电厂化学仪表的使用和检验市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、电厂化学仪表使用和检验第1页一、序言 电厂化学仪表可连续监督水流品质，及时发觉问题，预防事故发生。实现汽水品质实时监控和加药系统自动调整，简化了分析人员劳动强度、改进了劳动条件。含有连续监督、响应速度快、精密度高、有利于自动化等技术特点。大容量机组对水汽品质要求极高，化学仪表准确监测是确保机组安全经济运行必要伎俩。第2页 因为多数在线化学仪表准确性未及时检验，使水汽品质恶化问题得不到及时发觉，造成发电机组水汽系统发生腐蚀、结垢和积盐，造成巨大经济损失。 许多电厂水汽品质合格率很高，但腐蚀结垢和积盐问题却很严重，其根本原因是在线化学仪表测量不准确，未能及时发觉问题。第3页 比如国内某电厂两台60

2、0MW亚临界机组底相继底投产，因为汽包汽水分离装置缺点，使饱和蒸汽中大量带水。因为饱和蒸汽在线钠表和电导率表测量不可靠，一直未能及时发觉该问题，造成汽轮机高压缸严重积盐，汽轮机效率降低。 比如国内某电厂凝汽器管为黄铜管，给水pH值控制指标为8.8-9.3。因为在线pH表测量pH值偏低问题未得到及时发觉，显示测量值是在合格范围内，而实际给水pH值经常超出9.5，造成凝汽器铜管汽侧发生严重氨腐蚀，不但造成更换凝汽器管直接损失，还造成汽轮机高压缸积铜垢，降低了汽轮机效率，造成巨大损失。第4页深能某厂#2机组高压10级叶片 660MW超超临界机组，7月投运，年5月检修。 第5页广东某厂凝汽器泄漏造成严

3、重积盐和腐蚀#3 机低压缸 #3 机中、低压缸联络管 第6页广东某厂发生凝汽器泄漏，停机抢修高压缸转子 中压缸转子 低压缸转子 第7页 类似实例非常多，许多电厂汽水品质监测合格率很高，热力设备水汽系统腐蚀结垢和积盐情况却很严重，主要原因是在线化学监测仪表测量不准确造成化学监督失去作用。 由此可见，提升电厂在线化学仪表测量准确性和可靠性，提升化学监督准确性，及时发觉水汽品质控制上问题并加以处理，对发电厂安全经济运行含有主要意义。第8页 按使用场所不一样可分为试验室化学分析仪表与在线化学分析仪表。按测量原理分为电化学式、热学式、光学式、色谱及物理特征分析仪表等几类。按校验方法可分为两类：第一类：能

4、够用标准物质检验实际测量准确性仪表，硅表、磷表、联氨表等。第二类：无法用标准物质检验实际测量实际测量条件下测量准确性仪表，电导率表、pH表、钠表，溶解氧表。2.1电厂化学仪表分类二、电厂化学仪表介绍第9页2.2电厂化学仪表组成电厂化学仪表种类即使很多，结构各不相同。但其基本组成组成可分为：分析部分、信号处理部分、显示部分。在线仪表除上述三大部分外。还有采样与样品预处理部分。第10页（1）分析部分 分析部分又叫传感器，它是依据化学、物理原理把试样中待测组分转换成对应、能准确测量电位信号。比如：pNa计pNa电极与参比电极组成测量电池，按照电化学式能斯特公式把溶液中Na+浓度转换成能被准确测量电压

5、信号。这一测量电压就是pNa计分析部分，也就是pNa计传感器。第11页（2）信号处理部分信号处理部分又叫变送器。传感器输出电信号种类不一样，如能够是电压信号，电流信号等。这些信号一段都很微弱。不能直接带动指示器、统计仪或自动控制系统调整装置工作，所以需要对这些微弱信号进行放和变换处理。同时，为了排除各种影响测量原因，得到正确测量结果，仪表中还设置了各种自动调校和标定功效电路。一些智能仪表还设置了自检、数据存放与处理等功效。第12页（3）显示部分 对被测量值测量结果要经过显示部分显示出来，被测量值显示主要有两种方式，即模拟显示和数字显示。第13页（4）采样与样品预处理系统 采样部分包含取样管、高

6、温冷却架、恒温冷却器、超压超温断水保护装置和人工取样盘等。 因为仪表分析原理不一样，其样品预处理方法也不一样。如pNa计样品预处理样品碱化处理，而Si表样品预处理是显色等。第14页2.3 电厂化学仪表技术指标（1）测量范围：指仪表最大显值范围。如某电溶解氧表测量范围为0-200g/L。选择仪表时，测量范围是主要考虑技术指标之一。（2）灵敏度：指引发仪表读数可察觉变化最小变化值。如果pH计灵敏度是0.01，则表示该仪表读数可察觉最小变化值为0.01，该表读数可以读到小数点后第二位，如，8.01、9.14。对于数显仪表，这与仪表读取位置有关.第15页（3）准确度 准确度是指测量结果与实际值（真值）

7、之间符合程度。准确度用误差来表示，误差越小，准确度越高。（4）稳定性：指仪表工作状态稳定程度，通常仪表读数都有一定飘移。稳定性高仪表读数漂移值小。第16页（5）输入阻抗：输入阻抗是确保测量准确度一个主要指标，通常当仪表与发送器相互配合时，要求仪表输入阻抗比发送器阻抗大3个数量级。（6）其它指标：包含仪表输出、数据接口、报警、电源、对被测介质要求等。第17页2.4 电厂化学仪表性能评定为了掌握仪表准确度，及其改变情况，及时采取办法，确保化学监督有效性，需要对仪表进行各种性能评定，找出仪表各种误差，经过修正使测量结果准确度得以确保。仪表性能评定分为三种方式。第18页（1）仪表检定 仪表检定是评价仪

8、表本身是否合格并确定其准确度等级仪表性能检定工作。这项工作必须要含有对应仪表检定资格证书专业人员进行，其它人员不能出具判定书。第19页（2）仪表校验 仪表校验是指有要求条件下，以检验验证被检测仪表示值与标准值差异程度为目标操作。普通采取比被验仪表等级高，且以检定过仪表来校准被验仪表，也可用基准物质进行校准。 校验是仪表维护一项主要内容，除定时进行仪表校验外，在对仪表维修后，必须经过检验合格后才能投运。第20页（3）仪表对比 :是在要求条件下，将被检仪表与准确度等级相同同类标准仪表或计量器具进行对比，从而能够了解被检仪表性能，这里标准仪表是指标准度已知，能够信赖仪表，比如，为了检验一个参比电极可

9、靠性，常将被测参比电极与另一准确度可靠参比电极对比，从而可知，被测量参比电极可靠性和准确性。第21页三、电厂化学仪表检验化学仪表测量取得准确测量结果必要条件：（）使用经过计量检定机构检定合格化学仪表；（）对化学仪表测量传感器测量原理有较深入了解，使用中对影响传感器正常工作干扰原因有全方面掌握。第22页3.1电厂化学仪表检验标准（1）JJG 119- 试验室pH(酸度)计检定规程。（2）JJG 376-电导率仪检定规程。（3）JJG 757-离子计检定规程。（4）DLT 677-发电厂在线化学仪表检验规程。第23页3.2 pH（酸度）计检验 检验方法：（1）因为pH(酸度)计电计示值与电位之间关

10、系符合能斯特公式。采取pH检定仪模拟输入直流电位值检定仪表电计部分。（2）用pH标准缓冲溶液进行校正pH(酸度)计仪表（3）用pH标准仪表与pH(酸度)计仪表进行比对。（详见JJG 119- 和DLT 677-）第24页检验流程：被检表pH电计部分标准电阻箱pH电极标准pH缓冲溶液标准pH 计PH检定装置第25页计量标准器名 称型 号测量范围准确度等级标准pH计014pH0.01级智能化酸度计检定仪pHC-1B0.00016.000pH0.001pH标准物质PH缓冲溶液B4、B6、B9。B4pH=4.00B6pH=6.86B9pH=9.180.01pH第26页主要配套设备名 称型 号测量范围准

11、确度等级直流电阻箱ZX95；ZX97099999欧姆099999欧姆0.1级0.1级流量控制装置JYLL-04水银温度计玻璃棒式温度计0.050.00.1容量瓶1000ml0.1ml移液管1.00l10.00l20.00l100.00l1.00ml5.0ml01.00l010.00l020.00l0100.00l01.00ml05.0ml0.7%0.10%0.10%0.2%-0.2%0.29%第27页标准PH表第28页标准物质第29页3.3 电导率仪检验 （详见JJG 376-和DLT 677-）检验方法：（1）用交流电阻箱检定仪表电计部分。（2）用标准溶液（KCl）进行校正电导率仪（3）用标

12、准电导率仪表进行比对。第30页检验流程：被检表电计部分标准电阻箱电导电极标准溶液标准电导率仪标准交流电阻箱第31页计量标准器名 称型 号测量范围准确度等级标准物质二级110-21105s/cm(0.10.3)%二级标准电导率仪01.999s/cm019.99s/cm0.5级电导率探头019.99s/cm交流电阻箱ZX38AZX38A099999欧姆099999欧姆0.1级0.1级第32页主要配套设备名 称型 号测量范围准确度等级流量控制装置JYLL-04水银温度计玻璃棒式温度计0.050.00.1容量瓶1000ml0.1ml电子天平HA-180MMax:180gd:0.1mg1级移液管1.00

13、l10.00l20.00l100.00l1.00ml5.0ml01.00l010.00l020.00l0100.00l01.00ml05.0ml0.7%0.10%0.10%0.2%-0.2%0.29%第33页标准电导表第34页标准物质第35页（详见JJG 757-和DLT 677-）3.4 钠表检验 钠表检验问题及注意事项：（1）标准液配制使用无钠水，用高浓度标准液配制低浓度标定液所使用纯水必须确保是无钠水。（2）两点法校正时，注意电极响应时间问题。尤其是自动校正仪表，应待电极电位基本稳定后，再按“确认”键，以确保电极电位到达稳定值（参见pH计）。必要时对电极进行恢复处理 。第36页（详见JJ

14、G 757-和DLT 677-）钠表检验问题及注意事项：（3）影响pH测量一些原因一样影响Na测量，比如静电荷（流动电位，取决于取样流速）、参比电极液接电位（取决于取样压力）、接地情况等。（4）钠离子活度系数随水总离子强度改变而改变，从而会造成测量误差。所以应该保持较低离子强度或者保持恒定离子强度。要求碱化剂加入量保持恒定。3.4 钠表检验 第37页（详见JJG 757-和DLT 677-）钠表检验问题及注意事项：（5）水样碱化是为了降低氢离子对测量影响。应定时检验碱化后水样pH，防止简化剂量不够造成误差。（6）另外，一部分钠电极在测量ppb数量级钠时选择性不够，造成测量高浓度时准确，测量低浓

15、度时误差增大。对于g/L数量级钠测量应使用在线钠表。3.4 钠表检验 第38页标准钠表第39页3.5 溶氧表检验 （详见DLT 677-）（详见JJG 757-和DLT 677-）（1）校正（用厂家推荐方法） 温度赔偿：因为氧溶解度温度系数高，必须确保温度测量精度到达。有些仪器在安装后需要对温度赔偿电路进行校验，以赔偿导线电阻。 零点调整：将探头浸入亚硫酸钠溶液中几个小时后，读数应在04g/L，将仪器调零。第40页（详见JJG 757-和DLT 677-）（2）空校溶解氧 当前许多电厂在线溶氧表采取空气校正方法进行校正，该方法有使用简单特点。 空气标定使用组份20.9%氧气空气，依据当地气压进

16、行修正，以确保得到准确氧分压。空气校正时，假如不校正大气压，会产生正误差。 对于扩散型传感器，进行空气标定时必须使电极表面膜无水，以免水滴影响氧扩散速率。但必须将探头置于湿度大于空气中，以免膜干燥受损；待仪器读数稳定后进行校正调整。第41页（详见JJG 757-和DLT 677-）（2）空校溶解氧 对于平衡型传感器，进行空气标定时，能够将探头置于湿度大于空气中（以免膜干燥受损）分钟以上；也能够把电极放入装满水容器中，向水中曝气分钟以上，使水中溶解氧浓度到达饱和，待仪器读数稳定后进行校正调整。 需注意是空校时对应水中饱和溶解氧浓度为8000g/L左右，而实际使用时溶解氧浓度普通为30g/L以下，

17、相差23个数量级。空校后并不一定能确保测量准确性。比如，某电厂对2机组凝结水溶氧表进行校正时发觉，在空气校按时，传感器响应斜率约为1011nA/(g/LO2)。不过当测量低浓度溶解氧水样时，传感器响应斜率降低到约为1nA/(g/LO2)，测量结果误差很大，属于传感器不正常。 对于采取空气校正溶氧表，一定要定时到有校正能力单位进行比对校验，假如发觉空校后在测量低浓度溶解氧时不能给出正确测量值，应对探头进行处理或更换。 第42页（详见JJG 757-和DLT 677-）（3）溶解氧电解校正 电解校正溶解氧表是确保测量低浓度溶解氧准确性最有效校正方法之一，也是电厂惯用仪表校正方法之一。但实际应用情况

18、却是许多采取电解校正溶解氧表测量准确性较差，甚至出现测量误差很大情况。分析其原因主要是校正过程中水样溶解氧浓度较大而且波动太大。 电解校正原理是在传感器前串接一个电解池，电解校正时给电解池施加一定电解电流，电解池对应以某一确定速度电解出氧气，此时控制流过电解池水样流速一定，则由电解池产生氧使进入测量传感器水样溶解氧浓度增加一个确定值，见下列图曲线。此时假如溶样表测量值增量与应该增加值不符，仪器内置程序自动计算进行校正。 不过，假如因为传感器前管路系统有漏气或除氧器出水溶解氧浓度波动较大，造成水样溶解氧浓度较高而且波动较大，此时电解校正，电解氧增量与水样溶解氧改变叠加（见曲线），仪器内置程序自动

19、计算进行校正将给犯错误校正结果，有时甚至出现负值。 第43页第44页（详见JJG 757-和DLT 677-）（4）溶解氧校验小结 溶解氧传感器异常情况：阳极老化；气泡；膜破裂 测量回路泄漏问题对测量和校正影响很大；难发觉，需进行专门查漏。 用空气饱和水进行校正氧表测量低浓度溶解氧浓度时会出现误差，应校验合格后才能使用。第45页标准氧表第46页四、化学仪表误差分析与处理办法使用高质量、经过计量检定机构检定合格化学仪表是否一定能够得到正确测量结果？不一定。 伴随电子技术快速发展，化学仪表二次仪表部分出现问题情况比较少。多数误差出现在测量系统和传感器上。化学仪表特殊性：传感器工作时伴伴随发生一系列

20、化学反应、电化学反应和物理化学过程。假如不深入了解这些反应和过程，使用再好仪表也难以得到准确测量结果。第47页4.1电导率表误差分析与处理办法 测量氢电导率方法可灵敏地反应水、汽中阴离子杂质总量, 是监测凝结水、给水、蒸汽中有害阴离子主要伎俩。普通情况下，只要水汽系统氢电导率控制好，多数腐蚀结垢问题能够防止。但运行过程中因为温度赔偿、电极污染、树脂失效等原因影响了电导率测量准确性。第48页4.1电导率表误差分析与处理办法（1）标准溶液法检验电极常数存在误差 国内全部检测电导率表标准均使用标准溶液进行电极常数检验。标准溶液电导率大于100S/cm，但纯水电导率普通小于0.1 S/cm。电极表面极

21、化电阻、微分电容、导线分布电容影响不一样，造成标准溶液校验表计存在误差，应采取标准电导表和标准电极修正电极常数。第49页4.1电导率表误差分析与处理办法 （2）温度赔偿附加误差 纯水电导率温度赔偿系数是非线性、而且是随温度和电导率改变而显著改变。提议将测量给水、凝结水和蒸汽氢电导率电导率表温度赔偿系数依据所测水样电导率范围和温度范围，设为0.020.06。自动温度赔偿无法消除温度改变引发电导率测量误差。必须确保在线化学仪表恒温效果，尽可能调整控制水样温度在251C范围内。第50页4.1电导率表误差分析与处理办法 （3）电导率表实际测量回路中因为流体在电极中液面高度不一样、电极表面污染、泄漏，依

22、然会产生较大测量误差。应注意电导电极使用期限，并定时对电极进行检验和清洗。 第51页4.1电导率表误差分析与处理办法 （4）测量氢电导率氢型交换柱因为树脂失效、树脂裂纹、流速、气泡等原因会影响测量准确性。水流方向入口出口交换柱树脂层气泡第52页 处理方法是对氢型交换柱系统进行改造，使更换树脂时能够保留水，树脂与水同时装进交换柱中，树脂层上部一直有一层水，防止运行时树脂层中存在空气泡。并采取从下向上流动运行方式。提议采取变色阳离子交换树脂进行电导率测量。4.1电导率表误差分析与处理办法第53页4.2 pH表误差分析与处理办法 炉水、给水、凝结水pH值准确测量和控制是确保水汽系统防腐和预防积盐主要

23、步骤。而pH测量受静电荷、玻璃电极质量、参比电极质量、外界干扰、校正操作等多方面影响，轻易产生较大测量误差。第54页 （1）静电荷引发测量误差 发电机内冷水、给水等低电导率水样在线流动测量pH值很轻易受到静电荷影响。使pH测量结果与水样真实pH值相差较大。所以，pH值测量池应采取金属壳并接地，并保持流速恒定。4.2 pH表误差分析与处理办法第55页4.2 pH表误差分析与处理办法 （2）液接电位引发测量误差 当纯水离子强度和内充液离子强度相差较大，此时液接电位会显著高于校正时液接电位，造成纯水pH测量误差。因为这种误差随水样压力改变而改变。提议选取专用纯水pH测量电极，并选取与测量水样pH值相

24、近标准缓冲溶液。第56页4.2 pH表误差分析与处理办法 （3）温度改变引发测量误差： 温度改变会对pH测量造成三种影响，如表1所表示。当前多数pH表只有玻璃电极能斯特斜率随温度改变能够经过自动温度测量赔偿方法消除，而不能赔偿参比电极随温度改变和水样本身pH随温度改变。所以必须严格控制水样温度在252范围内。第57页表1：0.272mg/LNH3+20g/LN2H4水样10时未进行温度赔偿时各项误差比较误差起源pH测量误差（pH）温度对电极影响0.086温度对能斯特斜率影响0.10温度对溶液平衡常数影响-0.30第58页4.2 pH表误差分析与处理办法（4）pH准确测量还受到玻璃电极质量、电极表面被污染情况、地回路等原因影响。所以，pH电极定时更换、表面清洁、在线流动标定才能降低在线pH表测量误差。第59页4.3 钠表误差分析与处理办法 在线钠表用于监测凝结水和饱和蒸汽，与氢电导率测量相比，含有对应速度快，信号反应灵敏优点。能够及时发觉凝汽器泄漏（尤其是沿海电厂）和蒸汽品质恶化情况，对降低水汽系统腐蚀结垢和蒸汽系统积盐有主要意义。第60页4.3 钠表误差分析与处理办法（1）玻璃电极静电荷、参比电极液界电位影响、地回路影响：同测量pH类似。（