溫度對兩種典型的電導率儀表測量準確性的影響分析

車小云

(國網(wǎng)安徽省電力科學研究院，安徽 合肥 230601)

0 引言

火力發(fā)電廠中水、汽系統(tǒng)含有大量的有害雜質，對其進行連續(xù)的測量是保證機組安全經(jīng)濟運行的必要手段。電導率是電廠水、汽系統(tǒng)中嚴格控制的指標之一，長期以來如何準確測量電廠高純水的電導率，一直是電廠化學分析技術人員和儀表生產廠家十分關注和研究的課題。在現(xiàn)場，儀表測量的準確性受到多種因素的影響，其中溫度對電導率儀表測量準確性的影響尤為突出，不容忽視。

1 溫度對電導率測量的影響原理

溫度直接影響溶液中電解質的電離度、溶解度、離子遷移速度、溶液的粘度等，從而影響了溶液的電導率。為了統(tǒng)一和比較水質，需要用同一溫度下的電導率進行比較。我國電力系統(tǒng)規(guī)定用25℃作為測量電導率的基準溫度，當水溫不是25℃時，就要進行溫度補償，將不同溫度下的電導率補償?shù)?5℃時的電導率，使得溶液在不同溫度下的電導率值具有可比較性，為控制水質指標提供依據(jù)。目前多數(shù)儀表上已設置有溫度補償電路，先測出溶液的溫度，再根據(jù)此溫度按一定的比例系數(shù)或某種關系對測得的電導率進行溫度補償。但事實上，由于水溶液離子的復雜性，儀表設計本身固有的局限性，使得儀表根本不能徹底補償溫度對測量值的影響，這極大地影響了儀表測量的準確性，引起了較大的測量誤差。

2 電導率儀表的使用現(xiàn)狀

2.1 配置情況

目前安徽省電網(wǎng)系統(tǒng)內電導率儀表種類繁多，對于在線表計，以瑞士SWAN產品居首，而對于便攜式表計，以德國WTW產品為主，兩者共占據(jù)了使用的電導率儀表總數(shù)的80%左右。這兩款儀表設計帶有多種溫度補償方式，但在具體應用中未對每種補償方式作進一步使用說明，因而出現(xiàn)對于同一水樣，不同的人由于選擇不同的補償方式而得到了不同的結果，測量狀態(tài)混亂，測量值具有不確定性。

2.2 使用狀況

火電廠為消減溫度對水、汽電導率測量的影響，在水樣流經(jīng)儀表測量電極前加裝恒溫裝置，使得進入儀表測量電極水樣溫度保持在25℃左右。然而，在夏季高溫季節(jié)，有些恒溫裝置恒溫效果不好，流經(jīng)儀表電極的水樣達到40℃左右，這大大影響了儀表測量的準確性，測量結果備受爭議。

為了準確地了解和掌握溫度對該類儀表測量準確性的影響程度，我們通過對同一水樣在不同溫度下這些儀表的測量情況，開展溫度對上述兩種典型的電導率儀表測量值的影響實驗。通過實驗，總結規(guī)律，為現(xiàn)場儀表準確測量提供參考依據(jù)。

3 溫度對電導率儀表測量準確性的影響實驗

3.1 主要儀器和設備

實驗選用使用較廣泛的兩種典型的電導率儀表:德國WTW生產的340i型，瑞士SWAN生產的AMU-1型作為研究對象。選用德國WTW 3210型監(jiān)測實驗用水樣。德國LAUDA水樣恒溫裝置兩臺，用于控制水樣溫度。水樣采用除鹽水。

3.2 實驗過程分析

實驗過程如圖1所示，同一水樣流經(jīng)兩路儀表，一路經(jīng)過恒溫裝置1恒溫至25℃，再經(jīng)儀表1測量，記錄儀表1數(shù)據(jù)，確保水樣在實驗期間水質未發(fā)生改變;另一路經(jīng)過恒溫裝置2，將水樣調整至不同的溫度，利用儀表2或3測量出不同溫度下各類儀表選擇不同的溫度補償方式時測量值變化情況。

圖1

3.3 實驗數(shù)據(jù)分析

如圖1所示，水樣經(jīng)恒溫裝置1恒溫至25℃后由儀表1測量出其電導率值，理論上該值可作為水樣電導率真值。同樣的水樣經(jīng)過恒溫裝置2恒溫至不同的溫度后流經(jīng)儀表2測量電極，儀表2由于可選擇三種不同的溫度補償方式，因此可得到不同的電導率值。儀表2與儀表1測量數(shù)據(jù)的差值為儀表2的測量誤差。記錄儀表1、儀表2的數(shù)據(jù)，見表1。

表1 不同溫度下德國WTW 340i型電導率儀表測量值(單位:μS/cm)情況

從表1數(shù)據(jù)可以看出:

(1)儀表在25℃時測量值較準確，偏離25℃時，溫度變化使儀表產生測量誤差，即儀表不能對溫度引起的測量誤差做到完全補償。

(2)比較儀表的三種補償方式，很明顯沒有經(jīng)過溫度補償(去補償)的儀表測量誤差最大，如測量偏離基準溫度的水樣，測量值不可信。實際應用中，不宜選用此溫度補償方式對水樣進行測量。

(3)水樣溫度在10℃ ～35℃時，采用非線性補償(NLF)或線性補償(補償系數(shù)2.0%)儀表測量誤差相近，且較小，兩種補償方式均可采用。對于水樣溫度超過35℃以上的，測量誤差均較大，測量數(shù)據(jù)可靠性差。

對瑞士SWAN AMU-1型電導率儀表進行同樣的實驗，如圖1所示，記錄儀表1和儀表3的數(shù)據(jù)，見表2。

表2 不同溫度下瑞士SWAN AMU-1型電導率儀表測量值(單位:μS/cm)情況

從表2可以得出:

(1)SWAN AMU-1型電導率儀表內部設置溫度補償方式較多，各種溫度補償效果不一。選擇去補償測量誤差最大，超出了該測量點可允許測量誤差(根據(jù)電力行業(yè)標準DL/T 677-2009《發(fā)電廠在線化學儀表檢驗規(guī)程》要求，允許誤差為±0.01μS/cm);選擇High purity water(高純水)溫度補償方式測量誤差僅次于前者，但也超過了測量點的可允許誤差，因此這兩種方式建議測量純水時不宜采用。

(2)測量純水環(huán)境下的低電導率水樣，采用Coefficient(2.0%)或Morpholine(嗎啉)溫度補償，儀表測量誤差均較小，且在允許范圍內(±0.01μS/cm)，建議現(xiàn)場采用。

(3)對于15℃ ～45℃的純水水樣，SWAN AMU-1型電導率儀表選用Coefficient(2.0%)或Morpholine(嗎啉)溫度補償進行測量，儀表均能正確地顯示其電導率值，溫度補償效果較理想。

4 結論

本文針對目前電力系統(tǒng)內使用較廣泛的兩類電導率儀表，通過實驗，總結出測量純水電導率時溫度對各類儀表測量值的影響規(guī)律，同時建議選擇合適的溫度補償方式可減小這種影響，最大范圍內提高表計的測量準確性和可靠性，為現(xiàn)場工作提供可參考依據(jù)。

［1］戴廣華.電廠化學儀表［M］.北京:中國電力出版社，2000.

［2］王二福.電廠化學儀表技術問答［M］.北京:中國電力出版社，1999.

［3］DL/T 677-2009，發(fā)電廠在線化學儀表檢驗規(guī)程［S］.