超临界机组水汽理化过程系列讲座 3

闫桃红

[摘 要]氢电导率表是火力发电厂最普遍、最常用的在线水汽品质监督仪表。但是，随着机组容量和参数的不断提高，对水汽品质的要求也越来越高，因此，对在线化学仪表的误差提出了更高的要求，氢电导率表测量中存在的一些影响测量结果准确性的问题也逐渐暴露出来。本文通过现场仪表检验实例，分析了影响氢电导率测量准确性的因素和消除方法，并对氢电导率表的日常维护提出了具体措施和建议。

[关键词]氢电导率，在线检验，误差

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0091-02

1 前言

火电厂水汽系统化学监督不准确，水汽品质恶化问题得不到及时发现，化学控制出现偏差，会导致发电机组水汽系统发生腐蚀、结垢和积盐，造成巨大的经济损失。水汽系统化学监督依靠的最重要的化学仪表包括在线（氢）电导表、PH表、钠表和溶氧表，确保这四种在线化学仪表测量准确，并控制其测量值在合格范围内，基本上就可以有效防止热力设备的腐蚀、结垢和积盐问题。为了防止火力发电厂热力系统中金属的腐蚀，电厂普遍采用给水加氨处理，机组正常运行时，水汽循环系统中氨含量大约在0.3～1mg/L，Cl-、SO42-、Na+等杂质含量基本上是μg/L级，由于μg/L级的杂质含量对电导率的贡献非常小，而mg/L级的氨的直接电导率很高，因此，给水加氨的波动完全掩盖了微小杂质离子对电导率的贡献，因此，检测直接电导率不能反映水汽中杂质成份的含量。在被测水样经过氢型阳离子交换树脂后，阳离子被去除，水样中仅留下阴离子（如C1-，SO42-，PO43-，NO3|，HCO3-和F-）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[1]。而且，相对于钠表，氢电导率表购买成本低、日常维护工作量小、使用可靠性高。因此，氢电导率表是火力发电厂最普遍、最常用的在线水汽品质监督仪表。

2 影响在线氢电导率表测量准确性的因素

水汽系统在线氢电导率表常见的误差来源主要有：氢交换柱阳树脂性能和再生度，系统漏气和电极污染等在线干扰因素产生的误差，以及二次仪表的测量频率、电极常数、温度补偿（包括温度测量误差）等纯水因素产生的误差（参见图2-1）。

1）氢交换柱附加误差

氢交换柱附加误差主要由氢交换柱阳树脂性能和再生度引起，以及运行时交换柱树脂层中存在气泡。比如，树脂裂纹和污染会引起树脂性能下降；静态浸泡的再生方式使树脂的再生度不高，再生液的纯度不高也引起树脂再生度不高，更换树脂时造成树脂层中有气泡。

2）温度测量误差

由于电极的温度测量传感器出现问题，导致温度测量误差较大，而现场的在线仪表示值都是将测量值自动补偿到25℃后的结果，温度测量偏差就会导致温度补偿不准确。

3）温度补偿附加误差

现在的电导率表针对不同的水质有不同的温度补偿系数，由于温度补偿系数设定不合适，导致温度补偿产生较大偏差。

4）二次表引用误差

这是由变送器的电子单元导致的测量误差，如测量频率不合适等。

5）电极常数误差

电导率电极的电极常数是由两个电极板的几何形状、相对距离、表面状态决定，厂家给定的电极常数是电极出厂前标定的数值，但是在使用过程中电极的表面状态会常常因为腐蚀、污染等发生一定的变化，从而导致测量结果出现偏差，这就需要对其进行在线标定，以消除电极常数变化导致的测量误差。

6）系统漏气产生的误差

由于管路系统不严密（如流量计、阀门、电极杯密封不严），导致空气中的CO2漏入测量系统，它们与水分子作用后会发生化学反应，导致氢电导率测量结果偏高。

3 实例分析

某厂#3机组660MW超临界直流炉水汽取样间配置了5块氢电导率表，电导率表均为Honeywell生产的UDA2182型电导率分析仪，其中再热蒸汽CC电极常数为0.01级，其余均为0.1级。采用西安热工研究院研制生产的YHJ-V型移动式在线化学仪表检验装置这5块氢电导率表进行了在线检验，整机工作误差检验结果如表1。

所示，检验结果表明5块氢电导率表整机工作误差均超标。

由于5块氢电导率表整机工作误差均超标，于是对可能的误差原因进行了分步分析查找。

3.1 氢交换柱附加误差分析

对于氢电导率的测量，氢交换柱用阳离子交换树脂再生不彻底会造成测量结果偏低，而实际检验结果表明被检的5块氢电导率测量均偏低，因此，对这5块电导率表的氢交换柱附加误差进行了检验，检验结果如表3-2所示，检验结果表明5个氢交换柱附加误差均超过DL/T677-2009标准要求的±5%，这是造成整机测量结果偏低的主要原因。

3.2 二次仪表引用误差分析

凝结水泵出口和省煤器入口氢电导率值不大于0.3μS/cm，依据DL/T677-2009，二次仪表检验应采用模拟电路作为电导率标准输入信号，具体连接方式如图3-1所示，二次仪表引用误差检验结果如表3-3～3-4所示。检验结果表明，凝结水泵出口和省煤器入口氢电导率表二次仪表引用误差均超过了DL/T677-2009标准要求的±0.25%，而且均偏低较多，因此，二次表引用误差是造成整机测量结果偏低的又一重要原因。

3.3 电极常数误差分析

电导率表电极在长时间使用过程中可能会造成电极常数的微小改变，因此，对省煤器入口氢电导率表的电极常数进行了纯水在线标定，标定后仪表测量误差较小，能满足水汽监测需要，具体结果见表3-5。

经过上述一系列误差来源查找及消除工作后，对#3机组水汽系统在线氢电导率表整机工作误差进行了复检，具体复检结果如表3-6所示，复检结果表明，5块氢电导率表的整机工作误差均符合DL/T677-2009标准要求的小于±1%。

4 氢电导率表的维护建议

根据仪表检验中发现的氢电导率表一般产生的原因，在日常维护中需要注意以下几点：

1）对氢交换柱阳离子交换树脂进行动态逆流再生，以提高树脂的再生度；

2）使用变色阳树脂，以便准确可靠的观察树脂的失效时间，及时更换树脂；

3）定期对二次仪表的引用误差进行检验；

4）检查管路系统的严密性，确保空气不漏入测量水样中；

5）将电极从流通池外套中取出，检查内外电极有无异物；

6）定期对电极常数进行纯水在线标定；

7）针对不同水质，选择正确的温度补偿方式；

8）投运水样恒温装置，尽量保持水样在25℃附近，水样恒温至25±2℃；

9）调整合适的水样流量，避免水样过大或过小。

10）如电极轻微污染，用试管刷蘸洗涤剂清洗他，如果电极严重污染，将点到电极的不绣钢部分浸泡于浓度为10g/L的稀盐酸溶液中1h左右，取出后用除盐水淋洗。电极表面污染，对症采取稀盐酸或洗涤剂进行表面清洗。

5 结语

1）引起氢电导率测量误差的因素很多，但主要因素是氢交换柱阳树脂的再生度不够、二次仪表引用误差、电极常数误差等。

2）按照DL/T677-2009标准规定的方法对氢电导率表进行在线检验，可以快速检验在线氢电导率表的准确性，并查找出误差原因，使在线氢电导率表恢复准确测量，满足水汽化学监督的需要。

参考文献

[1] 曹杰玉.火力发电机组水汽系统氢电导率的测量[J].热力发电，2003，（11）.