浅析火力发电厂汽水系统在线pH测量的影响因素

侯贤琴

（中国水电崇信发电有限责任公司,甘肃 平凉 744200）

火力发电厂汽水系统的化学监督是保障机组安全经济运行的重要手段，特别是现今机组的容量、参数越来越高，对在线化学仪表测量的精确性也要求也日益提高。连续准确的测量控制汽水系统的pH值，是防止火力发电机组汽水系统金属腐蚀的主要手段之一。pH过高或者过低，都会造成铜质设备或者钢制设备的腐蚀溶解。因此提高汽水监督水平，提高在线仪表测量的准确性，使机组在最佳水汽品质工况下运行，是保证汽水系统防腐蚀、防结垢、防积盐的重要措施，是机组安全经济运行的重要保障。

1 pH测量原理

一个氢离子选择性电极和一个参比电极同时浸入在某一溶液中组成原电池（参比电极电位恒定且已知），在一定得温度下产生一个电动势，这个电动势羽绒业的氢离子活度有关，而与其他粒子的存在关系很小。符合能特方程：

E＝E0+2.303（RT/nF）*log（cH+）

电极斜率：2.303（RT/nF）

E0＝标准电极电位

R＝理想气体常数（8.314J-1.Kmol-1）

T＝样水的绝对温度

n＝被测离子的价态（氢离子为+1价）

F＝法拉第常数（96490C/mol）

2 pH电极组成

参比电极：参比电极会产生一个恒定电位，不随被测溶液浓度的变化而变化。

图1 PH测量系统组成及原理图

测量电极：测量电极顶部是一个特殊的对有敏感响应的球形玻璃膜，可透过玻璃膜进入电极，但其他离子无法进入。由于玻璃膜两侧溶液中离子浓度的差异，以及玻璃膜水化凝胶层内离子扩散的影响，就逐渐在膜外侧和膜内侧两个相界面之间建立起一个相对稳定的电势差，称为膜电势。其电极电位是活度的函数，所以原电池的电动势与的活度有一一对应的关系。因此，原电池的作用是把难以直接测量的化学量（离子活度）转换成容易测量的电能，即测量电池的电动势。

变送器：其作用是监测测量电池的电动势并能直接显示被测溶液的pH值，如图1所示。

3 低电导率水样pH在线测量影响因素及相关措施

3.1 污染

低电导率的高纯水水样在生产现场容易被现场环境污染，这些污染来自大气（尤其是空气中所含溶于水中）、取样管路长期运行的沉积物（氧化铁和其他金属腐蚀产物以及灰尘颗粒）、高电导率的标准缓冲液污染、不正确的取样系统以及参比电极渗出液。

解决方法是在测量池前加装专用滤芯，并定期更换，避免水样管路中的沉积物污染电极。定期检查水样管路，比如有可能老化会破裂的浮子流量计部分，紧固有可能松动漏气的金属取样管接头部分。

3.2 流动电位

玻璃电极的电位与水样中的氢离子活度的对数成比例，反映水样的真实pH值。而低电导率水样在流动过程中，额外产生的变化电位，该点位叠加到玻璃电极上，使玻璃电极的电位发生变化而造成pH的测量误差，并且该误差变化不定。

解决方法是使用导电的流通池、对称PH复合电极和减少电极表面流速来减少流动电位对电导率水样pH在线测量的影响。

3.3 液接电位

液接电位在低电导率水样中最为明显，是参比电极的电位发生变化，从而改变了玻璃电极和参比电极的电位差，造成pH测量误差。

解决方法是在pH仪表整机校准时，应保证液接电位的稳定。在低电导率水样中进行在线校准，或使用与被测水样电导率相近的标准水样进行校准。

3.4 温度

在测量低电导率水样pH时，流动水样的温度变化，以及补偿到25℃所用的温度补偿系数，对pH测量的准确性有较大的影响。

解决方法是仪表自动温度补偿，因为系数F/（2.3RT）和参比电极的电极电位受温度的影响是成规律性的变化，这样就可以通过仪表的温度补偿校正加以消除。

添加系统水样恒温装置，随时保持水样温度在25℃±1℃范围内。水样的离子平衡虽然和温度的变化有关，但是和水中不同物质的离子组成也有变化，且复杂无规律。对水样本身pH受温度变化的影响无法进行补偿和消除，而我们的自己水汽指标是25℃时的pH值，所以解决第三种温度的影响的措施就是严格控制水样的25℃±1℃范围内。

3.5 流速

应控制流经pH测量流通池的水样流速在一定范围内，才能使测量结果稳定准确。解决方法是增加浮子流量计，并定期检查更换。

结语

综上，pH作为汽水指标的核心参数之一，pH的准确控制和机组的安全经济性息息相关。这要求我们热控人员具备扎实的专业知识，以达到针对pH仪表的检测能从从整个测量系统上全面的分析和检测。

[1]高大明,谷俊杰,杨建蒙.火电机组辅助汽水系统热经济性矩阵分析方法[J].中国电机工程学报.2009（11）.

[2]郭民臣,魏楠.电厂热力系统矩阵热平衡方程式及其应用[J].动力工程.2002（02）.

[3]陈海平,刘吉臻,张春发,石维柱. 火电机组辅助汽水系统定量分析的通用模型[J]. 中国电机工程学报. 2005（12）.