结构最为复杂，合格率也较低。钠表在检测水样钠含量时，通常需对水样添加碱化剂二异丙胺来降低氢离子对测量的影响，因碱化剂失效导致pH值低于仪表要求的pH值范围是造成钠表测量误差的一种常见原因[6]。人工无法准确配制低浓度钠标准溶液，电厂维护人员在校准在线钠表时一般采用较高浓度的标准溶液，通常采用质量浓度为200 μg/L与2000 μg/L的标液进行两点标定，但水汽系统的钠离子质量浓度实际在5 μg/L以下，因此标定后的钠表在测量实际水样时可能产生较大误差。针对在线钠表存在的问题，应定期添加或更换碱化剂避免碱化剂长期放置失效，在对在线钠表进行校准时宜采用与实际水样钠浓度相当的标液进行在线标定校准。

2.5 对管理维护方面的建议

电厂应提高对在线化学仪表的重视程度，一方面要分派足够的维护人员投入到在线化学仪表的日常维护中；另一方面应适当投入维护经费，用于采购在线化学仪表零部件，及时对故障仪表进行维护或更换。对于将仪表维护工作外委的电厂，也应加强对在线化学仪表的监督管理，避免维护人员责任心缺乏、维护不到位的现象发生。此外，电厂维护人员应定期参加内部交流培训，加强与兄弟单位同岗位人员的沟通，参加行业内相关培训，学习水汽品质相关知识以提升技术水平[7]。