电厂在线化学仪表基础知识及应用

电厂在线化学仪表基础知识及应用

目录

第一章在线电导率表基础知识及应用.................................................2

第一节在线电导率表基础知识...................................................2

第二节Polymetron9125型在线电导率表..........................................13

第二章在线pH表和钠表基础知识及应用............................................27

第一节电位分析法基本知识..................................................27

第二节离子选择性电极........................................................29

第三节参比电极..............................................................33

第四节离子选择性电极的性能及测定方法........................................34

第五节测量电池..............................................................38

第六节测量电池对变送器的一般要求...........................................40

第七节Polymetron9135型纯水在线pH表........................................45

第八节AMISodiumP型在线钠表...............................................55

第三章溶氧表基础知识及应用......................................................61

第一节溶氧表基础知识.......................................................61

第二节溶氧表的校正..........................................................71

第三节Polymetron9182型溶氧分析仪...........................................73

第四节SWANAMUOxytrace在线溶氧表.........................................79

第四章在线硅表和磷表基础知识及应用..............................................83

第一节硅表基础知识.........................................................83

第二节Polymetron9210型在线硅表.............................................84

第三节SWAN在线硅/磷表.....................................................93

第一章在线电导率表基础知识及应用

电导率仪表是火电厂最常用的一种在线化学仪表，其特点是：结构简单、使用

方便、维护量小。

第一节在线电导率表基础知识

一、基本原理

电导率表采用的测量原理是电导分析法。由电导池（传感器）、变送器和显示器

三部分组成。电导池的作用是把被测电解质的电导率转换成容易测量的电量一一定

溶液的电导（电阻）；变送器的作用是把电导池输出的电阻转换成显示器要求的信号

形式；显示器的作用是把传感器检测出来的信号用被测参数（如电导率）的数值显

示出来。

基本概念：电导池、电极常数、电导率

电解质溶液依靠离子在电场作用下的定向迁移而导电，把两块金属板放在电解

质溶液中，与溶液一起构成导电通路，就构成了电导池。若把电源接到两块金属板

（电极）上，在电场的作用下，溶液中的阴阳离子便向与本身极性相反的金属板方

向移动并传递电子，象金属导体一样，离子的移动速度与所施加的电压有线性关系，

因此电解质溶液也遵守欧姆定律，可用下式计算：

R=pL（1-1）

A

式中：电导仪

是溶液的电阻，。；

、导线）

L：电解质溶液导电的平均长度，cm；电极

A：电解质溶液导电的有效截面积,cn?；_____________

P：电解质溶液的电阻率，Q-emo

:三条水溶施M卷三:

设有截面积为Acm?、相距Lem的两片平行金属电

极置于电解质溶液中。根据欧姆定律，在温度一定时.，图IT电导测量示意图

两平行电极之间溶液的电阻R与距离力成正比、与电极的截面积4成反比.

电解质溶液的电阻除了和电解质溶液的浓度有关外，还和电解质溶液的种类与

性质一电解质的电离度、离子的迁移率、粒子半径和离子的电荷数以及溶剂的介电

常数和粘度等有直接关系。

P值的大小表示了溶液的导电能力。但是，习惯上溶液的导电能力用电阻率的

倒数K来量度（穴=!），尔为溶液的电导率。另外，溶液的导电能力也可用电阻的

P

倒数电导G（（7=-）,其单位为S。这样可得到如下关系式：

R

A

G=--K（1-2）

电导电极的构造：电导电极或称电导池，是测量电导的传感元件。常规用的电

极一般是两个金属片（或圆筒）用绝缘体固定在支架上。

电导电极的常数和温度系数：当电极制成后，对每支电极而言，两个金属片（或

圆筒）的面积N和距离L是不变的，人是一个常数，称为电极常数，用K表示。则

A

式（1-2）可改写为：

K=K・G（1-3）

K——溶液的电导率（比电导）,S-cm'«

表1-1推荐选才择的电极常数

测量范围，gS/cm推荐选用电极的电极常数，cm」

K<200.01

l<K<2000.1

10<K<20001

100<A,<2000010

1000<A,<20000050

如果要直接准确测量电极的面积Z和距离乙是很困难的。所以电极常数利用已

知浓度的标准氯化钾溶液间接地测量。在一定温度下，一定浓度的氯化钾溶液的电

导率是固定的。只要将待测电极浸在已知浓度的氯化钾溶液中，测出电阻尺或电导

G,代入上式便可求出电极常数K。

表1-2氯化钾标准溶液浓度与电导率的关系

氯化钾标准溶液浓度，mol/L标准溶液的电导率（25"C）,pS/cm

0.001147

0.011410

0.112856

标准溶液的配制:

(1)0.1mol/L氯化钾标准溶液:称取在105℃干燥2h的优级纯氯化钾(或基准

试剂)7.4365g,用新制备的II级试剂水(20℃±2℃)溶解后移入1L容量瓶中，并

稀释至刻度，混匀。

(2)0.01mol/L氯化钾标准溶液:称取在105℃干燥2h的优级纯氯化钾(或基

准试剂)0.7440g,用新制备的II级试剂水(20℃±2℃)溶解后移入1L容量瓶中，

并稀释至刻度，混匀。

(3)0.001mol/L氯化钾标准溶液:于使用前准确吸取0.01mol/L氯化钾标准溶

液100ml,移入1L容量瓶中，用新制备的I级试剂水(20℃±2℃)稀释至刻度，混

匀。

配制0.001mol/L氯化钾标准溶液所用的I级试剂水应先煮沸排除二氧化碳，配

制过程中减少与空气接触。该标准溶液应现配现用。

以上氯化钾标准溶液应保存在硬质玻璃瓶中，密封保存。

二、影响电导率测量的因素

1.温度对溶液电导率的影响

溶液温度升高，离子水化作用减弱，溶液黏度降低，离子运动阻力减小，在电

场作用下，离子的定向运动加快，因而使溶液的电导率增大；反之，溶液温度下降,

其电导率减小。当被测液浓度较低时，电导率与温度关系可近似表示为：

Kt=Ke[1+£(5)](1-4)

式中K、、Kto---溶液温度分别为t、品时的电导率，gS/cm；

万一一溶液的电导率温度系数；

一般情况下，在0〜50℃范围内，盐类溶液的厂平均值为0.023℃二酸类溶液的

夕平均值为0.016℃'；碱类溶液的用平均值为0.019r

不同的溶液具有不同的电导率温度系数。同一溶液的电导率也随温度的变化而

改变。所以，若以电导率来表示水的品质或溶液的浓度，必须在一定的温度条件下

才有意义。我国电力系统中以25℃为基准温度。如果被测溶液的温度偏离基准温度，

则需对所测得的电导率进行修正，即换算成基准温度下的数值，否则将造成较大的

测量误差。

工业在线电导率仪表通常在其测量电路中设置温度补偿电路来消除温度的影响。

但一般的温度补偿措施只能减少温度的影响，很难达到完全补偿。

2.电导池电极极化对电导率测量的影响

在电极式电导池中，为了测量溶液的电导率，必须有两块金属板插入溶液中作

为测量电极，在两电极之间加上一定的电压，如果所加电压是直流电压，该电导池

实际上也是一个电解槽，在电场力的作用下，正离子向负极运动，在负极获得电子

变成中性原子，同时负离子向正极运动，在正极放出电子变成中性原子。因为离子

放电过程的速率远大于离子迁移的速率，所以在正极附近负离子相对减少，在负极

附近正离子相对减少。在两极附近的溶液不能维持电中性，就形成内电场。在溶液

中这种由离子浓度分布不均产生内电场的现象称为浓差极化。浓差极化所产生的电

场与外电场方向相反，起阻止离子导电的作用，相当于增大了溶液电阻，因而引起

了误差。

除浓差极化外，还会引起化学极化。化学极化是由于溶液在外电场作用下，在

电极上发生化学反应，其反应生成物在电极与溶液间形成一个电势与外加电压方向

相反的“原电池”。其电势为极化电势。极化电势的极性与外加电压相反，等效地增

加了溶液的电阻，同样会给测量带来误差。

化学反应的生成物（如某些气体的气泡）附着在电极表面，使溶液与电极的有

效接触面积减小，导致电导值减小，等效地增加了溶液的电阻，造成了测量误差。

采用交流电源作为电导池的电源，可减少电极极化带来的测量误差。一般来说，

溶液越浓，越易极化，采用的交流电源的频率相应地越高。但电源频率过高会增大

电极系统电容的影响，造成测量误差。因此，在有些电导仪中设有高、低频电源，

供测量不同浓度溶液时选择。

把伯电极表面制成伯黑，可大大增大其有效面积，使电极表面的电流密度显著

下降，在被测液是浓溶液时能有效消弱化学极化的影响。但伯黑电极表面有吸附溶

质的作用，易造成浓差极化，所以在测量稀溶液时不宜采用。

3.电极系统的电容对电导率测量的影响

当向电极施加直流电压时，电极表面会发生电化学反应，产生极化电阻，从而

对溶液电阻(电导的倒数)的测量产生误差；为了消除极化电阻的影响，一般向电

极施加交流电压。电导电极浸入溶液后，电极表面会形成双电层，因而电极表面有

电容存在。电极的导线也存在分布电容。在交流电的作用下，测量的不仅是纯电阻,

而是电阻和容抗组成的阻抗。其等效电路如图12所示。

RpRP

图1-2电导电极测量等效电路

RL—溶液电阻；Rp—极化电阻；Cd—微分电容；C)一分布电容

在测量普通水时，由于分布电容G很小，其容抗1/(2叫)很大，可忽略其影

响，主要是消除表面极化电阻的影响，因此采用较高的测量频率，微分电容a产生

的容抗i/(2町很小，造成极化电阻短路，测量的阻抗等于溶液电阻

在测量高纯度水的时候，由于溶液电阻&很大，接近分布电容产生的容抗

1/(2nfCj),测量的阻抗等于溶液电阻&和分布电容产生的容抗1/(2的并联总

阻抗，从而造成测量结果偏离真正需要测量的溶液电阻火人为了消除分布电容的影

响，一般测量高纯度水的时候采用较低的测量频率，使分布电容产生的容抗1/(2nfCf)

大大增加，从而减少对测量溶液电阻&的影响。采用特殊的电极接线、尽量缩短电

极接线长度以减少分布电容。另外，选择电极常数小的电导电极，降低电极之间溶

液的电阻，也可减少纯水测量时分布电容的影响。

4.一些可溶性气体对溶液电导率的影响

火力发电厂的工作介质中溶解了某些气体，如氨、二氧化碳等，它们与水分子

作用后能产生离子，增强了溶液的导电能力，使溶液电导率增加。

三、氢电导率的测量

氢电导率测量是被测水样经过氢型阳离子交换树脂，将阳离子去除，水样中仅

留下阴离子（如。-504寸043403-田83-和9）和相应的氢离子，而水中的氢氧根

离子则与氢离子中和消耗掉，不在电导中反映。因此测量氢电导率可直接反映水中

杂质阴离子的总量。假设某种离子占主导，则可以从氢电导率估算这种离子最大浓

度。例如，设水样中其他阴离子浓度为零，可根据氢电导率估算出水中HC03-（以

C02计）的最大浓度（见表1-3）。又例如，设水样中其他阴离子浓度为零，可根据

氢电导率估算出水中C1-的最大浓度（见表1-4）。

从表1-4可以看出，如果控制给水的氢电导率小于0.07RS/cm（25。0,其水中

C1-浓度不超过2阳小。这样，通过简单的氢电导率，可以估算出某个有害阴离子的

最大浓度，以及整个有害阴离子的控制水平。

表1-3二氧化碳浓度与氢电导率的关系（25℃,无其他阴离子时）

CO2(mg/L)0.000.010.020.050.10

氢电导率（fiS/cm）0.060.090.120.210.32

表1-4氯离子与氢电导率的关系（25。，无其他阴离子时）

Cl-(gg/L)0.002.04.06.010

氢电导率（jiS/cm）0.060.070.080.100.14

四、影响氢电导率测量准确度的因素及解决方法

1.温度补偿系数的影响

由于温度的变化影响水的电导率，同一个水样的电导率随着温度的升高而增大,

为了用电导率比较水的纯度，需要用同一温度下的电导率进行比较，按国标规定，

用25℃时的电导率进行比较。由于测量时水样的温度不总是25°C,需要将不同温

度下测量的电导率进行温度补偿，补偿到25K时的电导率值。电导率温度补偿如下

式：

叫把也=X柞/[1+f(上25)](1-5)

式中DDebo----换算成25°C时水样的电导率，gS/cm；

X样---1℃时测得水样的电导率值,gS/cm；

£一一温度补偿系数。

对于pH为5〜9,电导率为30g/cm〜300g/cm的天然水，£的近似值为0.02。

对于电导率大于lOgS/cm的中性或碱性水溶液，其温度校正系数一般在0.017〜

0.024的范围内，因此取温度校正系数为0.02,一般可满足应用需要。

对于大型火力发机组水汽系统，给水、蒸汽和凝结水的氢电导率一般小于

0.2gS/cm,接近纯水的电导率，此时温度校正系数是随温度和水的纯度(电导率)

而变化的一个变量。

表1-5表示理论纯水电导率、温度系数与温度的关系，可见温度系数是随着温

度的变化而发生变化的。

表1-5理论纯水电导率、温度系数与温度的关系

t,℃101520253035

V理，X10Vs/cm22.931.341.855.071.491.1

温度系数a/'0.0390.0430.0480.0580.066

例如35°C时测得水样的电导率为0.091lg/cm,从表1-5查出温度系数为0.066,

根据(1-5)式进行温度补偿,00(259=0.0911/[(1+0.066X10)]=0.055gS/cm；

如果按一般的温度系数0.02进行温度补偿,。。(25℃)=0.0911/[(1+0.02X10)]

=0.076gS/cm,由此产生的误差为：

(0.076-0.055)/0.055=38%

由此可见，如果将电导率表的温度补偿系数设定为0.02,对于给水、凝结水和

蒸汽氢电导率的测量会产生较大的误差。

解决办法：

(1)将测量炉水电导率和给水电导率的电导率表的温度补偿系数设为0.02。建

议将测量给水、凝结水和蒸汽氢电导率的电导率表的温度补偿系数根据所测水样电

导率范围和温度范围，设为0.03〜0.06。

（2）尽可能调整控制水样的温度在25℃±2℃范围内。

（3）选用具有非线性自动温度补偿功能的电导率仪表监测给水、凝结水和蒸汽

的氢电导率。目前某些在线电导率监测仪表具有自动非线性温度补偿功能。其原理

是：仪表中已储存了各温度、各电导率下的温度系数；仪表电导池内带有自动温度

测量传感器，仪表根据所测量的电导率和温度，自动选取相应的温度补偿系数，并

将温度补偿后得到的电导率值显示在屏幕上。采用这种非线性自动温度补偿的电导

率仪表监测电导率很低的纯水，可以大大减少温度变化产生的误差。

2.电极常数的影响

实际使用发现，某些国产的电导率在线监测仪

表部分电导电极的出水孔开孔位置太低，低于测量

电极导流孔（见图1-3）0这样一方面使测量电极不

能全部浸入水中，从而使电极常数发生变化，与电

极上标明的电极常数不同，从而造成较大的测量误

差（测量的电导率明显偏低）；另一方面，由于外

电极导流孔的位置在出水孔上方，测量电极内的水

不流动，造成测量响应速率大大降低，当水样的电

导率发生变化时，测量电极内的水样是“死水”，电

导率仪显示的仍然是以前水样的电导率，从而造成较

大的测量误差。

解决办法：

首先应检查电导电极是否存在出水孔开孔位置太低，是否低于测量电极导流孔

（见图1-3）。如果存在上述情况，应对电极进行更换或改造。改造措施是将电极外

壳出水孔向上移，使之高于电极导流孔。

另外，应对电极的电极常数进行检验校正。如果采用“标准溶液法”进行电极

常数的标定，将电极从在线装置上取下浸入已知标准溶液中进行校正可能产生误差,

因为电极实际使用时浸入水样的高度不同，导致实际使用时的电极常数与“标准溶

液法”标定的电极常数不同。电极常数检验方法见《DL/T6772009火电厂在线化

学仪表检验规程》。

3.氢型交换柱设计不合理

某些化学监测仪表配套厂家设计安装的氢型交换柱设计不太合理，更换树脂时

只能将不带水的树脂装入交换柱。投入运行后，水样从上

部流进交换柱的树脂层中，树脂之间的空气由于浮力的作

用向上升，水流的作用力将气泡向下压，造成大量气泡滞

留在树脂层中。空气泡使水发生偏流和短路，使部分树脂

得不到冲洗，这些树脂再生时残留的酸会缓慢扩散释放，

空气中的二氧化碳也会缓慢溶解到水样中，使测量结果偏

高，影响氢电导率测量的准确性。

解决办法：

对氢型交换柱系统进行改造，使更换树脂时能够保存

水，树脂与水同时装进交换柱中，避免运行时树脂层中存

在空气泡。也可以采用从交换柱底部进水，顶部出水的运

行方式减少气泡的数量。

4.氢型交换树脂

由于氢电导率测量首先使水样通过氢型交换柱，测量经过阳离子交换树脂进行

交换反应后水样的电导率，所以氢型交换柱阳离子交换树脂的状态对测量结果有显

著的影响。实际使用过程中发现存在以下两方面的问题：

（1）交换树脂释放氯离子

氢型交换柱中一般使用强酸性阳离子交换树脂，这种树脂处理不当有产生裂纹

的趋势。当有裂纹的树脂进行再生处理时，再生液（一般为盐酸）会扩散到裂纹中，

再生后的水冲洗很难将裂纹中的盐酸冲洗干净。当这种树脂装入交换柱中投入运行,

树脂裂纹中残存的氯离子会缓慢地扩散出来，造成氢电导率测量结果偏高。由于水

样中离子浓度非常低，这种树脂裂纹中残存的氯离子对测量结果的影响很大。

解决该问题的方法是：

（1）新树脂初次使用时一定要先浸入10%NaCl盐水中，以防止树脂开裂；

（2）对树脂进行检查，在10〜100倍的实体显微镜下观察树脂裂纹情况，一

般要求有裂纹的树脂颗粒小于树脂总数的2%,最好小于1%。

（3）树脂在盐酸中再生后，应使用二级除盐水连续冲洗8h以上，再装入交换

柱中投入使用。

（2）氢型交换树脂失效后产生的影响

在氢型交换树脂未失效之前，通过交换柱的水样中的阳离子只有氢离子。当氢

型树脂失效后，部分其他阳离子穿透交换柱进入测量电极中。由于水汽系统一般采

用加氨处理，先穿透交换柱的阳离子主要是镂离子（NH「），会对氢电导率测量结果

产生影响，造成测量误差。

在阳离子漏出初期，交换柱出水水样中只有少量铉离子，氢离子数量相应减少，

阳离子总量基本不变，水样的pH值升高，电导率降低。这是因为同样数量的镂离

子的电导率比相同数量的氢离子的电导率小得多。因此，在交换柱失效初期，氢电

导率测量结果偏低。此时水质超标不容易被发现。

在阳离子漏出一段时间以后，由于大量钱离子漏出，水中铉离子总量远大于阴

离子（除氢氧根以外）的总量，导致水样呈碱性，电导率大大增加，使氢电导率测

量结果偏高。

为了解决上述问题，采用变色阳离子交换树脂进行氢电导率的测量。由于变色

阳离子交换树脂失效前后的颜色明显不同，可以在镂离子漏出前进行再生处理，从

而排除了氢型交换树脂失效引起的错误信息，提高了电导率测量结果的可靠性。

五、电磁浓度计

电磁浓度计是通过测量溶液的电导率来确定溶液浓度的仪表。它的电导传感器

是根据电磁感应原理制成的，是一种非接触式仪表，尤其适合测量腐蚀性溶液的浓

度。它可避免电极式电导率仪中因极化而造成的精密度下降、工作不稳定等许多问

题，具有精密度高、经久耐用、使用方便等优点。电磁浓度计工作原理见图1-5所

不。

Rx

图1-5感应式电极示意图

图中L、L2为环形变压器，L接交流电源G,称为励磁变压器，L1的副线圈为

被测溶液构成的溶液环，可等效为等效电阻Rx，Rx与被测溶液的电导率或浓度c

有关。当L上接上电源后，产生一个感生电流Ix”在lx作用下，L2的副边绕组中

产生感应电势U,U的大小与lx有关，而lx与溶液等效电阻Rx有关，因而U的大

小与lx有关。测量U就能测出溶液浓度Co

目前，电厂常用的酸、碱浓度计的电感电极就是采用上述原理制成的。

第二节Polymetron9125型在线电导率表

一、仪器的主要特点

图1-6电导电极示意图图1-7变送器表头示意图

Polymetron9125型在线电导率表的电导电极为双电极式电导电极，即温度电极

与电导电极一体化。电极式传感器型号有8310\8311\8312,如图1-6所示，变送器

表头如图1-7所示。

电极型号(电极常数)电导的测量范围

8310(0.01cm-1)0.01PS/cm~200uS/cm

8311(0.1cm*1)0.10uS/cm~2mS/cm

8312(1.0cm-1)1uS/cm~20mS/cm

环境温度范围：-20...200°C

样水压力：小于10巴

显示精度：0.001uS/cm<0.1°C

精度：显示值的土1%,温度<±0.4°C

温度传感器：Pt100/Pt1000

温度补偿类型：不补偿、自动(-20-2000C)、手动

温度补偿范围：线性的：非线性的：超纯水、HCL

（盐酸）和NaCL（氯化钠）

变送器输出：0〜20mA或4~20mA

最大负荷：800Q

精度：0.1mA

二、仪表的主要操作

1.主菜单

9125变送器由1个显示屏和4个功能键组成：

Esc键用于后退，返回上一级菜单。

Enter键用于确认和选择输入位。

中间的两个键，分别是右功能键和左功能键，是根据文字和符号定义的功能键:

四确定参数

主菜单

选择菜单

返回主显示MENU（菜单）

显示主菜单：CALIBRATION（校准）

Disp2显示屏幕2；MAINTENANCE（维护）

<PROGRAMMING（编程）

Disp3显不屏幕3：SERVICE（服务）

校准期间确认测俄数值

:Select（选择）

减少数值

增加数值

2.设置

仪表初次投运之前，需设置一些参数，主要有：

1）电极常数设置：电极常数一般标在电导电极的头部，进入电极常数设置菜单，输

入标注的电极常数值。

2）温度补偿类型设置：根据被测水样特点，设置仪表温度补偿的类型，如线性的、

非线性的：超纯水、HCL（盐酸）和NaCL（氯化钠卜自动、手动等。

3）校准参数设置：如校准类型等，详见仪表操作说明。

4）输出设置

5）报警设置

3.仪表校准

9125型电导率仪的校准分为温度校准和电导

CALIBRATION（校准）

校准。

TDSCALIB.（TDS校准）

电导校准分为TDS校准、电导校准和温度校COND.CALIB（电导校准）

准。电厂通常监测水质的电导率值，而不是含盐量TEMP.CALIB（温度校准）

PRAMETERS（参数）

浓度值，所以TDS校准一般情况下不用。

HISTORIC（历史记录）

电导校准类型有三种：电气校准、1点校准和

2点校准。-Select（选择）

电气校准，可实现仪器内部的电子校准，1点校准适用于斜率校准。

1）电气校准

从液体中取出探头，松开探头连接器的螺丝，把一个标准电阻连接到电导模块

的输入/输出终端，表头应该显示该电阻对应的理论电导率值。

2）2点校准

将电极从溶液中取出，仪器先进行零点校准。

将电极浸入已知电导率值的标准液中，测量值稳定后输入待测标液的电导率值。

3）1点校准

将电极浸入已知电导率值的标准液中，测量值稳定后输入待测标液的电导率值。

温度校准是在工厂实现的。选择电气校准温度，用PtlOO进行电气校准。分别

将两个已知阻值的电阻连接到temp+和temp-的接线端子上。这两个电阻的精度为

0.1%o

具体的校正操作见该仪器的《操作指导书》。

4.错误信息

错误信息

说明/可能引起的原因

10.3传感器连接不正确

mS/cm

温度传感器损坏

PtlOO/PtlOOO如果需要可替换它

SHORTCIRCUIT

（短路）

12.7

mS/cm；传感器连接不正确

।

温度传感器损坏

PtlOO/PtlOOO：

如果需要可斡换它

OPENCIRCUIT：

■士・—（a开i路a）——二匚a■■.

60电阻率值低产测量范围的卜限

Q.cm

MEASURE（测量值）

TOOLOW（太低）

"15f2"电仔率仅高了测量范围的上限

：mS/cm•

II

：MEASURE（测量值）：

TOOHIGH（太高）

校正期间的出错信息：按ESC键离开菜单并可再次校准。

COND.CALIB.电气的零点漂移超出编程的极限.

（电导校准）可再次校准

OFFSET（偏移量）

OUTOFLIMITS

（超出极限）

斜率漂移超出编程的极限。

极限：50…150%

—―——.一一一一一.—————

COND.CALIB.

（电导校准）温度漂移超出编程的极限。

极限：±20°C

△T：-30.0℃

△TG温，

OUTOFLIMITS

（超用物限）

第三节SWAN各类电导率表

电导率（比导）仪阳导仪除气电导仪（比导阳导仪+加热除气测量组件）

一、基本特点

电导率输入

电极SwansensorUP-Con1000-SL,两电极传感器，内置PM000温

度电极；

电极常数

缺省值00415cm”,可选择0.005-1.000cm-1；

流通池

不锈钢材质，带流量调节阀和流量计，电极安装采用快速锁定式安装。

测量范围分辨率

0.055-0.999pS/cm0.001|iS/cm

1.00—9.99p.S/cm0.01|iS/cm

10.0—99.9|iS/cm0.1piS/cm

100—999pS/cm1|iS/cm

1.00—2.99mS/cm0.01mS/cm

3.0—9.9mS/cm0.1mS/cm

10—30mS/cm1mS/cm

量程自动切换

水样要求

♦流量：5-20L/h

♦温度max.50℃

♦进口压力：max.2bar

♦出口压力：无压

离子交换树脂

在线氢电导率表的流通池上配有一升阳离子交换树脂，在流量为10L/h,氨

浓度为1mg/L时可用4个月,在流量为5L/h,氨浓度为1mg/L时可用5个月。

精度

测量值的士1%

温度补偿

♦用于高纯水的非线性补偿

♦中性盐

♦强酸

♦强碱

♦氨水

♦乙醇胺

♦吗啾

♦线性补偿0.00-10.00%/℃

♦无

温度输入

♦Pt1000温度电极(DINclassA)

♦测量范围:-30-+250℃

♦分辨率：0.1℃

流量输入

SWAN数字流量计

变送器主要技术参数和功能

♦环境温度:-10-+50℃

♦湿度：10-90%

操作

♦仪表分为"Messages"、"Diagnostics"、"Maintenance"、"Operation"

和“Installation”五个主菜单，操作简单；

♦用户菜单可有英文、德文、法文和西班牙文四种选择；

♦每个主菜单可设密码保护；

♦屏幕可显示过程值、流量、报警和操作状态；

♦存储器可储存操作步骤和校准历史，数据采集器可以一定的时间间隔记录

1500个数值。

变送器温度监测

可编程高低温报警

1个报警结点

♦综合报警干结点可用于测量值和仪表故障报警

♦最大负载:1A/250VAe

1个输入

一个干结点输入可编程为保持和远程中断

2路继电器输入

♦两路干结点可编程为测量值限位开关或控制器或计时器

♦最大负荷:1A/250VAe

2路信号输出（第三路为选项）

♦两路模拟输出可用于输出测量值输出或连续控制输出

♦输出电流:0/4-20mA

♦最大负载：510

1个RS232串口

用微软超级终端将数据下载到PC或用于变送器版本更新

1个RS485串口（选项）

♦Modbus或ProfibusDP协议，电流隔离

♦数据传输到远程计算机需要Modbus串口和Webserver网络服务器

二、除气电导率仪特点

设计原理：当凝汽器漏气时，样水中将溶入C02,使电导率值升高。经有效除气

后的阳导值（除气电导）才能真正反映样水的杂质影响。

氢沸

交:除气电导

样水比导（总电导）换氢电导

柱气

水32。）...........H+OH-H-OH-H+0H-

口+cu-口+

碱化试剂（NH40H）….…NH4+OH-

，

盐（NaCl）........................Na+Cl-HCl'H+CI-

2H，CO2'

CO2................................2H+CO2-3

3这才是杂质离子

无法判断是杂质

主要是碱化试剂的体现。

离子还是C02的

的贡献，掩盖了

影响。

杂质的影响。

应用：凝汽器检漏

观察现象：凝结水的阳导值升高。

运行人员关注：冷却水（水冷系统）或空气是否有泄漏（凝泵漏气或空冷系

统漏气）？冷却水的进入将会提高盐度（主要是氯化钠），空气进入将会提高C02

的浓度。

测定方法一：阳导+钠离子测量--------阳导仪+钠表

测定方法二：阳导+除气电导测量--------SWAN除气电导仪

如果除气电导值=阳导值，则说明样水中没有C02。

如果除气电导值<阳导值，则说明样水中有C02。以除气电导值来判断水

质。

SWAN除气电导仪特点：

1.自冷却一一独特设计样水自身作为冷却水，省去另加冷却水系统。

2.断样、超温保护：根据流量计和温度计的测量值自动判断给加热器送电还

是断电。

3.配备气压计：根据气压计在就地测量的气压值，自动选择除气最佳的样水

温度（低于沸点2摄氏度）防止因样水沸腾蒸发浓缩，水质发生变化。

4.可同时测量比导、阳导、除气阳导、pH值和氨溶度5个参数，可自行设置分

屏显示各个参数的测量值。

5.长寿命钛电极，电极常数精确到小数点后5位数。

6.监测样水流量和温度，并给出报警。

7.温度补偿精确。

8.树脂柱自动除气。

9.树脂失效报警。

10.树脂预冲洗（选项），使仪表迅速投入正常工作。

第四节Polymetron9215C酸碱浓度计

一、8398型感应型电导探头

图1-88398型感应型电导探头图1-9探头的安装

Polymetron9215C酸碱浓度计配置的传感器探头为8398型感应性电导探头,

如图1-8所示。

对测试水样的技术要求：

温度：1400C（2840F）

压力：18bar

测量范围：0〜2000mS/cm

重复性：＜±2%或±0.004mS/cm,取最大者

电极常数：2.35

响应时间：温度测量值在2分钟内达到稳定值的90%；电导率测量值在1秒钟

内达到稳定值的90队

为了避免干扰，当电极安装在管道或槽罐内，8398电极至少留出1cm的

间隙，如图1-9所示。

二、仪器的主要特征

9125c浓度变送器配备有一个测量输入通道，可连接一个感应式电导探头和

温度探头Pt100或Pt1000；9125c浓度变送器还配有2个模拟量输出（0或4〜20

mA）

内置若干浓度曲线，测量范围见下表所示。

内部曲线测量范围

HCI0..18%

HNO30..30%

H2SO40..30%

NaOH0..15%

NaCI0..26%

三、仪器的主要操作

菜单使用规则同9125型电导率表。

主菜单

土旅单可进入仪表的4个主要功能：

MENU

校外单

CALIBRATIONCALIBRATIONEift

按照参比测限能够调节仪衣的测6

MAINTENANCE

PROGRAMMING

•MAINTENANCE维护菜单

SERVICE

能够中断仪发测贸

Select

•PROGRA、I、TIZG编程-菜单

按照应用能够对仪衣编程

SERVICE服务•浜单-

允i午行资格的人员进行服务

2.校正

该菜单允许进入"浓度校准"，"温度校准”

和"参数"

浓度校准菜单

接受编程模式用Enter键进入不同的校准模式

浓度校准子菜单

该菜单允许配置校准类型：

电气

2点电气校准，对于第1点，从液体中取

出探头。对于第2点,通过电极用一个闭

坏线路连接一个可编程值的电阻

2点校准

2点手动校准。对「第1点，从液体中取

出探头，对于第2点，把探头浸入一个已

知浓度的溶液。当校准时用户输入这个溶

液值

-1点校准

1点于动校准。把探头浸入一个已知浓度

的溶液，与校准时用户输入这个溶液值

校准菜单：2点校准举例

于•动校准编程和操作如卜:

CONC.CAUB.第一步：

PROBEOUT

从液体中取出电极

Press

ENTER

CONCCAUB.第二步:

当测量值稳定时,仪器自动

进入到卜一步

符号A闪烁10~20秒

CONC.CAUB.

第三步：

CALIB.SOL

Press把探头浸入校准液中

ENTER

第四步：

“i测量值稳定时,按OK

第五步：

可以改变所显小的值

温度校准菜单：

用Enter键按EXECUTION进入模式,

然后进入温度校准屏耨

TEMP.CALIB.

6.8IL测量稳定,按OK键

℃

28.3%——

TEMP.CALIB.

6.8可能改变温度数值

℃

TEMP.CALIB.

AT：-2,5eC显小结果

Press

ENTER

注意

温度调节限值在-50。（？和+20。＜7之间

第二章在线pH表和钠表基础知识及应用

在线pH表和钠表的测量原理是电位分析法。电位分析法是指通过测量电极

系统与被测溶液构成的测量电池（原电池）的电动势，获知被测溶液离子活度（或

浓度）的分析方法。用于该分析法的仪器称为电位式分析仪器。

电位式分析仪器主要由测量电池和高阻毫伏计（或离子计）两部分组成。测

量电池是由指示电极、参比电极和被测溶液构成的原电池，参比电极的电极电位

不随被测溶液浓度的变化而变化，指示电极对被测溶液中待测离子很敏感，其电

极电位是待测离子活度的函数，所以原电池的电动势与待测离子的活度有一一对

应关系，可见，原电池的作用是把难以直接测量的化学量（离子活度）转换成易

测量的电学量（测量电池的电动势）。高阻毫伏计是检测测量电池电动势的电子

仪器，如果它兼有直接读出待测离子活度（或浓度）的功能，就称其为离子计（或

离子活度计）。

电厂水汽分析中，氢离子、钠离子含量的测定采用电位式分析仪器。

第一节电位分析法基本知识

一、原电池、电极电位

原电池由两个电极和连通两电极的电解质溶液组成。在外电路没有接通时，

两电极间就存在一电位差，该电位差等于原电池的电动势。当外电路接通时，有

电流在内外电路中流动。

原电池的电动势与两电极各自的电极电位有关。通常把金属和它所插入的该

金属的盐溶液构成的体系称为半电池，并称该金属为电极。金属与溶液间的电位

差称为该电极的电极电位。电极电位不仅与该金属的种类有关，而且与溶液中该

金属的离子浓度有关。

一个原电池是由两个半电池组成的。由于俩电极的电极电位不同，原电池就

有电动势产生。例如，在铜锌电池中，锌与锌盐组成一个半电池，铜和铜盐组成

一个半电池，由于铜电极电位高于锌电极电位，就形成电动势，且铜电极为正极,

锌电极为负极。铜锌原电池的电动势是很容易测量的，但是对每个电极电位的绝

对值是无法确定的，只能用比较的方法求出相对值。在实际工作中，必须选定一

特定的参比电极作为电位标度，把它的电极电位作为假定的电位零点。在电化学

中，用作零点位的电极是标准氢电极。

如果将某金属放入该金属盐的溶液中，在金属离子的浓度为lmol/L,温度为

25℃条件下，金属电极与标准氢电极组成的原电池电动势叫做该金属电极的标准

电极电位。显然，它只与金属的种类有关，常见金属电极的电极电位可以在有关

书中查到。非标准状态下的电极电位与溶液中离子的活度及温度之间的关系由能

斯特方程来描述。若电极反应为：

氧化态+neU还原态

则电极电位由能斯特方程表示为：

E=Ea+—(2-1)

〃F白还原态

式中：E：平衡电极电位，V；

£'：标准电极电位，V；

n:得失电子数；

F：法拉第常数，96485C/mol；

R：气体常数，8.314J/(mol-K)；

T：热力学温度，K；

”化态：氧化态物质的活度，mol/L；

。还原态：还原态物质的活度，mol/L,纯固体的活度为1,气体用气压表示。

如果将能斯特方程中的自然对数改用常用对数表示，则

5=炉+纪曳吗且包运(2.2)

&还原态

能斯特方程是电位分析方法的理论基础。

二、电极的种类

电极大体可分为五类，每一类包括多种电极。

・第一类电极：金属与该金属溶液构成的电极。如锌电极等，其阳离子浓度

越大，电极电位越高;

•第二类电极：由金属及该金属的一种固体难溶盐构成的电极。如Ag-AgCl

电极、甘汞电极等，电极电位随阴离子浓度的增大而降低；

・第三类电极：氧化还原电极；

・第四类电极：金属与其难溶氧化物构成的电极，如：睇一氧化睇电极；

・第五类电极：膜电极，包括绝大多数离子选择性电极。如pH、pNa等。