DL∕T 2598-2023 发电厂水汽中低浓度溶解氧在线测量导则

DL/T2598—20232023-05-26发布2023-11-26实施国家能源局发布IDL/T2598—2023前言 12规范性引用文件 13术语和定义 14方法概述 15试剂和溶液 16仪器 2 28检验 39校准 310测量步骤 311定期维护 3附录A(资料性)溶解氧传感器测量原理 4附录B(资料性)温度对溶解氧表测量结果的影响 6附录C(资料性)水中低浓度溶解氧测量影响因素 8DL/T2598—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规本文件由电力行业电厂化学标准化技术委员会(DL/TC13)归口。本文件起草单位：西安热工研究院有限公司、浙江西热利华智能传感技术有限公司、华能荆门热本文件主要起草人：刘玮、龙国军、何敏强、潘琚、黄茜、张维科、刘欣、王发庆、邱逢涛、本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二1发电厂水汽中低浓度溶解氧在线测量导则1范围本文件规定了电流法(极谱法)在线测量低浓度溶解氧的方法及测量仪器的检验和校准。本文件适用于发电厂水汽中溶解氧浓度为0μg/L～500μg/L水样的在线测量。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包含所有的修改单)适用于本文件。GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法GB/T14416锅炉蒸汽的采样方法DL/T677发电厂在线化学仪表检验规程DL/T1002低浓度溶解氧仪标定方法下列术语和定义适用于本文件。电流法(极谱法)溶解氧表向传感器的电极施加一定的电压，使溶解氧在电极表面发生电化学反应产生电流，通过测量该电流来确定溶解氧浓度的仪表。传感器由阳极、阴极、透气膜以及电解液等构成，根据测量原理分为扩散型传感器和平衡型传感器两种。3.2氧气的体积分数乘以总压强。4方法概述本方法所述的溶解氧在线测量，指电流法(极谱法)测量方法。水样中的氧以气态分子的形式通过透气膜进入传感器内部，向传感器内的阴、阳两电极间施加一定的电压，氧在阴极表面发生还原反应，阳极发生氧化反应，在测量电路中产生电流，该电流的大小与水样中氧分压成正比。5试剂和溶液分析纯及以上试剂。符合GB/T6682规定的二级及以上试剂水。25.3次氯酸钠(10mg/L)6仪器6.1.1传感器腔体内的阳极和阴极均浸泡在电解液中，并用聚乙烯、碳氟化合物或同等特性透气膜与水样隔离。传感器上带有温度测量探头。电流法(极谱法)测量溶解氧的传感器分为扩散型溶解氧传感器和平衡型溶解氧传感器(详见附录A)。6.1.2扩散型传感器的贵金属阴极紧贴透气膜，可氧化阳极在传感器腔体内部。扩散型传感仪表说明书的建议对其电极、电解液和透气膜进行定期维护或更换，并将水样的流量调整到仪表说明.3平衡型传感器的阳极和阴极均为相同材质的贵金属，且阳极不被氧化。平衡型传感器通常不需6.2.2温度会影响溶解氧的测量值(详见附录B),仪表应具备以下三项温度补偿功能：b)补偿氧分子通过透气膜扩散速率随温度的变化(仅限于扩散型传感器);7取样数的塑料和橡胶材料有透气性，也不能用于测量溶解氧的取样。在确认接头严密的前提下，聚偏氟乙注：判断取样系统的严密性，可在水样溶解氧浓度稳定的条件下，调整水样流量增大约50%后，若测量值降低，3DL/T2598—20238检验参照DL/T677对溶解氧表进行整机误差检验。整机误差合格的溶解氧表，可以不进行其他项目的9校准换透气膜和电解液后，应按照DL/T1002进行“空气校准”和“零值校准”。“零值校准”后应进行10.1溶解氧传感器、导线和二次仪表安装好后，应先进行冲洗排放。对于连续取样测量，流量调至200mL/min或根据仪表说明书建议调节流量。电极内残存的溶解氧需要数小时消耗。当仪表显示溶解氧浓度稳定后，按DL/T677中的8.7进行流路泄漏附加误差检验，检查测量管路是否漏气。当确定测10.3水汽中低浓度溶解氧在线测量受到多种特殊因素影响，应尽量避免(详见附录C)。11定期维护11.1传感器的清洗周期通常不超过3个月(平衡型溶解氧传感器通常无须清洗，若膜表面污染严重，4DL/T2598—2023(资料性)扩散型溶解氧传感器结构如图A.1所示。具体由阳极、阴极、透气膜以及电解液等构成，阴极材料为贵金属铂或金构成，阳极材料为银或铅；透气膜允许氧气和其他气体透过，而不允许水和其他离水样中的溶解氧因浓度差向扩散型溶解氧传感器扩散，在传感器透气膜的表面以气体分子的形式通过透气膜连续扩散，当电极间施加直流极化电压V进行极化时，通过透气膜扩散到阴极(铂或金)表面的氧立即被还原，反应电流正比于扩散到阴极的氧的速率。阳极(银或铅)电极发生氧化反应。4Ag+4Cl-=4AgClJ+4e-…(A.2)平衡型传感器一般由三电极组成，具体如图A.2所示。其中阳极和阴极均由贵金属铂或金制成，另外还有一支参比电极。溶解氧表通过参比电极测量阴极相对于参比电极的电位Vk,并通过自动调节槽压V以达到维持阴极的电极电位Vk保持恒定，从由于阳极也是贵金属，不可能发生金属的氧化反应，只能发生水的氧化反应，生成氧和氢离子并释放平衡型溶解氧传感器在测量过程中阴极消耗的氧等于阳极产生的氧，传感器本身不消耗水样中的氧。因此，测量过程中只有膜内侧电解液中氧浓度与膜外侧水样氧浓度存在差异时，溶解氧从浓度高的一侧扩散到另一侧，直到膜两侧氧浓度达到平衡时，此时仪表测量的溶解氧浓度才是水样中溶解氧浓度。与扩散型溶解氧传感器不同，平衡型溶解氧传感器的测量值与水样流速、透气膜的表面状态和5VV绝缘体绝缘体O₂O₂+4H*+4e-=2H₂O阳极阴极膜扩散型溶解氧传感器测量响应速度快，适合于测量发电厂各类水汽溶解氧；平衡型溶解氧传感器测量响应速度慢，不适合于给水加氧等溶解氧浓度变化较快的水样，但维护工作量相对较小。两种传感器的具体比较见表A.1。比较项目扩散型溶解氧传感器平衡型溶解氧传感器响应速度快慢定期维护需要定期清洗透气膜，或更换电解液和透气膜若膜表面污染严重，可进行清洗水样流速对测量结果的影响流速太低时，测量结果偏低测量结果不受流速影响表面膜污染对测量结果的影响测量结果偏低测量结果不受影响，但响应速度变慢6DL/T2598—2023(资料性)温度对溶解氧表测量结果的影响B.1温度影响概述温度会影响溶解氧在电极表面发生电化学反应的电流、溶解氧通过透气膜的扩散速率(仅对于扩散型传感器)和氧的亨利系数，从而影响氧分压测量值，最终影响溶解氧的测量值，因此从以上三方面对氧分压信号进行自动温度补偿。B.2温度对电化学反应电流的影响温度对电化学反应电流的影响如式B.1所示：式中：I——电化学反应电流；C——电极表面溶解氧浓度；T——温度；从式B.1可知，当溶液中溶解氧浓度C不变时，随着温度T升高，电化学反应电流I增加。为了避免温度变化引起的误差，需要对温度影响电化学反应电流的部分进行补偿。B.3温度对扩散系数的影响温度对溶解氧通过透气膜的扩散速率影响如式B.2和式B.3所示：式中：dN/dt——溶解氧通过膜的扩散速率；dc/dx——溶解氧的浓度梯度；D——溶解氧的扩散系数；R——气体常数；T——温度。从式B.2和式B.3可见，当溶液中溶解氧浓度C不变时，随着温度T升高，氧的扩散系数D增加，从而增加了溶解氧通过膜的扩散速率，造成测量结果升高。为了避免温度变化引起的误差，需要对温度影响氧扩散速率的部分进行补偿。B.4温度对亨利系数的影响溶解氧在水中的浓度与气相分压的关系符合亨利定律，具体见式B.4。7温度℃05亨利系数从式B.4和表B.1可知，当溶液中溶解氧浓度C不变时，随着温度升高，亨利系数增加，从而增8DL/T2598—2023(资料性)溶解氧测量过程中经常遇到的一种干扰是测量系统管路、接头和阀门不严密，空气漏进测量水C.2流速扩散型传感器消耗水样中的氧，如果水样不流动或者流速过低，会造成测量结果偏低。因此，扩散型传感器的水样流速需要达到仪表说明书要求的最低值。平衡型传感器稳定后的测量值不受流速影响。扩散型传感器的表面因铁的氧化物等污染物的逐渐积累，会降低溶解氧通过透气膜的扩散速率，C.4大气压在测量气压与实际气压出现偏差时，根据仪表说明书的建议对气压进行校正。在较低的大气压条C.5细菌生长