山東在線化學(xué)儀表運(yùn)行狀況分析及改進(jìn)

周少玲，許乃媛，侯亞琴，李貴海,于振

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001；3.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司,濟(jì)南250003；4.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250012）

山東在線化學(xué)儀表運(yùn)行狀況分析及改進(jìn)

周少玲1，許乃媛2，侯亞琴3，李貴海3,于振4

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001；3.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司,濟(jì)南250003；4.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250012）

通過山東在線化學(xué)儀表的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及在線硅表的統(tǒng)檢工作，分析在線儀表存在的問題，并附以典型案例分析。針對(duì)存在的問題，提出建議和改進(jìn)措施，為以后提高在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性提供借鑒。

在線化學(xué)儀表；運(yùn)行狀況；改進(jìn)途徑

0 引言

電廠在線化學(xué)儀表在電廠水質(zhì)監(jiān)督方面起到重要作用，采用在線化學(xué)儀表跟蹤水、汽質(zhì)量變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除與化學(xué)指標(biāo)有關(guān)的設(shè)備隱患，防止事故的發(fā)生，保障發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性備受關(guān)注。DL／T 677—1999《火力發(fā)電廠在線工業(yè)化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》［1］只能檢驗(yàn)儀表在標(biāo)準(zhǔn)溶液中的基本誤差和二次儀表的性能，忽略了在線儀表在純水介質(zhì)中許多干擾因素的影響，導(dǎo)致按舊標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)準(zhǔn)確的儀表，在實(shí)際測(cè)量中誤差（即工作誤差）卻很大，嚴(yán)重影響運(yùn)行控制和化學(xué)監(jiān)督，導(dǎo)致水汽系統(tǒng)汽水品質(zhì)的控制出現(xiàn)較大偏差，這也是許多電廠水汽品質(zhì)“準(zhǔn)確率很高”，卻仍然出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕、結(jié)垢和積鹽等問題的主要原因［2］。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)方法推出了新標(biāo)準(zhǔn)DL／T 677—2009《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》，充分考慮了儀表所處的純水介質(zhì)影響，能夠檢驗(yàn)儀表的工作誤差，確保在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性［3］。國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱山東電科院）依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用移動(dòng)式在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置，首次完成山東8個(gè)電廠326臺(tái)在線化學(xué)儀表的檢驗(yàn)，結(jié)果見表1、表2，完成14個(gè)電廠67臺(tái)在線硅表的二氧化硅統(tǒng)檢工作，結(jié)果見表4、表5。

表1 2013年山東在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)

1 目前山東在線化學(xué)儀表運(yùn)行狀況

通過對(duì)8個(gè)電廠326臺(tái)在線pH表、pNa表、電導(dǎo)率表、溶氧表現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，結(jié)果顯示各電廠儀表配備率、投入率高，但是準(zhǔn)確率較低，被檢電廠儀表準(zhǔn)確率平均在58.6%，電導(dǎo)率表準(zhǔn)確率61.4%，pH表準(zhǔn)確率57.7%，pNa表準(zhǔn)確率43.8%。有的電廠儀表誤差很大，總體準(zhǔn)確率僅為8.3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足化學(xué)監(jiān)督和控制的要求。

表2 2013年山東省在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)

2 在線儀表存在問題分析

通過8個(gè)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)，結(jié)果表明在線化學(xué)儀表的維護(hù)工作很重要，準(zhǔn)確性高的儀表其維護(hù)工作做得很好，反之，即使是同一個(gè)電廠、同一品牌的儀表，由于儀表維護(hù)不到位，儀表數(shù)據(jù)顯示誤差很大。

2.1 水樣流路

某電廠3號(hào)、4號(hào)機(jī)組整體水樣流量控制不穩(wěn)定，水樣流量時(shí)大時(shí)小，有的儀表流路中無水樣，如4號(hào)再熱出口電極池內(nèi)無水樣流動(dòng)，而電導(dǎo)率表仍然顯示電導(dǎo)率值為0.193 μS／cm，它不能真正反映水質(zhì)電導(dǎo)率，失去了在線化學(xué)儀表檢測(cè)的必要性。所以在機(jī)組運(yùn)行過程中，應(yīng)加強(qiáng)機(jī)組在線儀表流量監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)儀表流量異常時(shí)，及時(shí)調(diào)整樣水流量，保證流量滿足儀表正常運(yùn)行要求。

2.2 電極維護(hù)與清洗

隨著機(jī)組參數(shù)的提高，水質(zhì)質(zhì)量要求越來越高，水汽中雜質(zhì)離子含量越來越少，儀表檢測(cè)工作中不但要求儀表本身質(zhì)量可靠，而且要求檢測(cè)的水樣有代表性。由于機(jī)組運(yùn)行過程中啟動(dòng)頻繁，水樣流路及電極杯內(nèi)的污泥、鐵屑造成水樣污染，導(dǎo)致儀表檢測(cè)的數(shù)據(jù)不能代表當(dāng)時(shí)水汽質(zhì)量品質(zhì)，儀表測(cè)定誤差增大。某廠在線儀表電極取出后，發(fā)現(xiàn)2號(hào)機(jī)組軸承冷卻水在線電導(dǎo)率表電極表面附著一層黑色物質(zhì)；3號(hào)閉式冷卻水電極杯及電極表面含有油污，1號(hào)機(jī)組省煤器入口pH表玻璃電極表面附著一層黃色物質(zhì)等等，導(dǎo)致在線儀表測(cè)定誤差增大。其中1號(hào)機(jī)組省煤器入口pH表經(jīng)處理后，儀表顯示數(shù)據(jù)接近標(biāo)準(zhǔn)表數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 電極及電極杯清洗前后pH比較

2.3 電極更換問題

有的電廠更換新的pH電極、pNa電極時(shí)，未經(jīng)浸泡和處理，直接投入在線運(yùn)行。由于玻璃電極在活化后測(cè)試數(shù)據(jù)才準(zhǔn)確，未經(jīng)浸泡和活化處理的電極投入運(yùn)行不可避免地帶來測(cè)量誤差。

pH表定位時(shí)，儀表校驗(yàn)人員用pH=6.86的緩沖溶液定位后，未用除鹽水充分沖洗電極杯及電極，而直接用pH=9.2的緩沖溶液定位，由于緩沖溶液具有緩沖作用，兩種緩沖溶液在更換過程中易產(chǎn)生交叉污染，造成儀表定位時(shí)不準(zhǔn)確，因而產(chǎn)生儀表示值誤差。

更換pNa電極時(shí)，儀表人員將電極在氫氟酸中微微搖動(dòng)，清洗后未用水沖洗直接用pNa定位液定位，導(dǎo)致樣品測(cè)定數(shù)據(jù)偏低，3號(hào)過熱蒸汽鈉離子質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)值為2.83 μg／L，而實(shí)測(cè)值為1.86 μg／L，誤差為-9.6%。其原因是pNa電極玻璃膜中含有鈉元素成分，它被氫氟酸清洗后，沾附在玻璃膜表面的鈉離子濃度較高，如果不及時(shí)用水沖洗，它易污染鈉離子定位液，造成儀表顯示值錯(cuò)誤，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)惡化情況。該廠5號(hào)機(jī)組大修時(shí)汽輪機(jī)葉片積鹽嚴(yán)重，不排除在線化學(xué)儀表測(cè)量不準(zhǔn)確是引起該問題的重要原因之一。

2.4 水樣溫度

電位式儀表的測(cè)定數(shù)值受溫度影響，在線化學(xué)儀表在檢測(cè)過程中涉及到溫度補(bǔ)償難題，如果水樣冷卻效果不好，水樣溫度較高，儀表的溫度補(bǔ)償難度較大，影響儀表測(cè)定的準(zhǔn)確性。某廠3號(hào)機(jī)組由于水汽冷卻裝置損壞，水樣溫度在60℃左右，盡管采用了進(jìn)口儀表，經(jīng)檢驗(yàn)3號(hào)機(jī)組電導(dǎo)率表、pH表準(zhǔn)確率幾乎為0，對(duì)化學(xué)監(jiān)督工作起到誤導(dǎo)作用，潛在設(shè)備積鹽、腐蝕危害，導(dǎo)致爆管事故發(fā)生。

3 典型案例分析

2013年11月，某廠1號(hào)機(jī)組水壓試驗(yàn)時(shí)，水冷壁管段因腐蝕發(fā)生泄漏，經(jīng)分析該腐蝕呈潰瘍狀，腐蝕產(chǎn)物表面為紅褐色、內(nèi)部為黑褐色，原因是介質(zhì)流動(dòng)速度較慢使得介質(zhì)中的鹽分富集，發(fā)生電化學(xué)腐蝕造成管子泄漏。

為了查找原因，對(duì)該廠在線化學(xué)儀表進(jìn)行檢驗(yàn)，本廠兩臺(tái)機(jī)組24臺(tái)儀表總體準(zhǔn)確率為8.3%，水汽監(jiān)督幾乎處于失控狀態(tài)，危害機(jī)組的安全運(yùn)行。

1）關(guān)口表質(zhì)量差。該廠在線pH表準(zhǔn)確率為0。國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 12145—2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》［4］要求給水pH值控制在8.8～9.3，由于該廠在線pH表測(cè)量值低于實(shí)際值，導(dǎo)致給水實(shí)際pH值經(jīng)常超過9.5，不但造成汽輪機(jī)葉片積鹽、結(jié)垢，而且易導(dǎo)致水冷壁管發(fā)生堿性腐蝕甚至爆管事故，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

2）水樣冷卻效果差。樣品溫度大多數(shù)在30℃以上，影響了在線儀表測(cè)定值的準(zhǔn)確性。建議改進(jìn)水汽冷卻裝置，提高冷卻效果。

3）儀表流路污染嚴(yán)重。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，水汽樣品中雜質(zhì)含量、鐵含量高，1號(hào)機(jī)組在線化學(xué)儀表流路較臟，流量計(jì)嚴(yán)重污染，既無法有效地控制流量，又影響在線儀表的準(zhǔn)確性和使用壽命。建議在儀表水樣入口處加裝過濾器；機(jī)組啟動(dòng)頻繁時(shí)，過濾器能夠很好地保護(hù)儀表，為儀表的準(zhǔn)確性提供良好的條件；加強(qiáng)儀表流路和電極杯的清理工作，避免電極因污染和鈍化造成儀表測(cè)定數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

4 在線硅表統(tǒng)檢情況

二氧化硅含量是電廠水汽指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)，在線硅表是監(jiān)控水汽中二氧化硅含量的重要手段，DL／T 677—2009《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》包含了5類化學(xué)儀表（pH表、pNa表、電導(dǎo)率表、溶氧表、硅表）。其中前4類儀表屬于電位式儀表，可運(yùn)用移動(dòng)式在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置完成在線檢驗(yàn)。在線硅表不同于上述4類儀表，它涉及到標(biāo)準(zhǔn)溶液的顯色反應(yīng)。由于各廠配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的水平參差不齊及各廠爐水在線硅表抗磷酸鹽干擾能力不同，造成在線硅表測(cè)定值存在偏差。為提高各廠技術(shù)水平，山東電科院在山東各電廠開展在線硅表的統(tǒng)檢工作，14個(gè)電廠提交了統(tǒng)檢報(bào)告。本次統(tǒng)檢共有4種樣品，由山東電科院統(tǒng)一組織樣品制備、分裝及均勻性、穩(wěn)定性檢驗(yàn)，編寫作業(yè)指導(dǎo)書、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理和質(zhì)量評(píng)估程序，對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行評(píng)估。

4.1 樣品說明

本次統(tǒng)檢的4種樣品，1號(hào)樣品為二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（不含磷酸鹽），2號(hào)樣品為添加磷酸鹽的二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；樣品1號(hào)、2號(hào)需按照作業(yè)指導(dǎo)書要求稀釋后在同一臺(tái)在線硅表上檢測(cè)，主要是查看各廠稀釋標(biāo)準(zhǔn)溶液水平和儀表測(cè)定的準(zhǔn)確性；2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)3種樣品主要查看含有爐水的電廠其硅表抗磷酸鹽干擾能力。

4.2 統(tǒng)計(jì)和結(jié)果評(píng)價(jià)

4.2.1 1號(hào)樣品

1號(hào)樣品統(tǒng)計(jì)采用各廠檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

式中：x為電廠檢測(cè)結(jié)果；X為標(biāo)準(zhǔn)值；Z為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

5) 遠(yuǎn)程維護(hù)：當(dāng)需要對(duì)變電站防誤數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，無需在變電站進(jìn)行維護(hù)，調(diào)控中心工作站可實(shí)現(xiàn)對(duì)五防系統(tǒng)內(nèi)任一變電站防誤數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程維護(hù)工作，避免維護(hù)滯后性，降低數(shù)據(jù)更新備份工作量。

評(píng)價(jià)原則：

|Z|≤10%，為滿意結(jié)果；10%＜|Z|＜20%，為可疑結(jié)果；|Z|≥20%，為不滿意結(jié)果。

4.2.2 2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)樣品

這3個(gè)樣品是對(duì)針對(duì)含有爐水的電廠，統(tǒng)計(jì)采用引用誤差

式中：x為電廠檢測(cè)結(jié)果；X為標(biāo)準(zhǔn)值；M為量程范圍最大值，爐水硅表取值1 000。

評(píng)價(jià)原則：|M|≤1%，為滿意；|M|＞1%，為不滿意。

4.3 統(tǒng)計(jì)處理結(jié)果

4.3.1 1號(hào)樣品統(tǒng)檢情況

本次統(tǒng)檢共提交了67臺(tái)硅表的測(cè)試結(jié)果，數(shù)據(jù)如表4及圖1所示，樣品標(biāo)準(zhǔn)值為18.6 μg／L。

可以看出，67臺(tái)硅表除1臺(tái)硅表測(cè)定值離群外，各電廠的測(cè)試水平比較接近。測(cè)定值為滿意結(jié)果的硅表共27臺(tái)占40.3%，可疑結(jié)果的硅表共18臺(tái)占26.9%，不滿意結(jié)果的硅表共22臺(tái)占32.8%。

表4 1號(hào)樣品檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

圖1 1號(hào)樣品測(cè)定結(jié)果分布

出現(xiàn)離群或可疑結(jié)果原因分析。試驗(yàn)過程中器皿不干凈，樣品被污染。二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液堿性較強(qiáng)，腐蝕玻璃移液管，用玻璃移液管移取二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液被污染導(dǎo)致測(cè)定值偏離標(biāo)準(zhǔn)值，所以在二氧化硅測(cè)定過程中避免接觸玻璃器皿；環(huán)境污染，有的電廠在線硅表反應(yīng)池表面附有塵土，由于塵土的主要成分是二氧化硅，造成數(shù)據(jù)偏高；儀表本身問題，廠家提供的反應(yīng)試劑及執(zhí)行程序欠佳，導(dǎo)致硅表測(cè)定數(shù)據(jù)偏離真值。

技術(shù)建議。試驗(yàn)中所用器皿應(yīng)干凈，尤其初次使用的塑料試劑瓶及移液管應(yīng)經(jīng)鹽酸、氫氟酸充分洗滌后，再用高純水反復(fù)沖洗干凈待用；嚴(yán)禁用玻璃移液管移出堿性二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液，應(yīng)用塑料移液管；儀表校驗(yàn)過程中應(yīng)保持儀表周圍無灰塵；使用質(zhì)量可靠的儀表。

4.3.2 硅表抗磷酸鹽干擾能力

2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)3個(gè)樣品針對(duì)含有爐水的11個(gè)電廠27臺(tái)硅表，主要考查爐水硅表抗磷酸鹽干擾能力，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，抗磷酸鹽干擾能力結(jié)果為滿意的硅表共12臺(tái)占44.4%，不滿意的共15臺(tái)占55.6%。

表5 2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)3種樣品檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

硅表抗磷酸鹽干擾不滿意原因。硅表所用的試劑配方問題，如某電廠爐水在線硅表測(cè)定值不穩(wěn)定、指示偏大，且無規(guī)律，多次用二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液校正時(shí)，在線硅表測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)溶液值吻合，未發(fā)現(xiàn)儀表顯示數(shù)據(jù)異常。但是用在線硅表測(cè)定模擬的爐水樣品時(shí)，甲站爐水硅表測(cè)定值偏離了真值，且隨著磷酸根含量增加，硅表測(cè)定值誤差越大，如表6所示。

表6 爐水在線硅表值隨爐水磷酸根含量變化μg／L

由此可見，該廠甲站爐水硅表抗磷酸鹽干擾能力差。通過試驗(yàn)，采取措施，更換了甲站爐水硅表試劑配方，改進(jìn)后甲站爐水硅表測(cè)定值正常，一般維持在50～70 μg／L范圍，且無較大波動(dòng)，與二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)值及化學(xué)試驗(yàn)班手工校對(duì)值吻合。

5 結(jié)語

通過山東326臺(tái)在線化學(xué)儀表的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及67臺(tái)在線硅表統(tǒng)檢分析，指出了山東電廠儀表普遍存在的問題。應(yīng)該加強(qiáng)儀表的維護(hù)工作，保持水樣流量穩(wěn)定，流路干凈，提高水樣冷卻效果，儀表定位過程中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)溶液的準(zhǔn)確性及避免交叉污染，確保在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性，才能更好地發(fā)揮儀表在化學(xué)監(jiān)督中的作用。

本次在線硅表統(tǒng)檢樣品采用硅標(biāo)準(zhǔn)溶液和模擬爐水水樣，采用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和引用誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)，從統(tǒng)檢結(jié)果來看，山東電廠整體在線硅表水平較好，但是爐水在線硅表抗磷酸鹽干擾能力不可忽視，對(duì)爐水硅表有問題的電廠應(yīng)積極查找原因，采取措施進(jìn)行糾正。

［1］DL／T 677—1999火力發(fā)電廠在線工業(yè)化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］曹杰玉，劉瑋，宋敬霞.提高水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表可靠性的研究［J］.中國電力，2008，41（3）：62-64.

［3］曹杰玉，宋敬霞.火電廠水汽化學(xué)監(jiān)督的技術(shù)關(guān)鍵及其對(duì)節(jié)能降耗的影響［J］.中國電力，2011，44（7）：61-64.

［4］GB／T 12145—2008火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量［S］.

Operation Analysis and Improvements on On-line Chemical Instruments in Shandong

ZHOU Shaoling1，XU Naiyuan2，HOU Yaqin3，LI Guihai3，YU Zhen4
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China; 3.Shandong Zhongshi Yitong CO.，Ltd.，Jinan 250003，China; 4.State Grid Jinan Power Supply Company,Jinan 250012,China）

Problems of on-line chemical instruments are analyzed by on-site testing and uniform inspection of on-line silicon meters，with the combination of typical case analysis.With the problems in view，suggestions on improvement are proposed，which are believed to lay the foundations for precise analysis of on-line chemical instruments.

on-line chemical instrument；operation status；improvements

TM621

A

1007－9904（2015）08－0008－05

2015-06-30

周少玲（1964），女，高級(jí)工程師，主要從事電廠化學(xué)分析及在線儀表校驗(yàn)工作。