水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性

1、水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性潘燕紅摘 要本文介紹了化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性的關(guān)系以及對電廠安全經(jīng)濟(jì)運行的重要性，詳細(xì)分析了影響電廠常用的電導(dǎo)率表、pH 表、溶解氧表和鈉表測量準(zhǔn)確性的各種因素。介紹了最新研制的YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置的各項功能和應(yīng)用情況，為提高全國電廠在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性和化學(xué)監(jiān)督水平提供了有效的技術(shù)手段。關(guān)鍵詞 電廠 水汽 化學(xué)監(jiān)督 在線 化學(xué)儀表 準(zhǔn)確性 檢驗1 化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表的關(guān)系在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性決定化學(xué)監(jiān)督的可靠性。由于高參數(shù)機組對水汽品質(zhì)的要求不斷提高，手工取樣測量已經(jīng)不能取代在線化學(xué)儀表在化學(xué)監(jiān)督中的位置。其原因如下：（

2、1）取樣測量不能準(zhǔn)確測量純水條件下汽水的直接電導(dǎo)率、氫電導(dǎo)率、pH 值、鈉含量、溶解氧等指標(biāo)；（2）取樣測量人為影響因素降低測量結(jié)果的可靠性；（3）取樣測量是間斷性測量，不能隨時發(fā)現(xiàn)間斷出現(xiàn)的水質(zhì)異常情況。如蒸汽間斷性帶水、精處理系統(tǒng)間斷釋放陰離子、水汽系統(tǒng)間斷性污染等等。許多電廠水汽品質(zhì)合格率很高，但腐蝕結(jié)垢和積鹽問題卻很嚴(yán)重，其根本原因是在線化學(xué)儀表測量不準(zhǔn)確，未能及時發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致化學(xué)監(jiān)督與控制出現(xiàn)偏差。2 化學(xué)監(jiān)督和在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確性的意義2.1 對節(jié)能降耗影響顯著大容量機組對水汽品質(zhì)要求極高，水汽品質(zhì)的準(zhǔn)確監(jiān)測是保證機組安全經(jīng)濟(jì)運行的必要手段。由于多數(shù)在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性無法檢驗，導(dǎo)

3、致在線化學(xué)儀表普遍測量不準(zhǔn)確，使水汽品質(zhì)惡化問題得不到及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致發(fā)電機組水汽系統(tǒng)發(fā)生腐蝕、結(jié)垢和積鹽，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)國外資料介紹，美國發(fā)電廠強迫停機中，估計有50%是因蒸汽發(fā)電裝置部件腐蝕造成的，造成每年增加30 億美元運行和檢修成本。由于腐蝕，產(chǎn)品成本增加百分之十以上；在美國所有工業(yè)腐蝕產(chǎn)物成本中名列第一。部件可用性損失、性能效率損失和部件使用壽命過早終止等故障，一般是由鍋爐爐管和汽輪機葉片損壞、給水加熱器污染和汽輪機葉片沉淀物等原因引起。例如國內(nèi)某電廠兩臺600MW 亞臨界機組2004 年底相繼底投產(chǎn)，汽包汽水分離裝置缺陷使飽和蒸汽中大量帶水。由于蒸汽在線鈉表和氫電導(dǎo)率表測量不

4、可靠，一直未能及時發(fā)現(xiàn)該問題，導(dǎo)致汽輪機高壓缸嚴(yán)重積鹽，汽輪機效率降低。06 年初檢查汽輪機嚴(yán)重積鹽，機組滿負(fù)荷運行時的蒸汽流量從投產(chǎn)初期的1790t/h（額定蒸發(fā)量），增加到1900t/h 以上，兩臺機組每年多燒煤140000t，按每噸400 元計算，每年損失5600 萬元。某電廠凝結(jié)水在線溶解氧表測量偏低，凝結(jié)水溶解氧長期超標(biāo)問題未及時發(fā)現(xiàn)，造成凝汽器和低加銅管腐蝕溶解，導(dǎo)致汽輪機高壓缸嚴(yán)重積鹽，汽輪機出力和效率顯著降低。目前國內(nèi)火力發(fā)電機組普遍存在不同程度的腐蝕、結(jié)垢和積鹽問題，雖然多數(shù)機組未出現(xiàn)上述例子那樣嚴(yán)重的腐蝕積鹽問題，但即便是較輕的腐蝕、結(jié)垢和積鹽問題，每臺機組每年也會有數(shù)百萬

5、元的經(jīng)濟(jì)損失。2.2 影響機組運行的安全性據(jù)國外資料介紹，鍋爐四管損壞仍然是火力發(fā)電廠可用性損失的最主要原因；僅燃料成本一項就使美國發(fā)電行業(yè)損失數(shù)十億美元。在大型火力發(fā)電廠中，僅一次需要三天時間修理的爆管事故，就會使發(fā)電廠蒙受一百萬美元的損失。水冷壁氫脆、堿腐蝕和腐蝕疲勞損壞，省煤器的點蝕（局部腐蝕）、U 形彎頭、管夾、管與管支架處的腐蝕疲勞，過熱器和再熱器的主要腐蝕損壞（點蝕和應(yīng)力腐蝕裂紋），其主要原因均是水質(zhì)控制偏差。例如國內(nèi)某電廠300MW 汽包爐，在線pH 表測量值偏高，測量顯示pH 值始終大于9.0（合格），運行兩年后割管檢查發(fā)現(xiàn)大量水冷壁管發(fā)生酸性腐蝕，造成重大損失。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，

6、爐水pH 值經(jīng)常低于8.3，爐水酚酞堿度為零，證明爐水在線pH 表測量值偏高。又例如某電廠給水pH 測量值偏高，造成給水pH 實際控制值偏低，導(dǎo)致給水系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，高加疏水鐵含量高達(dá)70g/L。高加腐蝕泄露會造成高加退出運行，嚴(yán)重影響機組效率；給水系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)生的大量鐵會加速水冷壁的沉積和腐蝕，造成爆管事故的發(fā)生。例如許多電廠發(fā)生精處理系統(tǒng)泄漏氯離子，由于氫電導(dǎo)率測量偏低，未能發(fā)現(xiàn)問題，結(jié)果氯離子在爐水中濃縮后造成酸性腐蝕爆管。由于缺乏檢驗水汽系統(tǒng)在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性的方法與手段，長期不能發(fā)現(xiàn)儀表測量不準(zhǔn)確的問題，從而長期不能發(fā)現(xiàn)化學(xué)監(jiān)督的問題。這就像慢性病，一般比較難以察覺，也難以檢驗確

7、診；但對人的損害卻是長期的、嚴(yán)重的，積累到一定程度，其危害更大。類似的實例非常多，許多電廠汽水品質(zhì)監(jiān)測合格率很高，熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢和積鹽情況卻很嚴(yán)重，主要原因是在線化學(xué)監(jiān)測儀表測量不準(zhǔn)確導(dǎo)致化學(xué)監(jiān)督失去作用。由此可見，提高電廠在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性和可靠性，提高化學(xué)監(jiān)督的準(zhǔn)確性，及時發(fā)現(xiàn)水汽品質(zhì)控制上的問題并加以解決，對發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運行具有重要的意義，可以取得節(jié)能降耗的顯著效果?；瘜W(xué)監(jiān)督和在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確性的重要意義普遍沒有重視的主要原因是：（1）水汽系統(tǒng)異常造成的損失是慢性的、間接的，不易被察覺；（2）在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性無法判斷，原有的國內(nèi)各種標(biāo)準(zhǔn)方法無法檢驗儀表實際測量的工

8、作誤差。因此電廠有關(guān)人員不能發(fā)現(xiàn)普遍存在的儀表測量不準(zhǔn)確問題。然而，這些問題造成的經(jīng)濟(jì)損失卻是長期的、巨大的，甚至超過鍋爐、汽機等問題的影響。3 在線化學(xué)儀表測量不準(zhǔn)確的根本原因水汽系統(tǒng)化學(xué)儀表可分為兩類：第一類：可以用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢驗實際測量準(zhǔn)確性的儀表，硅表、磷表、聯(lián)氨表等。第二類：無法用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢驗實際測量條件下測量準(zhǔn)確性的儀表，電導(dǎo)率表、pH 表、鈉表，溶解氧表。而這四種在線化學(xué)儀表卻是最重要的在線監(jiān)督儀表。由于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)的落后，目前國內(nèi)的所有標(biāo)準(zhǔn)方法（GB、JJG、JB、DL)均不能檢驗第二類儀表實際測量的誤差，即工作誤差（在正常工作條件內(nèi)任意一點上測定的誤差）。而主要檢驗二次儀表的

9、性能和基本誤差（參比工作條件下的測定誤差）。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，二次儀表出現(xiàn)問題的情況比較少。多數(shù)誤差出現(xiàn)在純水測量系統(tǒng)和傳感器上。3.1 影響在線電導(dǎo)率表測量準(zhǔn)確性的因素純水系統(tǒng)在線電導(dǎo)率表受交換柱（氫電導(dǎo)率測量）、系統(tǒng)漏氣、電極污染、溫度補償、地回路、頻率等影響產(chǎn)生較大的誤差（見圖1），國內(nèi)已有的電導(dǎo)率表檢驗標(biāo)準(zhǔn)和檢驗裝置不能檢驗上述誤差，只能檢驗二次儀表的測量誤差。因此檢驗準(zhǔn)確的電導(dǎo)率表，在電廠純水條件下實際測量時，仍然會出現(xiàn)很大的測量誤差。圖1 電廠純水在線電導(dǎo)率表測量常見誤差3.2 影響在線pH 表測量準(zhǔn)確性的因素純水系統(tǒng)在線pH 表受靜電荷、液接電位、地回路、溫度補償?shù)扔绊懏a(chǎn)生較大

10、的誤差（見圖2），國內(nèi)已有的pH 表檢驗標(biāo)準(zhǔn)和檢驗裝置不能檢驗上述誤差，只能檢驗二次儀表的測量誤差。因此檢驗準(zhǔn)確的pH 表，在電廠純水條件下實際測量時，仍然會出現(xiàn)很大的測量誤差。圖2 純水系統(tǒng)在線pH 表測量常見誤差來源 圖3 純水系統(tǒng)在線鈉表測量常見誤差來源3.3 影響在線鈉表測量準(zhǔn)確性的因素純水系統(tǒng)在線鈉表受靜電荷、液接電位、地回路、標(biāo)定誤差、電極選擇性等影響產(chǎn)生較大的誤差（見圖3），國內(nèi)已有的鈉表檢驗標(biāo)準(zhǔn)和檢驗裝置不能檢驗上述誤差，只能檢驗二次儀表的測量誤差。因此檢驗準(zhǔn)確的在線鈉表，在電廠純水條件下實際測量時，仍然會出現(xiàn)很大的測量誤差。3.4 影響在線溶解氧表測量準(zhǔn)確性的因素純水系統(tǒng)在線

11、溶解氧表受測量管路泄漏、溫度補償、標(biāo)定誤差等影響產(chǎn)生較大的誤差（見圖4），國內(nèi)已有的溶解氧表檢驗標(biāo)準(zhǔn)和檢驗裝置不能檢驗上述誤差，只能檢驗二次儀表的測量誤差和零點誤差。因此檢驗準(zhǔn)確的在線溶解氧表，在電廠純水條件下實際測量時，仍然會出現(xiàn)較大的測量誤差。3.5 小結(jié)綜上所述，在純水系統(tǒng)中，電導(dǎo)率表、pH 表、鈉表、溶解氧表在線測量時會遇到許多特殊干擾因素而產(chǎn)生誤差，如純水中靜電荷、液接電位、電極分布電容、電極選擇性、溫度補償?shù)龋辉诰€測量時系統(tǒng)泄漏、地回路、樹脂再生度、電極污染等。這些影響因素是在線化學(xué)儀表工作誤差普遍超標(biāo)的主要原因。然而，國內(nèi)已有的檢驗標(biāo)準(zhǔn)和檢驗裝置不能檢驗上述誤差，只能檢驗二次儀表

12、的測量誤差和標(biāo)準(zhǔn)溶液中的基本誤差。 4 提高化學(xué)監(jiān)督和在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確性的途徑綜上所述，要提高水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督可靠性的主要途徑是提高在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性，而提高在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性的技術(shù)關(guān)鍵，是尋找檢驗在線化學(xué)儀表測量工作誤差的方法和手段，并且能夠查找造成在線化學(xué)儀表工作誤差超標(biāo)的原因。針對上述技術(shù)關(guān)鍵，西安熱工研究院研制了YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置，該裝置不僅能夠完成目前國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的各種二次儀表檢驗項目和標(biāo)準(zhǔn)溶液中的基本誤差檢驗，還能完成對純水條件下各種化學(xué)儀表在線測量過程中發(fā)生的上述各種誤差的檢驗（見表1表4），并且可以確定誤差產(chǎn)生的原因，從而指導(dǎo)儀表維護(hù)人員消除誤差。使用YH

13、J-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置對七個電廠205 臺在線電導(dǎo)率表、pH 表、鈉表和溶解氧表進(jìn)行在線檢驗，得到以下結(jié)果：（1）目前電廠水汽系統(tǒng)在線電導(dǎo)率表、pH 表、鈉表和溶解氧表測量的工作誤差比較大，所檢的上述四種在線化學(xué)儀表的工作誤差較大的占被檢表總數(shù)的61.8%；嚴(yán)重影響了化學(xué)監(jiān)督和控制的準(zhǔn)確性與可靠性。（2）使用國內(nèi)目前的各種標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法離線進(jìn)行檢驗，均檢驗不出上述儀表的工作誤差，使用YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置可以檢驗出上述在線儀表的工作誤差，并且可以確定誤差來源。（3）相對誤差超過5%的在線電導(dǎo)率（氫電導(dǎo)率）表占被檢電導(dǎo)率表總數(shù)的68%。樹脂再生度低、溫度補償附加誤差、電極常

14、數(shù)誤差、測量頻率附加誤差分別占被檢電導(dǎo)率表總數(shù)的43%、16.5%、12.8%、9.2%，排在主要誤差因素的前四位。（4）誤差大于0.1 的在線pH 表占被檢表總數(shù)的60%。靜電荷和液接電位、溫度補償、地回路等三個影響因素是造成在線pH 表工作誤差超標(biāo)的主要原因，分別占被檢表總數(shù)的44%、27%和17%。其中以地回路影響產(chǎn)生的誤差最大，最大工作誤差達(dá)到1.5。（5）誤差大于10%FS 的在線鈉表占被檢表總數(shù)的79%，誤差大于50%FS 的在線鈉表占被檢表總數(shù)的47%，表明目前在線鈉表普遍存在測量誤差大的問題。標(biāo)定誤差、地回路、靜電荷和液接電位等三個影響因素是造成在線鈉表工作誤差超標(biāo)的主要原因，

15、分別占被檢表總數(shù)的68%、26%和21%。（6）誤差大于10%FS 的溶解氧表占被檢表總數(shù)的56%。標(biāo)定誤差、測量回路泄漏等兩個影響因素是造成在線溶解氧表工作誤差超標(biāo)的主要原因，分別占被檢表總數(shù)的48%和16%。（7）根據(jù)確定的誤差原因，采取相應(yīng)的措施消除誤差來源后，絕大多數(shù)在線化學(xué)儀表測量誤差均減小到標(biāo)準(zhǔn)要求值以下。表1：YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置與其他方法檢驗電導(dǎo)率表的對比對比項目YHJ-型化學(xué)儀表檢驗裝置現(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)或固定式檢驗臺便攜式標(biāo)準(zhǔn)表二次表檢驗 有有無整機離線檢驗有 有 無整機在線工作誤差檢驗 有無 有氫交換柱性能檢驗 有 無無頻率影響檢驗 有無無在線電極常數(shù)檢驗 有無

16、有非線性溫度補償檢驗有無無檢驗時是否需要拆表不需要拆表需要拆表 不需要拆表2：YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置與其他方法檢驗pH 表的對比對比項目YHJ-型化學(xué)儀表檢驗裝置現(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)或固定式檢驗臺便攜式標(biāo)準(zhǔn)表二次表檢驗 有有無整機離線檢驗有 有 無整機在線工作誤差檢驗 有無 有地回路誤差檢驗 有 無無靜電荷誤差檢驗 有無無液接電位誤差檢驗 有無無溫度補償檢驗有無無檢驗時是否需要拆表不需要拆表需要拆表 不需要拆表3：YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置與其他方法檢驗鈉表的對比對比項目YHJ-型化學(xué)儀表檢驗裝置現(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)或固定式檢驗臺取樣法二次表檢驗 有有無整機離線檢驗有 有 有純水標(biāo)準(zhǔn)溶

17、液檢驗有無 無地回路誤差檢驗 有 無無靜電荷誤差檢驗 有無無液接電位誤差檢驗 有無無在線定位功能有無無檢驗時是否需要拆表不需要拆表需要拆表 不需要拆表4：YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置與其他方法檢驗溶解氧表的對比對比項目YHJ-型化學(xué)儀表檢驗裝置現(xiàn)有國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)或固定式檢驗臺便攜式標(biāo)準(zhǔn)表在線法拉第電解有有無標(biāo)準(zhǔn)氧加入法檢驗有 無無整機在線檢驗有無 有測量回路密封性檢驗有 無無流速影響檢驗有無無溫度影響檢驗 有無有在線定位功能 有無無 5 結(jié)論在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性決定化學(xué)監(jiān)督的可靠性。提高電廠水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督和在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性和可靠性，對發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運行和節(jié)能降耗具有重要的意義。使

18、用國內(nèi)目前的各種標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法進(jìn)行離線檢驗，均檢驗不出在線電導(dǎo)率表、pH 表、溶解氧表和鈉表的工作誤差。使用YHJ-型移動式在線化學(xué)儀表檢驗裝置可以檢驗出上述在線儀表的工作誤差，并且可以確定誤差來源，從而指導(dǎo)儀表維護(hù)人員消除誤差，使在線化學(xué)儀表和化學(xué)監(jiān)督準(zhǔn)確可靠。重視水汽品質(zhì)的監(jiān)測 搞好化學(xué)監(jiān)督工作摘 要 本文針對當(dāng)前電廠運行中水汽品質(zhì)監(jiān)測工作的現(xiàn)狀，從技術(shù)上指出，制（修）定好標(biāo)準(zhǔn)方法、培訓(xùn)好水汽分析的人員、應(yīng)用好標(biāo)準(zhǔn)方法以及使用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對做好水汽品質(zhì)監(jiān)測工作是十分重要的。關(guān)鍵詞 水汽品質(zhì) 水汽分析1 前言電廠化學(xué)工作的最終目的是為發(fā)供電設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行提供保障，并更好地節(jié)約用水

19、和保護(hù)環(huán)境。對一個新建的電廠而言，從水源的選擇，水處理系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)備和材料的選型，安裝和調(diào)試，直至設(shè)備的運行、檢修和停用的各個階段都應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定做好化學(xué)監(jiān)督工作1。其中做好水汽化學(xué)監(jiān)督的一項基礎(chǔ)工作是取樣的代表性和準(zhǔn)確可靠的測試數(shù)據(jù)，只有這樣才能起到預(yù)報和警告的作用，為決策提供第一手資料。一個好的電廠化學(xué)工作者應(yīng)熟知甚至是精通水汽試驗方法。2 火電廠水汽品質(zhì)監(jiān)督的現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國每年有大量的高參數(shù)大容量火電機組投入運行，對水汽品質(zhì)的要求也隨著參數(shù)的提高而提高。先進(jìn)的水處理技術(shù)如超濾、反滲透、電除鹽、凝結(jié)水精處理、給水加氧處理以及爐內(nèi)平衡磷酸鹽處理等新技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，用于水汽分析的儀器不斷更新，原子吸收儀、離子色譜儀已成為監(jiān)督水汽品質(zhì)的有效手段，在線化學(xué)儀表，pH、Na、SiO2、O2 和電導(dǎo)率表大量投入，加上新的管理機制，就要求水汽分析的結(jié)果能準(zhǔn)確及時地反映水汽中痕量雜質(zhì)的濃度及其變化情況。從近幾年對一些電廠（主要是300MW 及以上火電機組）運行中水汽化學(xué)監(jiān)督工作情況的調(diào)查來看，總的來說，隨著管理工作的加強和技術(shù)水平的提高，化學(xué)監(jiān)督工作的成效也相應(yīng)的提高，絕大多數(shù)機組的水汽品質(zhì)合格率都達(dá)到