发电厂水汽系统化学监督与在线仪表的准确性分析

广东珠海金湾发电有限公司 林舒舒

引言

很多发电厂的水汽品质具有较高的合格率，但却存在较为严重的腐蚀结垢等不良现象。究其背后的根本原因是由于在线化学仪表测量结果不准确、读数不及时没有让问题及时暴露出来。

比如某发电厂的pH 值监测仪表一直保持在正常的范围之内，但是却发生了较为严重的腐蚀现象，用人工的方式分析酚酞碱度经常趋向于零，这就说明pH 仪表测量值异常偏高，导致实际炉水的pH值较低的情况没有被反映出来；又或者在取样检测的时候无法对纯水中的氢电导率、pH 值、钠浓度等不同的数值加以检测，采用的是间断性检测方式，无法及时发现出现的水质异常问题，如果发生了蒸汽间断性带水的现象，就会导致水汽系统工作间被阶段性污染，发生异常的阴离子放电现象。

在线化学仪表在检测的时候通常用在线pH 表检测仪器、在线硅表分析仪器、在线钠表分析仪器、在线溶解氧表分析器和在线电导率表分析仪器等不同的部分组成，这些仪器的组合能有效地进行连续检验，展开集中采样，有效地确保了水汽检测和水汽监督的准确性与及时性。但是由于现代发电厂对水汽系统和水器设备的要求越来越高，大多数在线化学仪表运转的时候会受制于自身的检测限度，容易检测到不同类信号的干扰从而出现误差的现象，因此如何提高在线化学仪表的准确性，减轻人工工作的压力，这一工作还在持续进行之中。

在线化学仪表的统筹运用能进行连续性化验和检测，也可展开集中采样，这就能在很大程度上确保水汽系统的化学监督结果准确性，及时反映出问题，如水汽品质发生变化，即可通过在线仪表的化验检测结果直观的反映出来。但问题并不是不存在，很多发电厂采用的在线化学仪表只能在临近仪表的范围内运行，不能超过自身检测的极限范围，这就会让仪表检测产生较大误差，且很多误差来源于细小的信号干扰，这在很大程度上对化学监督、化学测量的准确性造成了破坏。

1 化学监督与在线化学仪表测量准确性的联系分析

本质上化学监督和在线化学仪表的测量准确性具有重要的关系，在线化学仪表的测量数值是否准确决定了化学监督的数值是否具有可参考的价值。如今很多发电厂已采用了高参数机组，意味着对水汽设备的品质要求在不断的提升，采用传统的人工取样检测已无法达到相关要求，也无法取代在线化学仪表的化学监督地位。

其基本原因有三点：人工取样的过程易受各种类型污染，包括空气中的杂质、取样品容器的污染。取样测量过程中如不能直接在纯水条件下进行测量，会导致电导率、氢电导率、pH 值、钠含量等重要数值不合格；人工取样的人为因素较大，可能会影响到检测结果的准确性和参考意义；水压测量属于间断性测量，如无法及时发现异常情况就易导致检测结果不合格[1]。

实际上化学监督的质量和在线仪表检测准确性具有重要联系，尤其是针对大型机组，只有确保水汽品质才能提高机组安全运行的经济效益。很多在线化学仪表无法通过准确性检验的要求，导致在线化验的结果普遍不准确，水汽品质不断恶化，造成经济损失。

据国外资料，美国约有50%左右的大型发电厂由于发电设备腐蚀造成被迫停机或生产中断，额外增加了30亿美元左右的运维成本。同样由于腐蚀作用会增加产品的机械化成本，在所有成本损耗项目中位列第一，国内也是如此。

发电厂在水汽检测的过程之中由于汽水分离装置的缺陷导致蒸汽大量带水饱和，这时化学监督仪表测量结果不可靠，导致该问题一直没能被发现，汽轮机的高压缸发生严重积盐现象，最终导致气轮组的机械效率降低。同样，pH 值检测结果不准确也有可能会导致pH 值实际控制降低，给水设备形成严重的腐蚀现象。

高压加热器腐蚀泄漏也会导致高压加热器自动退出运行，影响机组的运行速度和效率，给水系统发生腐蚀，导致大量的铁沉积现象和腐蚀现象，造成爆管的危害。长期以来由于缺乏准确的水汽检测手段，化学仪表检测的准确性下降带来了明显的生产问题，有些化学仪表能发现严重的泄漏污染等问题，但对细小的问题还是不能精准预测，如饱和蒸汽带水、精处理装置的泄漏现象等。但现实情况是，即便存在轻微的腐蚀现象或结垢现象，每年每台机组的运行也会无端耗费数百万人民币。由此可见，必须要提高发电厂在线仪表测量的准确性和结果的可靠程度，把控水汽装置的品质，解决细小化的运行问题。

2 在线仪表的准确性不佳的原因分析

当前在发电厂水汽监督之中采用的化学仪表设备主要包含在线电导率表、在线pH 计、在线钠表和在线溶解氧表等不同的部分，在测量时误差是经常存在的现象，原因也多种多样。在发电厂使用水汽系统在线电导率表时，可能会存在纯水干扰因素，这种在线型的干扰因素会导致仪器的测量结果产生较大误差，电极常数和温度补偿的数值超过预期，容易让离子交换中产生附加误差，对电极产生污染，在测量回路时容易产生漏气情况[2]。目前我国发电厂在线电导率表在检测时大多数采用的是KCI 标准，对取样的溶液进行离线检测，如纯水和在线干扰因素得到了全面的控制，就可保证测量结果准确性，但这一情况通常无法得到全面的确保。

在线pH 计也有可能会产生误差。pH 计在检测和使用时也可能会存在纯水干扰因素和在线干扰因素，同样会对仪器的测量结果产生很大影响。如产生温度补偿附加误差和电极标定的误差，尤其是电极标定的误差可能会进而产生流速附加误差和地回路的现象。目前我国发电厂在使用pH 计进行酸碱度检时，采用的溶液并不完全溶于水，而是对标准缓冲溶液展开离线标定，纯水因素和在线干扰因素稍稍得到控制，但如采用标准缓冲溶液对pH 值进行检测，也无法保证其精确程度。

在线钠表在检测时也容易产生误差，它和在线pH 计都采用的是电卫士测量仪表，因此也会受到纯水因素和在线因素的干扰。纯水干扰因素指的是产生电极选择性误差，也容易产生电极标定误差，而在线干扰因素则会产生地回路和水样简化等不良现象。目前我国在利用在线钠表进行检测时可采用钠浓度较高的标准溶液展开离线标定，控制纯水在线干扰因素影响，但如果采用标准溶液准确程度则会下降。

采用在线溶解氧表时误差也偶有发生，如易产生电极的斜率变化导致管路泄漏和标定误差，这些情况都会对仪器的测量产生很大的影响。传统情况下，在线溶解氧表可采用非低浓度氧溶液进行离线校准，无法对整体管路的气密性展开严格的检测，因此也无法确保低浓度氧水样本的精确程度[3]。可看出，目前阶段我国发电厂只能利用化学仪表检测标准溶液基本误差，对其相关的准确能力展开检测却无法全面地判定误差读数，这些情况会导致在线仪表的正常使用步骤受到影响，进而破坏到发电厂机组的正常运行和工作。

3 发电厂水汽系统化学监督与在线仪表的准确性提升

3.1 加大在线仪表的巡查力度，提高系统的稳定性

有关检测人员要定期对化学仪表进行全方位的检测，如水汽样品的输送管路是否正常、阀门运行情况是否正常，检测系统有无存在泄露现象等，发现问题要及时进行处理和反馈，调整好水汽样品的温度和流量。如仪器数据显示发生一定的幅度变化，则要分析该样品是否存在质变反应，进而判断在线仪表是否存在问题和故障。有关管理人员在认识上把握化学监督重点之所在，按照《火力发电厂水汽化学监督导则》等行业标准或导则要求，完善化学监督规程制度，明确各项水汽品质指标异常时的三级处理原则，认真校核各项化学监督技术规定、指标是否符合标准，同时定期进行自查自纠，防止发电厂水汽系统发生严重污染事故，确保电厂生产安全，保障自身的流水线利益。

有关工作人员要加强化学监督，将机组各阶段的水汽品质指标列入操作票，并明确各指标的标准值，填写实测数据，各个关键节点的水汽品质指标经当班值长确认符合要求后签字，再执行下一步操作。水汽品质的好坏会直接影响到企业的运行效益和经济损失，只有掌握核心在线化学仪表测量技术，才能提高系统其在线仪表的准确程度。

3.2 定期对过滤器进行清洗，做好标准液、电解液的定期配置

大多数发电厂的化学仪表系统都采取了纤维过滤器的形式进行了安装，去除了水中不必要的杂质，防止仪器检测组件受到污染。但经长时间运行后，仪器测试组件还是会容易受到外界因素的干扰和影响，因此必须要查看过滤器截留的情况，如果杂质过多要及时清理，防止过滤器效果下降，清洗时不能用清水，要采用HCI 溶液，5%的HCI 溶液浸泡4小时后再用清水冲洗。同时实验室工作人员还要及时配置标准液、电解液、参比液等不同的液体，测量液体的配置需要由专业的维护小组和工作人员共同进行，加快更换和补充的频率，防止液体长期储存发生变质或失效情况，在溶液配比时使用的药水要经过提纯和分析，利用二级除盐水提高纯度。

3.3 统一在线化学仪表检定环境和运行环境

若要做到这一点，有关工作人员就要对在线仪表检测器进行维护，对记录仪的数值进行分析，采用便携式仪器进行辅助操作，全面确保操作环境和检查环境的统一性，如发生测量误差也方便确定来源。因此在在线设备的维护和记录方面，应采取类似便携式溶解氧仪这种能快速确定仪器测量误差来源的仪器，来统一运行环境和检查环境。

此外，在质量检查过程中我国发电厂所采用的测试标准大多数是离线状态，实际情况和测试情况基本上会有一定的出入，这是无法避免的，也就是说即使仪器在测试时检测结果合格，但在实际工作中却难免存在较大误差，这就是离线检测的不可避免性导致的。为解决这一问题，维护在线仪表时可以采用类似便携式溶解氧分析仪等仪器对相关的数据展开记录，在操作环境中使用检查仪器时能确保统一的运行环境和检查环境，有利于误差的缓解和缩小。

3.4 优化后续维护和检测方式

化学仪表组件在测量过程中如果要提高数值的精确程度、减小误差，就须查缺补漏、加强监测力度。在线化学仪表在使用时易受外界环境的干扰和影响，导致传感器发生一系列的变化，因此要加强对传感器的后期维护和更换，防止出现不同程度的数值误差。

有关工作人员要提高在线检测力度，进行查缺补漏，定时定期的对化学仪表的误差予以发现，提高检测准确率，除了要加强对化学仪表组件的维护外，还要采取科学的检测方式。在线化学仪表的检测误差大多数会受到在线因素和纯水因素的干扰，标准溶液检验方式虽有效控制了纯水因素，但还会形成一定的化学监控盲区，如热力设备产生腐蚀现象，有关工作人员应对这一现象吸取国内外先进的研究经验，如美国电力协会研究出了材料与试验标准，我国也有有关单位研究出了在线化学仪表检测装置，这种检测装置和检测手段能针对pH 仪器、溶解氧分析仪器和电导率分析仪器的误差进行消除以及在线检测。

采用移动式在线化学仪表检测有以下亮点：在移动式化学检测的过程中，标准电导率仪的电极常数能进行动态标准的测定，通过纯水仪表二次测量消除电容引发的数值误差，也能补偿纯水非线性温度差值，利用移动式在线化学仪表检测装置可采用电流方式测定pH 值，防止普通的pH 检测仪器在纯水环境中检测受到地回路和温度补偿的影响，进一步提高了测量结果的准确率。