電廠化學在線分析儀表的配置與維護問題

趙祥峰，董正帥，張 璜

（國核電力規(guī)劃設計研究院，北京 100095）

電廠化學在線分析儀表的配置與維護問題

趙祥峰，董正帥，張 璜

（國核電力規(guī)劃設計研究院，北京 100095）

本文結合一座電廠的實際運行情況，淺要分析了電廠化學分析儀表的配置及應用問題，并在維護及計量校準方面提出了幾點建議，為電廠的安全經(jīng)濟運行提供可靠的保障。

化學儀表；水汽；人工取樣；監(jiān)督

0 引言

電廠的水汽質量關系到發(fā)電廠發(fā)電機組的安全、經(jīng)濟運行，化學儀表的過程監(jiān)督與數(shù)據(jù)監(jiān)測已成為水汽質量監(jiān)控的必要手段。為了及時準確的反映水汽參數(shù)，電廠化學儀表的配置及日常使用維護問題就顯得尤為重要。

1 在線化學儀表配置的必要性

目前，水汽質量的監(jiān)測主要靠人工取樣測量和在線化學儀表測量兩種方式，而隨著高參數(shù)大容量發(fā)電機組的投入使用，對水汽質量的要求也越來越嚴格，測量數(shù)據(jù)的準確性和可靠性成為重中之重。

現(xiàn)場工作人員通過多個點位的在線分析儀表的測量數(shù)據(jù)，來判斷相應的水質參數(shù)，若出現(xiàn)較大的數(shù)值漂移，則經(jīng)常采用人工取樣測量的方法與在線儀表測量值進行比對，來分析所測得的數(shù)據(jù)。實際上，人工取樣測量工作比較繁重，速度慢，在一定程度上已經(jīng)不能滿足高品質水汽分析的要求。人工分析無法準確測量電廠化水的多項指標，主要由于：①水樣在提取過程中可能會受到外界環(huán)境的污染，例如與空氣中的二氧化碳反應，導致測量結果失真；②人為因素也會降低測量結果的準確度，人為誤差不可避免，測量精度達不到要求；③人工取樣和測量分析具有明顯的滯后性，無法實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，所測數(shù)據(jù)只能反映局部的狀態(tài)［1］。

在線監(jiān)測實現(xiàn)了集中布置采樣、連續(xù)監(jiān)測分析的模式，而在線化學儀表是完成水汽指標在線化學監(jiān)督與技術診斷的主要工具，其測量的準確性和可靠性，對電廠的穩(wěn)定運行具有至關重要的意義。

鑒于在線化學儀表的重要性，在電廠設計階段，應充分考慮到在線儀表的性能指標和使用維護問題，電廠負責人員也應嚴格把關在線儀表的采購標準，并且在運行維護等方面投入一定的人力物力。本文就電廠在線化學儀表的配置及應用方面進行簡述，以此為電廠設計和運行人員提供一些參考。

2 在線化學儀表的配置原則

為了使電廠在線化學儀表能夠長期的、穩(wěn)定的、有效的運行，儀表的配置必須從源頭抓起，嚴把質量關。這就要求我們設計人員，在電廠化學工藝初步設計階段，首先明確儀表設計的目的，依據(jù)電力規(guī)程和標準要求，并充分考慮到電廠在實際運行過程中需要嚴格監(jiān)督和重點監(jiān)控的部位以及控制的水質指標，再根據(jù)電廠所在區(qū)域水質狀況，結合投運電廠的反饋信息，盡可能細化設計內容。通過不斷的優(yōu)化設計方案，對水處理設備的各項出水指標，配置相應量程的在線監(jiān)測儀表，從而提高儀表的測量精密度，進而降低儀表的自身測量誤差，更準確的反饋水質狀況。

針對不同功率的發(fā)電機組，監(jiān)測指標不盡相同：鍋爐給水主要監(jiān)測電導率、pH值和硅酸根；爐水主要監(jiān)測磷酸根、電導率和pH值；凝結水主要監(jiān)測溶解氧和電導率；過熱蒸汽主要監(jiān)測鈉濃度、硅酸根和pH值；除氧器主要控制溶解氧濃度。針對不同類型的水處理設備，配置相應測量范圍的監(jiān)測儀表。

3 在線化學儀表的使用維護

電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)對水汽質量要求極為嚴格，在線化學儀表監(jiān)測水樣接近純水，而純水測量要求的儀器環(huán)境條件也較為嚴格。因此，在線化學儀表的監(jiān)測結果極易受測量系統(tǒng)和環(huán)境條件的影響，在使用過程中應切實注意維護和保養(yǎng)。

按照儀表測量原理劃分，水質在線化學儀表主要分為電極法和比色法兩種類型，電極法測量的有電導率儀、pH計、鈉表、溶解氧表等，比色法測量的有硅表等。對于電極法測量儀表，主要受受取樣系統(tǒng)密封性、電極污染、電解液填充不及時、介質流速以及溫度補償?shù)雀蓴_因素的影響；對于比色法測量儀表，主要受取樣系統(tǒng)管路污染泄露、比色池污染、光源老化、藥劑及標準溶液的標定等多個因素的影響［2］。

由于電廠的高溫高壓水汽經(jīng)過低溫冷卻架后得到降溫冷卻之后才進行監(jiān)測，中間經(jīng)過一段管路，這期間的過程可能會影響真實的結果，建議設置相應工況下的取樣系統(tǒng)和分析儀表，實施水質的在線檢測［3，4］。

鑒于上述幾個方面的因素，在儀表的日常使用維護過程中應盡量保持監(jiān)測介質流速和溫度（25℃）的穩(wěn)定。對電極法的分析儀表，電極引出端必須保持清潔干燥，不能受潮或進水，防止輸出端短路；若發(fā)現(xiàn)測量結果不穩(wěn)定，在經(jīng)過標定之后還是有較大偏差的話，判斷是電極問題還是電計問題；若是電極問題，要及時更換儀表電極，電極正常使用期限一年（從出廠日期開始計算），受水樣的影響，多數(shù)用一年的時間應及時更換；若是電計的問題，儀表則需要及時的維修保養(yǎng)；需要電解液的電極，如溶解氧表，需按要求更換滲透膜、添加電解液。對于比色法的分析儀表，注意保持比色池的清潔度，保證光源的正常使用。由于儀表零電位和斜率在使用過程中會不斷地變化，產(chǎn)生老化現(xiàn)象，需要定期配置標準溶液標定儀器，做好標準曲線，使其線性相關系數(shù)r≧0.995。

4 在線化學儀表的計量校驗

在線化學儀表是判斷和控制熱力系統(tǒng)腐蝕結垢的依據(jù)，由于在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)常接觸被測物質，經(jīng)過長時間的使用后會出現(xiàn)測量失準等現(xiàn)象，導致儀控系統(tǒng)不能準確的獲取發(fā)電機組、鍋爐等系統(tǒng)的真實信息，出現(xiàn)控制失誤，嚴重時將導致事故的發(fā)生。

國內原有的標準檢驗方法不能有效的避免在線因素和純水因素造成的誤差，目前國內計量機構還沒有出臺實施相應的檢定規(guī)程。常規(guī)的校驗方法用定位液標定儀表，離線檢驗，如標定在線電導率儀，給水電導率值僅僅幾個μS/cm，而定位液電導率值為132.9μS/cm和1274μS/cm（20℃），其值是給水電導率的幾千倍，且是靜態(tài)標定，兩者測量條件差別巨大，勢必引起不同程度的測量誤差。

基于上述原因，用標準方法檢驗儀表的基本誤差和二次儀表的性能均能達到合格水平，但實際的測量誤差卻很大，滿足不了相應工況下的水質監(jiān)測要求，導致水汽系統(tǒng)汽水品質的控制出現(xiàn)較大偏差。這也是許多電廠水汽品質監(jiān)測數(shù)據(jù)合格，卻仍然出現(xiàn)嚴重的腐蝕、結垢和積鹽等問題的主要癥結。

定期檢驗是目前判定儀表準確性的唯一方法，法定計量機構需要定期對在線化學儀表進行檢定校驗，在監(jiān)測過程中由于在線測量條件與實驗室測量條件差別較大，實驗室儀表、便攜分析儀、定位液、標準溶液均不能用于在線化學儀表的準確性檢驗。因此，法定計量檢測機構應積極采用新的檢定校驗技術，模擬儀表現(xiàn)場的工作環(huán)境，探索符合標準的動態(tài)檢定裝置進行儀表的定期檢定校驗［1］，以保證在線化學儀表的正常工作，進而確保電廠水汽指標能夠滿足電廠運行要求，提高電廠經(jīng)濟效益，切實做好為企業(yè)經(jīng)濟服務的職能。

另外，電廠內部應制定相應的儀表校驗計劃，依據(jù)電力行業(yè)制定的在線化學儀表檢驗規(guī)程［4］，積極引入現(xiàn)代儀表校驗技術與設備，組織內部人員對其進行不定期抽查校驗，以保障電廠機組的穩(wěn)定運行。

5 在線化學儀表的管理

在線化學儀表實時監(jiān)控水汽質量，及時反映異常的水質狀況，其重要性可想而知，這就需要電廠針對在線儀表構建科學的管理體系，搭建在線化學儀表監(jiān)控服務平臺。

（1）提高化學儀表管理工作的認識，明確責任制，完善科學的管理體系。由于化學儀表監(jiān)測獲取的是一個長期的抽象的化學過程數(shù)據(jù)，其對機組安全經(jīng)濟運行的影響也是一個長期的過程，不像其它熱工儀表可以直觀的反映機組運行狀況。因此，多數(shù)電廠對其重要性缺乏足夠的認識，使在線化學監(jiān)測儀表與機組的安全經(jīng)濟運行未建立直接聯(lián)系。這些原因造成多數(shù)電廠的管理人員對在線化學儀表不夠重視，間接導致了設備資源的浪費及管理的混亂。

通過細化分工，明確值班人員、儀表操作人員、維護檢驗人員等有關人員的工作職責，轉變儀表管理工作理念，強化責任制管理，完善考核機制，建立起完整的在線化學儀表管理體系，避免違規(guī)操作造成的運行事故。

（2）著力開展在線化學儀表的計量校驗工作，完善電廠在線化學儀表的量值溯源體系。由于電廠自身的維護人員對儀表的性能及運行狀況很難做出準確地判斷，日常一般用手工分析結果來比對儀表的監(jiān)測數(shù)據(jù)，無法檢驗儀表測量數(shù)據(jù)的準確性，導致在線化學儀表沒有完整的量值溯源體系。因此，在法定計量檢測機構的協(xié)同幫助下，完善電廠在線化學儀表的量值溯源體系，依據(jù)實驗室認可的要求，設立標準的檢驗/校準實驗室，組織專業(yè)人員進行儀表檢定培訓，持證上崗，配置標準儀器和標準物質，加強對化學儀表所用標準物質和試劑的監(jiān)管力度，以保證儀表測量數(shù)據(jù)的準確性，建立長期有效的在線化學儀表定期檢測機制。

（3）加強數(shù)字化儀表方面的人才培養(yǎng)，以適應技術的更新發(fā)展。在電廠運行過程中，儀表的實時數(shù)據(jù)僅對機組當時的工作狀況作出的反映，并不能有效地對儀表自動化系統(tǒng)以及機組運行狀況進行內在的判斷，還需要運行人員、班組定期對儀表自動化數(shù)據(jù)進行整理與分析，結合機組運行情況，分析機組可能存在的故障，為保障機組安全、穩(wěn)定運行奠定基礎，這就需要加強技術人員的專業(yè)培養(yǎng)。

通過實際的調研走訪，發(fā)現(xiàn)運行班組人員水平參差不齊，實驗人員分工過于精細，操作人員只負責使用，僅僅偏重于面上的知識，對于系統(tǒng)的認知太少，不去了解儀表的結構和測量原理，不清楚如何校正，一旦儀表出現(xiàn)問題，過多的依賴技術部門的指導，不能及時的處理，影響進度，造成系統(tǒng)故障加重，嚴重的導致系統(tǒng)停機。

由于儀表近年來發(fā)展迅速，新技術、新的研發(fā)成果不斷得到實踐應用，這就要求維護人員必須不斷加強自身的學習和培訓，及時的了解新技術、新方法，積極更新知識結構，盡快的熟悉新興儀表的構造、特點、運行環(huán)境及操作維護，不斷的提高專業(yè)技能，避免由于操作問題引起的損失。

（4）加強儀表維護隊伍建設，致力于儀表的日常檢修和維護。一些電廠沒有專業(yè)的在線化學儀表維護隊伍，且崗位人員不穩(wěn)定，歸屬部門不盡相同，投入精力不夠，對儀表的監(jiān)管維護不到位。因此，成立專業(yè)的在線化學儀表維護隊伍，為電廠在線化學儀表運行提供維護保養(yǎng)和技術服務，必將成為在線化學儀表維護工作的主要方式和發(fā)展方向。

首先要完善電廠的檢修維護記錄。通過完善檢修維護記錄，匯總儀表及自動裝置的不同品牌及型號，并將其零件的使用時間、易損件、上次維護與更換時間等進行詳細的記錄。在經(jīng)過一定時間的積累沉淀后，運行人員既可詳細的掌握在同一運行環(huán)境和同一工藝條件下，各部件的使用壽命、更換時間和更換頻次，確定產(chǎn)品質量過硬的品牌廠家。這樣在運行一段時間后，根據(jù)記錄可以預知應該維護和檢修的部件，有針對性的進行維護與保養(yǎng)，從而可以大大減少故障發(fā)生機率，提高工作效率。

另外，對于儀表控制系統(tǒng)的維護要從日常保養(yǎng)做起，盡可能的避免儀表受外界環(huán)境影響，如機械振動、高溫環(huán)境等，注意工作環(huán)境的清潔，避免儀表在潮濕、灰塵等工況下運行。

（5）加強對在線化學儀表的質量檢驗和監(jiān)督。多數(shù)電廠沒有建立對新購置化學儀表的質量監(jiān)督工作規(guī)范標準，導致對所購置設備的質量檢查工作不到位，使一些測量精度不夠、功能沒有達到標準要求的儀表投入運行，導致在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性大幅度降低；一些儀表的配套說明書比較簡單，儀表運行中一般出現(xiàn)的問題在產(chǎn)品說明書上沒有注明解決方法；另外一些進口儀表設備的英文說明書沒有提供漢化版本，給現(xiàn)場維護人員的檢修工作帶來不便。

鑒于上述原因，必須建立在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝和新購置儀表的質量檢驗和監(jiān)督工作規(guī)范，組織專業(yè)人員對新購置儀表和監(jiān)測系統(tǒng)的質量和功能進行檢測，確保儀表的購置和使用滿足電廠的實際需求。

（6）了解儀表新技術，掌握儀表新動向，不斷適應新形勢。數(shù)字化儀表技術發(fā)展迅速，日?？赏ㄟ^網(wǎng)絡、雜志等渠道多接觸一些儀表信息，與生產(chǎn)廠家、研發(fā)機構等技術部門建立溝通協(xié)作，增進了解，根據(jù)電廠在線化學儀表技術的發(fā)展情況，查漏補缺，修訂在線化學儀表的操作規(guī)程，補訂新的規(guī)程規(guī)范，為電廠運行提供標準方法和技術支持。

總之，電廠在線化學儀表管理工作任重而道遠，必須轉變工作理念，強化責任意識。儀表的配置須從源頭抓起，實施過程控制，輔以科學的管理方法，使儀表的測量結果具有可追溯性，保證電廠在線化學儀表的測量精度滿足運行需求，為電廠的安全經(jīng)濟運行提供可靠的保障。

［1］曹杰玉，劉瑋，宋敬霞.提高水汽系統(tǒng)化學監(jiān)督與在線化學儀表可靠性的研究［J］.中國電力，2008，41（03）：62-63.

［2］孫勇，張春雷，王冰.火力發(fā)電廠在線化學儀表存在的主要問題及改進方向［J］.中國計量，2011（02）：99-101.

［3］李宇春，周年光，肖忠良等.高溫高壓電化學測量系統(tǒng)在核電廠中的應用研究進展［J］.核科學與工程，2011，31（03）：208-210.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.150

趙祥峰（1979-），男，山東莒南人，碩士研究生，工程師，研究方向：電廠化學工藝設計。