火電廠在線化學(xué)儀表誤差原因分析及改進(jìn)措施

袁 浩，李 凡，王春霞

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030）

0 引言

在火力發(fā)電廠中，水汽品質(zhì)惡化對熱力設(shè)備的影響是長期慢性的，一般不會(huì)造成短期事故，但長期積累后會(huì)造成設(shè)備異常或爆管。因此，需要使用在線化學(xué)儀表對水汽品質(zhì)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。在線化學(xué)儀表是火電廠監(jiān)督熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)的“眼睛”，能夠長期連續(xù)監(jiān)控水質(zhì)，反映設(shè)備的運(yùn)行狀況，常用的幾種儀表是在線電導(dǎo)率表、pH表、鈉表、溶解氧表[1]。實(shí)際生產(chǎn)中，上述幾種在線化學(xué)儀表容易出現(xiàn)較大誤差，導(dǎo)致對熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)的化學(xué)監(jiān)督不到位，若長期運(yùn)行不僅造成汽輪機(jī)積鹽和鍋爐管內(nèi)壁結(jié)垢降低效率，還會(huì)造成熱力設(shè)備腐蝕影響機(jī)組安全。本文通過對8家火電企業(yè)388臺(tái)在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確性的檢驗(yàn)，分析總結(jié)了火電廠4種在線化學(xué)儀表誤差超標(biāo)的主要原因，并提出了改進(jìn)措施[2]。

1 4種在線化學(xué)儀表現(xiàn)狀

1.1 在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率

華電電力科學(xué)研究院有限公司依據(jù)《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》DL/T 677—2018，采用YHJV型移動(dòng)式在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)裝置對8家火力發(fā)電企業(yè)精處理系統(tǒng)與水汽取樣間的在線電導(dǎo)率表、pH表、鈉表、溶解氧表共388臺(tái)進(jìn)行了在線檢驗(yàn)，4種儀表的準(zhǔn)確率如圖1所示。

圖1 4種在線化學(xué)儀表的數(shù)量與準(zhǔn)確率

如圖1所示，8家火力發(fā)電企業(yè)精處理系統(tǒng)與汽水取樣間的在線化學(xué)儀表共388臺(tái)，其中氫電導(dǎo)率表與直接電導(dǎo)率表共210臺(tái)，準(zhǔn)確率為44.78%；在線pH表共81臺(tái)，準(zhǔn)確率為29.63%；在線溶解氧表共52臺(tái)，準(zhǔn)確率為36.54%；在線鈉表共45臺(tái)，準(zhǔn)確率為46.67%。4種在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確率都比較低。

1.2 管理維護(hù)方式

在8家電廠中，5家電廠的在線化學(xué)儀表由本廠熱控維護(hù)班負(fù)責(zé)定期維護(hù)，2臺(tái)機(jī)組的電廠一般安排1名維護(hù)人員，2臺(tái)機(jī)組以上的電廠一般安排2名維護(hù)人員，維護(hù)人員仍需承擔(dān)熱控班其他工作事項(xiàng)。其余3家電廠采用外委的管理模式，將全廠在線化學(xué)儀表委托給維護(hù)公司由其派人常駐電廠負(fù)責(zé)儀表的維護(hù)工作，派駐人員數(shù)量同樣根據(jù)機(jī)組數(shù)量而定，一般為1～2人。8家電廠在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率如圖2所示。

圖2 各電廠在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率

如圖2所示，編號(hào)1～5的電廠采用熱工班負(fù)責(zé)維護(hù)在線化學(xué)儀表的方式，編號(hào)6～8的電廠采用外委方式進(jìn)行維護(hù)。各電廠在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率偏低，《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》DL/T 246—2015中要求火電企業(yè)在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率不低于96%，華電電力科學(xué)研究院有限公司檢驗(yàn)的8家火電企業(yè)在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率均未達(dá)標(biāo)。采用2種維護(hù)方式的電廠，其在線化學(xué)儀表準(zhǔn)確率區(qū)別不大，由本廠熱工班負(fù)責(zé)維護(hù)的5家電廠其儀表平均準(zhǔn)確率為43.96%，由外委單位負(fù)責(zé)維護(hù)的3家電廠其在線化學(xué)儀表平均準(zhǔn)確率為35.93%。

2 在線化學(xué)儀表誤差超標(biāo)原因分析及改進(jìn)建議

2.1 電導(dǎo)率表誤差原因分析及建議

對210臺(tái)在線氫電導(dǎo)率表與直接電導(dǎo)率表進(jìn)行了整機(jī)誤差檢驗(yàn)，準(zhǔn)確率為44.78%。經(jīng)過對儀表的校驗(yàn)比對，產(chǎn)生誤差的主要原因有以下幾點(diǎn)：一是未正確設(shè)置電極常數(shù)。電極常數(shù)是電導(dǎo)電極間距與其有效面積之比，它對儀表顯示數(shù)值有較大影響，通常情況下不需要調(diào)整，但在多數(shù)電廠發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率表表頭中設(shè)置的電極常數(shù)與電極自帶常數(shù)不一致，調(diào)整后儀表可恢復(fù)合格。二是氫電導(dǎo)率表樹脂失效。樹脂失效后水中大部分離子無法被吸附，導(dǎo)致電導(dǎo)率表測量不準(zhǔn)確。三是氫電導(dǎo)率表樹脂再生度低。8家電廠均采用浸泡法對樹脂進(jìn)行再生，該方法會(huì)導(dǎo)致樹脂再生度低，當(dāng)水樣流經(jīng)未完全再生的樹脂時(shí)，部分陽離子與置換出的氫離子形成混合物，因水樣中陽離子的極限摩爾電導(dǎo)率遠(yuǎn)小于氫離子極限摩爾電導(dǎo)率，將使得測量值出現(xiàn)較大誤差[3]。在維護(hù)中，對在線電導(dǎo)率表應(yīng)首先檢驗(yàn)電極常數(shù)設(shè)置是否正確，其次應(yīng)定期更換樹脂避免樹脂失效造成儀表讀數(shù)偏大，失效的樹脂可采用流動(dòng)再生法以提高其再生度。

2.2 pH表誤差原因分析及建議

對81臺(tái)在線pH表進(jìn)行了整機(jī)誤差檢驗(yàn)，準(zhǔn)確率為29.63%。經(jīng)過對儀表的校驗(yàn)比對，產(chǎn)生誤差的主要原因有2個(gè)：一是水樣溫度超標(biāo)。pH表電極的膜材料、內(nèi)充液、內(nèi)外參比電極均會(huì)受到溫度變化的影響，且pH表的測量原理可以用能斯特公式表示，溫度能直接影響能斯特溫度系數(shù)斜率導(dǎo)致測量值出現(xiàn)偏差。二是溫度補(bǔ)償方式的設(shè)置有誤。對于大多數(shù)在線pH表都存在如含鹽水、加氨水等幾種溫度補(bǔ)償方式用于檢測不同水質(zhì)，雖然采用錯(cuò)誤的補(bǔ)償方式對數(shù)值影響不大，但根據(jù)《發(fā)電廠在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程》DL/T 677—2018的要求，在線pH表誤差需控制在0.05以內(nèi)，儀表數(shù)值微小的變化有可能決定在線儀表的準(zhǔn)確性是否合格[4]。針對這2個(gè)原因，各電廠應(yīng)確保取樣系統(tǒng)的恒溫裝置正常運(yùn)行，控制水樣溫度在（25±2）℃以內(nèi)，并將表頭的補(bǔ)償方式設(shè)置正確。

2.3 溶解氧表誤差原因分析及建議

對52臺(tái)在線溶解氧表進(jìn)行了整機(jī)誤差檢驗(yàn)，準(zhǔn)確率為36.54%。在實(shí)際生產(chǎn)中使溶解氧表產(chǎn)生誤差的原因有2個(gè)：一是氧膜表面受到污染。氧膜是溶解氧表的零部件之一，處于傳感器前端與水樣直接接觸，氧膜受污染后會(huì)影響溶解氧傳感器陰極的表面積，而溶解氧表的原理公式中溶解氧濃度與傳感器陰極表面積成正比。二是陽極老化。長期運(yùn)行后陽極生成的氯化銀沉淀增加，會(huì)與內(nèi)充液氫氧化鉀反應(yīng)并轉(zhuǎn)化成氧化銀沉淀吸附在電極表面，電極的極化電阻增大從而造成測量誤差[5]。對于在線溶解氧表，應(yīng)保持流通池清潔，避免管路中水垢、細(xì)菌對儀表的影響，必要時(shí)應(yīng)更換氧膜或新電極。

2.4 鈉表誤差原因分析及建議

對45臺(tái)在線鈉表進(jìn)行了整機(jī)誤差檢驗(yàn)，準(zhǔn)確率為46.67%。在4種在線化學(xué)儀表中，鈉表的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，合格率也較低。鈉表在檢測水樣鈉含量時(shí)，通常需對水樣添加堿化劑二異丙胺來降低氫離子對測量的影響，因堿化劑失效導(dǎo)致pH值低于儀表要求的pH值范圍是造成鈉表測量誤差的一種常見原因[6]。人工無法準(zhǔn)確配制低濃度鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，電廠維護(hù)人員在校準(zhǔn)在線鈉表時(shí)一般采用較高濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，通常采用質(zhì)量濃度為200 μg/L與2000 μg/L的標(biāo)液進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)定，但水汽系統(tǒng)的鈉離子質(zhì)量濃度實(shí)際在5 μg/L以下，因此標(biāo)定后的鈉表在測量實(shí)際水樣時(shí)可能產(chǎn)生較大誤差。針對在線鈉表存在的問題，應(yīng)定期添加或更換堿化劑避免堿化劑長期放置失效，在對在線鈉表進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)宜采用與實(shí)際水樣鈉濃度相當(dāng)?shù)臉?biāo)液進(jìn)行在線標(biāo)定校準(zhǔn)。

2.5 對管理維護(hù)方面的建議

電廠應(yīng)提高對在線化學(xué)儀表的重視程度，一方面要分派足夠的維護(hù)人員投入到在線化學(xué)儀表的日常維護(hù)中；另一方面應(yīng)適當(dāng)投入維護(hù)經(jīng)費(fèi)，用于采購在線化學(xué)儀表零部件，及時(shí)對故障儀表進(jìn)行維護(hù)或更換。對于將儀表維護(hù)工作外委的電廠，也應(yīng)加強(qiáng)對在線化學(xué)儀表的監(jiān)督管理，避免維護(hù)人員責(zé)任心缺乏、維護(hù)不到位的現(xiàn)象發(fā)生。此外，電廠維護(hù)人員應(yīng)定期參加內(nèi)部交流培訓(xùn)，加強(qiáng)與兄弟單位同崗位人員的溝通，參加行業(yè)內(nèi)相關(guān)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)水汽品質(zhì)相關(guān)知識(shí)以提升技術(shù)水平[7]。

3 結(jié)語

在線化學(xué)儀表是電廠監(jiān)督水汽品質(zhì)的重要工具，但合格率遠(yuǎn)低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求值?；鹆Πl(fā)電企業(yè)應(yīng)提高對在線儀表的重視程度，從增加人員與維護(hù)費(fèi)用著手，定期對儀表進(jìn)行維護(hù)，及時(shí)對故障儀表的零部件進(jìn)行更換，同時(shí)維護(hù)人員也應(yīng)積極提高技術(shù)水平，做到能快速排查出測量誤差的原因，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。