發(fā)電廠水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督與在線儀表的準(zhǔn)確性分析

廣東珠海金灣發(fā)電有限公司 林舒舒

引言

很多發(fā)電廠的水汽品質(zhì)具有較高的合格率，但卻存在較為嚴(yán)重的腐蝕結(jié)垢等不良現(xiàn)象。究其背后的根本原因是由于在線化學(xué)儀表測量結(jié)果不準(zhǔn)確、讀數(shù)不及時(shí)沒有讓問題及時(shí)暴露出來。

比如某發(fā)電廠的pH 值監(jiān)測儀表一直保持在正常的范圍之內(nèi)，但是卻發(fā)生了較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，用人工的方式分析酚酞堿度經(jīng)常趨向于零，這就說明pH 儀表測量值異常偏高，導(dǎo)致實(shí)際爐水的pH值較低的情況沒有被反映出來；又或者在取樣檢測的時(shí)候無法對純水中的氫電導(dǎo)率、pH 值、鈉濃度等不同的數(shù)值加以檢測，采用的是間斷性檢測方式，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的水質(zhì)異常問題，如果發(fā)生了蒸汽間斷性帶水的現(xiàn)象，就會導(dǎo)致水汽系統(tǒng)工作間被階段性污染，發(fā)生異常的陰離子放電現(xiàn)象。

在線化學(xué)儀表在檢測的時(shí)候通常用在線pH 表檢測儀器、在線硅表分析儀器、在線鈉表分析儀器、在線溶解氧表分析器和在線電導(dǎo)率表分析儀器等不同的部分組成，這些儀器的組合能有效地進(jìn)行連續(xù)檢驗(yàn)，展開集中采樣，有效地確保了水汽檢測和水汽監(jiān)督的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。但是由于現(xiàn)代發(fā)電廠對水汽系統(tǒng)和水器設(shè)備的要求越來越高，大多數(shù)在線化學(xué)儀表運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會受制于自身的檢測限度，容易檢測到不同類信號的干擾從而出現(xiàn)誤差的現(xiàn)象，因此如何提高在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性，減輕人工工作的壓力，這一工作還在持續(xù)進(jìn)行之中。

在線化學(xué)儀表的統(tǒng)籌運(yùn)用能進(jìn)行連續(xù)性化驗(yàn)和檢測，也可展開集中采樣，這就能在很大程度上確保水汽系統(tǒng)的化學(xué)監(jiān)督結(jié)果準(zhǔn)確性，及時(shí)反映出問題，如水汽品質(zhì)發(fā)生變化，即可通過在線儀表的化驗(yàn)檢測結(jié)果直觀的反映出來。但問題并不是不存在，很多發(fā)電廠采用的在線化學(xué)儀表只能在臨近儀表的范圍內(nèi)運(yùn)行，不能超過自身檢測的極限范圍，這就會讓儀表檢測產(chǎn)生較大誤差，且很多誤差來源于細(xì)小的信號干擾，這在很大程度上對化學(xué)監(jiān)督、化學(xué)測量的準(zhǔn)確性造成了破壞。

1 化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表測量準(zhǔn)確性的聯(lián)系分析

本質(zhì)上化學(xué)監(jiān)督和在線化學(xué)儀表的測量準(zhǔn)確性具有重要的關(guān)系，在線化學(xué)儀表的測量數(shù)值是否準(zhǔn)確決定了化學(xué)監(jiān)督的數(shù)值是否具有可參考的價(jià)值。如今很多發(fā)電廠已采用了高參數(shù)機(jī)組，意味著對水汽設(shè)備的品質(zhì)要求在不斷的提升，采用傳統(tǒng)的人工取樣檢測已無法達(dá)到相關(guān)要求，也無法取代在線化學(xué)儀表的化學(xué)監(jiān)督地位。

其基本原因有三點(diǎn)：人工取樣的過程易受各種類型污染，包括空氣中的雜質(zhì)、取樣品容器的污染。取樣測量過程中如不能直接在純水條件下進(jìn)行測量，會導(dǎo)致電導(dǎo)率、氫電導(dǎo)率、pH 值、鈉含量等重要數(shù)值不合格；人工取樣的人為因素較大，可能會影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和參考意義；水壓測量屬于間斷性測量，如無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況就易導(dǎo)致檢測結(jié)果不合格[1]。

實(shí)際上化學(xué)監(jiān)督的質(zhì)量和在線儀表檢測準(zhǔn)確性具有重要聯(lián)系，尤其是針對大型機(jī)組，只有確保水汽品質(zhì)才能提高機(jī)組安全運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。很多在線化學(xué)儀表無法通過準(zhǔn)確性檢驗(yàn)的要求，導(dǎo)致在線化驗(yàn)的結(jié)果普遍不準(zhǔn)確，水汽品質(zhì)不斷惡化，造成經(jīng)濟(jì)損失。

據(jù)國外資料，美國約有50%左右的大型發(fā)電廠由于發(fā)電設(shè)備腐蝕造成被迫停機(jī)或生產(chǎn)中斷，額外增加了30億美元左右的運(yùn)維成本。同樣由于腐蝕作用會增加產(chǎn)品的機(jī)械化成本，在所有成本損耗項(xiàng)目中位列第一，國內(nèi)也是如此。

發(fā)電廠在水汽檢測的過程之中由于汽水分離裝置的缺陷導(dǎo)致蒸汽大量帶水飽和，這時(shí)化學(xué)監(jiān)督儀表測量結(jié)果不可靠，導(dǎo)致該問題一直沒能被發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)的高壓缸發(fā)生嚴(yán)重積鹽現(xiàn)象，最終導(dǎo)致氣輪組的機(jī)械效率降低。同樣，pH 值檢測結(jié)果不準(zhǔn)確也有可能會導(dǎo)致pH 值實(shí)際控制降低，給水設(shè)備形成嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

高壓加熱器腐蝕泄漏也會導(dǎo)致高壓加熱器自動退出運(yùn)行，影響機(jī)組的運(yùn)行速度和效率，給水系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致大量的鐵沉積現(xiàn)象和腐蝕現(xiàn)象，造成爆管的危害。長期以來由于缺乏準(zhǔn)確的水汽檢測手段，化學(xué)儀表檢測的準(zhǔn)確性下降帶來了明顯的生產(chǎn)問題，有些化學(xué)儀表能發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的泄漏污染等問題，但對細(xì)小的問題還是不能精準(zhǔn)預(yù)測，如飽和蒸汽帶水、精處理裝置的泄漏現(xiàn)象等。但現(xiàn)實(shí)情況是，即便存在輕微的腐蝕現(xiàn)象或結(jié)垢現(xiàn)象，每年每臺機(jī)組的運(yùn)行也會無端耗費(fèi)數(shù)百萬人民幣。由此可見，必須要提高發(fā)電廠在線儀表測量的準(zhǔn)確性和結(jié)果的可靠程度，把控水汽裝置的品質(zhì)，解決細(xì)小化的運(yùn)行問題。

2 在線儀表的準(zhǔn)確性不佳的原因分析

當(dāng)前在發(fā)電廠水汽監(jiān)督之中采用的化學(xué)儀表設(shè)備主要包含在線電導(dǎo)率表、在線pH 計(jì)、在線鈉表和在線溶解氧表等不同的部分，在測量時(shí)誤差是經(jīng)常存在的現(xiàn)象，原因也多種多樣。在發(fā)電廠使用水汽系統(tǒng)在線電導(dǎo)率表時(shí)，可能會存在純水干擾因素，這種在線型的干擾因素會導(dǎo)致儀器的測量結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，電極常數(shù)和溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)值超過預(yù)期，容易讓離子交換中產(chǎn)生附加誤差，對電極產(chǎn)生污染，在測量回路時(shí)容易產(chǎn)生漏氣情況[2]。目前我國發(fā)電廠在線電導(dǎo)率表在檢測時(shí)大多數(shù)采用的是KCI 標(biāo)準(zhǔn)，對取樣的溶液進(jìn)行離線檢測，如純水和在線干擾因素得到了全面的控制，就可保證測量結(jié)果準(zhǔn)確性，但這一情況通常無法得到全面的確保。

在線pH 計(jì)也有可能會產(chǎn)生誤差。pH 計(jì)在檢測和使用時(shí)也可能會存在純水干擾因素和在線干擾因素，同樣會對儀器的測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響。如產(chǎn)生溫度補(bǔ)償附加誤差和電極標(biāo)定的誤差，尤其是電極標(biāo)定的誤差可能會進(jìn)而產(chǎn)生流速附加誤差和地回路的現(xiàn)象。目前我國發(fā)電廠在使用pH 計(jì)進(jìn)行酸堿度檢時(shí)，采用的溶液并不完全溶于水，而是對標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液展開離線標(biāo)定，純水因素和在線干擾因素稍稍得到控制，但如采用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對pH 值進(jìn)行檢測，也無法保證其精確程度。

在線鈉表在檢測時(shí)也容易產(chǎn)生誤差，它和在線pH 計(jì)都采用的是電衛(wèi)士測量儀表，因此也會受到純水因素和在線因素的干擾。純水干擾因素指的是產(chǎn)生電極選擇性誤差，也容易產(chǎn)生電極標(biāo)定誤差，而在線干擾因素則會產(chǎn)生地回路和水樣簡化等不良現(xiàn)象。目前我國在利用在線鈉表進(jìn)行檢測時(shí)可采用鈉濃度較高的標(biāo)準(zhǔn)溶液展開離線標(biāo)定，控制純水在線干擾因素影響，但如果采用標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確程度則會下降。

采用在線溶解氧表時(shí)誤差也偶有發(fā)生，如易產(chǎn)生電極的斜率變化導(dǎo)致管路泄漏和標(biāo)定誤差，這些情況都會對儀器的測量產(chǎn)生很大的影響。傳統(tǒng)情況下，在線溶解氧表可采用非低濃度氧溶液進(jìn)行離線校準(zhǔn)，無法對整體管路的氣密性展開嚴(yán)格的檢測，因此也無法確保低濃度氧水樣本的精確程度[3]。可看出，目前階段我國發(fā)電廠只能利用化學(xué)儀表檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液基本誤差，對其相關(guān)的準(zhǔn)確能力展開檢測卻無法全面地判定誤差讀數(shù)，這些情況會導(dǎo)致在線儀表的正常使用步驟受到影響，進(jìn)而破壞到發(fā)電廠機(jī)組的正常運(yùn)行和工作。

3 發(fā)電廠水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督與在線儀表的準(zhǔn)確性提升

3.1 加大在線儀表的巡查力度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性

有關(guān)檢測人員要定期對化學(xué)儀表進(jìn)行全方位的檢測，如水汽樣品的輸送管路是否正常、閥門運(yùn)行情況是否正常，檢測系統(tǒng)有無存在泄露現(xiàn)象等，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)進(jìn)行處理和反饋，調(diào)整好水汽樣品的溫度和流量。如儀器數(shù)據(jù)顯示發(fā)生一定的幅度變化，則要分析該樣品是否存在質(zhì)變反應(yīng)，進(jìn)而判斷在線儀表是否存在問題和故障。有關(guān)管理人員在認(rèn)識上把握化學(xué)監(jiān)督重點(diǎn)之所在，按照《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t要求，完善化學(xué)監(jiān)督規(guī)程制度，明確各項(xiàng)水汽品質(zhì)指標(biāo)異常時(shí)的三級處理原則，認(rèn)真校核各項(xiàng)化學(xué)監(jiān)督技術(shù)規(guī)定、指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)定期進(jìn)行自查自糾，防止發(fā)電廠水汽系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重污染事故，確保電廠生產(chǎn)安全，保障自身的流水線利益。

有關(guān)工作人員要加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，將機(jī)組各階段的水汽品質(zhì)指標(biāo)列入操作票，并明確各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值，填寫實(shí)測數(shù)據(jù)，各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的水汽品質(zhì)指標(biāo)經(jīng)當(dāng)班值長確認(rèn)符合要求后簽字，再執(zhí)行下一步操作。水汽品質(zhì)的好壞會直接影響到企業(yè)的運(yùn)行效益和經(jīng)濟(jì)損失，只有掌握核心在線化學(xué)儀表測量技術(shù)，才能提高系統(tǒng)其在線儀表的準(zhǔn)確程度。

3.2 定期對過濾器進(jìn)行清洗，做好標(biāo)準(zhǔn)液、電解液的定期配置

大多數(shù)發(fā)電廠的化學(xué)儀表系統(tǒng)都采取了纖維過濾器的形式進(jìn)行了安裝，去除了水中不必要的雜質(zhì)，防止儀器檢測組件受到污染。但經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行后，儀器測試組件還是會容易受到外界因素的干擾和影響，因此必須要查看過濾器截留的情況，如果雜質(zhì)過多要及時(shí)清理，防止過濾器效果下降，清洗時(shí)不能用清水，要采用HCI 溶液，5%的HCI 溶液浸泡4小時(shí)后再用清水沖洗。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室工作人員還要及時(shí)配置標(biāo)準(zhǔn)液、電解液、參比液等不同的液體，測量液體的配置需要由專業(yè)的維護(hù)小組和工作人員共同進(jìn)行，加快更換和補(bǔ)充的頻率，防止液體長期儲存發(fā)生變質(zhì)或失效情況，在溶液配比時(shí)使用的藥水要經(jīng)過提純和分析，利用二級除鹽水提高純度。

3.3 統(tǒng)一在線化學(xué)儀表檢定環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境

若要做到這一點(diǎn)，有關(guān)工作人員就要對在線儀表檢測器進(jìn)行維護(hù)，對記錄儀的數(shù)值進(jìn)行分析，采用便攜式儀器進(jìn)行輔助操作，全面確保操作環(huán)境和檢查環(huán)境的統(tǒng)一性，如發(fā)生測量誤差也方便確定來源。因此在在線設(shè)備的維護(hù)和記錄方面，應(yīng)采取類似便攜式溶解氧儀這種能快速確定儀器測量誤差來源的儀器，來統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境和檢查環(huán)境。

此外，在質(zhì)量檢查過程中我國發(fā)電廠所采用的測試標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)是離線狀態(tài)，實(shí)際情況和測試情況基本上會有一定的出入，這是無法避免的，也就是說即使儀器在測試時(shí)檢測結(jié)果合格，但在實(shí)際工作中卻難免存在較大誤差，這就是離線檢測的不可避免性導(dǎo)致的。為解決這一問題，維護(hù)在線儀表時(shí)可以采用類似便攜式溶解氧分析儀等儀器對相關(guān)的數(shù)據(jù)展開記錄，在操作環(huán)境中使用檢查儀器時(shí)能確保統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境和檢查環(huán)境，有利于誤差的緩解和縮小。

3.4 優(yōu)化后續(xù)維護(hù)和檢測方式

化學(xué)儀表組件在測量過程中如果要提高數(shù)值的精確程度、減小誤差，就須查缺補(bǔ)漏、加強(qiáng)監(jiān)測力度。在線化學(xué)儀表在使用時(shí)易受外界環(huán)境的干擾和影響，導(dǎo)致傳感器發(fā)生一系列的變化，因此要加強(qiáng)對傳感器的后期維護(hù)和更換，防止出現(xiàn)不同程度的數(shù)值誤差。

有關(guān)工作人員要提高在線檢測力度，進(jìn)行查缺補(bǔ)漏，定時(shí)定期的對化學(xué)儀表的誤差予以發(fā)現(xiàn)，提高檢測準(zhǔn)確率，除了要加強(qiáng)對化學(xué)儀表組件的維護(hù)外，還要采取科學(xué)的檢測方式。在線化學(xué)儀表的檢測誤差大多數(shù)會受到在線因素和純水因素的干擾，標(biāo)準(zhǔn)溶液檢驗(yàn)方式雖有效控制了純水因素，但還會形成一定的化學(xué)監(jiān)控盲區(qū)，如熱力設(shè)備產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，有關(guān)工作人員應(yīng)對這一現(xiàn)象吸取國內(nèi)外先進(jìn)的研究經(jīng)驗(yàn)，如美國電力協(xié)會研究出了材料與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，我國也有有關(guān)單位研究出了在線化學(xué)儀表檢測裝置，這種檢測裝置和檢測手段能針對pH 儀器、溶解氧分析儀器和電導(dǎo)率分析儀器的誤差進(jìn)行消除以及在線檢測。

采用移動式在線化學(xué)儀表檢測有以下亮點(diǎn)：在移動式化學(xué)檢測的過程中，標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率儀的電極常數(shù)能進(jìn)行動態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的測定，通過純水儀表二次測量消除電容引發(fā)的數(shù)值誤差，也能補(bǔ)償純水非線性溫度差值，利用移動式在線化學(xué)儀表檢測裝置可采用電流方式測定pH 值，防止普通的pH 檢測儀器在純水環(huán)境中檢測受到地回路和溫度補(bǔ)償?shù)挠绊?，進(jìn)一步提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確率。