山东在线化学仪表运行状况分析及改进

周少玲，许乃媛，侯亚琴，李贵海,于振

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003；2.国网山东省电力公司，济南250001；3.山东中实易通集团有限公司,济南250003；4.国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

山东在线化学仪表运行状况分析及改进

周少玲1，许乃媛2，侯亚琴3，李贵海3,于振4

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003；2.国网山东省电力公司，济南250001；3.山东中实易通集团有限公司,济南250003；4.国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012）

通过山东在线化学仪表的现场检验及在线硅表的统检工作，分析在线仪表存在的问题，并附以典型案例分析。针对存在的问题，提出建议和改进措施，为以后提高在线化学仪表的准确性提供借鉴。

在线化学仪表；运行状况；改进途径

0 引言

电厂在线化学仪表在电厂水质监督方面起到重要作用，采用在线化学仪表跟踪水、汽质量变化情况，及时发现和消除与化学指标有关的设备隐患，防止事故的发生，保障发电机组安全、稳定、经济运行。

在线化学仪表的准确性备受关注。DL／T 677—1999《火力发电厂在线工业化学仪表检验规程》［1］只能检验仪表在标准溶液中的基本误差和二次仪表的性能，忽略了在线仪表在纯水介质中许多干扰因素的影响，导致按旧标准检验准确的仪表，在实际测量中误差（即工作误差）却很大，严重影响运行控制和化学监督，导致水汽系统汽水品质的控制出现较大偏差，这也是许多电厂水汽品质“准确率很高”，却仍然出现严重的腐蚀、结垢和积盐等问题的主要原因［2］。随着科学技术的进步，在线化学仪表检验方法推出了新标准DL／T 677—2009《发电厂在线化学仪表检验规程》，充分考虑了仪表所处的纯水介质影响，能够检验仪表的工作误差，确保在线化学仪表的准确性［3］。国网山东省电力公司电力科学研究院（以下简称山东电科院）依据该标准，运用移动式在线化学仪表检验装置，首次完成山东8个电厂326台在线化学仪表的检验，结果见表1、表2，完成14个电厂67台在线硅表的二氧化硅统检工作，结果见表4、表5。

表1 2013年山东在线化学仪表检验台数统计

1 目前山东在线化学仪表运行状况

通过对8个电厂326台在线pH表、pNa表、电导率表、溶氧表现场检验，结果显示各电厂仪表配备率、投入率高，但是准确率较低，被检电厂仪表准确率平均在58.6%，电导率表准确率61.4%，pH表准确率57.7%，pNa表准确率43.8%。有的电厂仪表误差很大，总体准确率仅为8.3%，远远不能满足化学监督和控制的要求。

表2 2013年山东省在线化学仪表检验准确率统计

2 在线仪表存在问题分析

通过8个电厂在线化学仪表检验，结果表明在线化学仪表的维护工作很重要，准确性高的仪表其维护工作做得很好，反之，即使是同一个电厂、同一品牌的仪表，由于仪表维护不到位，仪表数据显示误差很大。

2.1 水样流路

某电厂3号、4号机组整体水样流量控制不稳定，水样流量时大时小，有的仪表流路中无水样，如4号再热出口电极池内无水样流动，而电导率表仍然显示电导率值为0.193 μS／cm，它不能真正反映水质电导率，失去了在线化学仪表检测的必要性。所以在机组运行过程中，应加强机组在线仪表流量监督，发现仪表流量异常时，及时调整样水流量，保证流量满足仪表正常运行要求。

2.2 电极维护与清洗

随着机组参数的提高，水质质量要求越来越高，水汽中杂质离子含量越来越少，仪表检测工作中不但要求仪表本身质量可靠，而且要求检测的水样有代表性。由于机组运行过程中启动频繁，水样流路及电极杯内的污泥、铁屑造成水样污染，导致仪表检测的数据不能代表当时水汽质量品质，仪表测定误差增大。某厂在线仪表电极取出后，发现2号机组轴承冷却水在线电导率表电极表面附着一层黑色物质；3号闭式冷却水电极杯及电极表面含有油污，1号机组省煤器入口pH表玻璃电极表面附着一层黄色物质等等，导致在线仪表测定误差增大。其中1号机组省煤器入口pH表经处理后，仪表显示数据接近标准表数据，如表3所示。

表3 电极及电极杯清洗前后pH比较

2.3 电极更换问题

有的电厂更换新的pH电极、pNa电极时，未经浸泡和处理，直接投入在线运行。由于玻璃电极在活化后测试数据才准确，未经浸泡和活化处理的电极投入运行不可避免地带来测量误差。

pH表定位时，仪表校验人员用pH=6.86的缓冲溶液定位后，未用除盐水充分冲洗电极杯及电极，而直接用pH=9.2的缓冲溶液定位，由于缓冲溶液具有缓冲作用，两种缓冲溶液在更换过程中易产生交叉污染，造成仪表定位时不准确，因而产生仪表示值误差。

更换pNa电极时，仪表人员将电极在氢氟酸中微微摇动，清洗后未用水冲洗直接用pNa定位液定位，导致样品测定数据偏低，3号过热蒸汽钠离子质量浓度标准值为2.83 μg／L，而实测值为1.86 μg／L，误差为-9.6%。其原因是pNa电极玻璃膜中含有钠元素成分，它被氢氟酸清洗后，沾附在玻璃膜表面的钠离子浓度较高，如果不及时用水冲洗，它易污染钠离子定位液，造成仪表显示值错误，不能及时发现水质恶化情况。该厂5号机组大修时汽轮机叶片积盐严重，不排除在线化学仪表测量不准确是引起该问题的重要原因之一。

2.4 水样温度

电位式仪表的测定数值受温度影响，在线化学仪表在检测过程中涉及到温度补偿难题，如果水样冷却效果不好，水样温度较高，仪表的温度补偿难度较大，影响仪表测定的准确性。某厂3号机组由于水汽冷却装置损坏，水样温度在60℃左右，尽管采用了进口仪表，经检验3号机组电导率表、pH表准确率几乎为0，对化学监督工作起到误导作用，潜在设备积盐、腐蚀危害，导致爆管事故发生。

3 典型案例分析

2013年11月，某厂1号机组水压试验时，水冷壁管段因腐蚀发生泄漏，经分析该腐蚀呈溃疡状，腐蚀产物表面为红褐色、内部为黑褐色，原因是介质流动速度较慢使得介质中的盐分富集，发生电化学腐蚀造成管子泄漏。

为了查找原因，对该厂在线化学仪表进行检验，本厂两台机组24台仪表总体准确率为8.3%，水汽监督几乎处于失控状态，危害机组的安全运行。

1）关口表质量差。该厂在线pH表准确率为0。国家标准GB／T 12145—2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》［4］要求给水pH值控制在8.8～9.3，由于该厂在线pH表测量值低于实际值，导致给水实际pH值经常超过9.5，不但造成汽轮机叶片积盐、结垢，而且易导致水冷壁管发生碱性腐蚀甚至爆管事故，影响机组的安全运行。

2）水样冷却效果差。样品温度大多数在30℃以上，影响了在线仪表测定值的准确性。建议改进水汽冷却装置，提高冷却效果。

3）仪表流路污染严重。机组启动时，水汽样品中杂质含量、铁含量高，1号机组在线化学仪表流路较脏，流量计严重污染，既无法有效地控制流量，又影响在线仪表的准确性和使用寿命。建议在仪表水样入口处加装过滤器；机组启动频繁时，过滤器能够很好地保护仪表，为仪表的准确性提供良好的条件；加强仪表流路和电极杯的清理工作，避免电极因污染和钝化造成仪表测定数据不准确。

4 在线硅表统检情况

二氧化硅含量是电厂水汽指标的一个重要参数，在线硅表是监控水汽中二氧化硅含量的重要手段，DL／T 677—2009《发电厂在线化学仪表检验规程》包含了5类化学仪表（pH表、pNa表、电导率表、溶氧表、硅表）。其中前4类仪表属于电位式仪表，可运用移动式在线化学仪表检验装置完成在线检验。在线硅表不同于上述4类仪表，它涉及到标准溶液的显色反应。由于各厂配制标准溶液的水平参差不齐及各厂炉水在线硅表抗磷酸盐干扰能力不同，造成在线硅表测定值存在偏差。为提高各厂技术水平，山东电科院在山东各电厂开展在线硅表的统检工作，14个电厂提交了统检报告。本次统检共有4种样品，由山东电科院统一组织样品制备、分装及均匀性、稳定性检验，编写作业指导书、数据统计处理和质量评估程序，对检验结果准确性进行评估。

4.1 样品说明

本次统检的4种样品，1号样品为二氧化硅标准物质（不含磷酸盐），2号样品为添加磷酸盐的二氧化硅标准物质；样品1号、2号需按照作业指导书要求稀释后在同一台在线硅表上检测，主要是查看各厂稀释标准溶液水平和仪表测定的准确性；2号、3号、4号3种样品主要查看含有炉水的电厂其硅表抗磷酸盐干扰能力。

4.2 统计和结果评价

4.2.1 1号样品

1号样品统计采用各厂检测结果与标准样品值相对标准偏差

式中：x为电厂检测结果；X为标准值；Z为相对标准偏差。

5) 远程维护：当需要对变电站防误数据进行维护时，无需在变电站进行维护，调控中心工作站可实现对五防系统内任一变电站防误数据远程维护工作，避免维护滞后性，降低数据更新备份工作量。

评价原则：

|Z|≤10%，为满意结果；10%＜|Z|＜20%，为可疑结果；|Z|≥20%，为不满意结果。

4.2.2 2号、3号、4号样品

这3个样品是对针对含有炉水的电厂，统计采用引用误差

式中：x为电厂检测结果；X为标准值；M为量程范围最大值，炉水硅表取值1 000。

评价原则：|M|≤1%，为满意；|M|＞1%，为不满意。

4.3 统计处理结果

4.3.1 1号样品统检情况

本次统检共提交了67台硅表的测试结果，数据如表4及图1所示，样品标准值为18.6 μg／L。

可以看出，67台硅表除1台硅表测定值离群外，各电厂的测试水平比较接近。测定值为满意结果的硅表共27台占40.3%，可疑结果的硅表共18台占26.9%，不满意结果的硅表共22台占32.8%。

表4 1号样品检测结果统计

图1 1号样品测定结果分布

出现离群或可疑结果原因分析。试验过程中器皿不干净，样品被污染。二氧化硅标准溶液碱性较强，腐蚀玻璃移液管，用玻璃移液管移取二氧化硅标准溶液时，溶液被污染导致测定值偏离标准值，所以在二氧化硅测定过程中避免接触玻璃器皿；环境污染，有的电厂在线硅表反应池表面附有尘土，由于尘土的主要成分是二氧化硅，造成数据偏高；仪表本身问题，厂家提供的反应试剂及执行程序欠佳，导致硅表测定数据偏离真值。

技术建议。试验中所用器皿应干净，尤其初次使用的塑料试剂瓶及移液管应经盐酸、氢氟酸充分洗涤后，再用高纯水反复冲洗干净待用；严禁用玻璃移液管移出碱性二氧化硅标准溶液，应用塑料移液管；仪表校验过程中应保持仪表周围无灰尘；使用质量可靠的仪表。

4.3.2 硅表抗磷酸盐干扰能力

2号、3号、4号3个样品针对含有炉水的11个电厂27台硅表，主要考查炉水硅表抗磷酸盐干扰能力，从统计结果来看，抗磷酸盐干扰能力结果为满意的硅表共12台占44.4%，不满意的共15台占55.6%。

表5 2号、3号、4号3种样品检测结果统计

硅表抗磷酸盐干扰不满意原因。硅表所用的试剂配方问题，如某电厂炉水在线硅表测定值不稳定、指示偏大，且无规律，多次用二氧化硅标准溶液校正时，在线硅表测定值与标准溶液值吻合，未发现仪表显示数据异常。但是用在线硅表测定模拟的炉水样品时，甲站炉水硅表测定值偏离了真值，且随着磷酸根含量增加，硅表测定值误差越大，如表6所示。

表6 炉水在线硅表值随炉水磷酸根含量变化μg／L

由此可见，该厂甲站炉水硅表抗磷酸盐干扰能力差。通过试验，采取措施，更换了甲站炉水硅表试剂配方，改进后甲站炉水硅表测定值正常，一般维持在50～70 μg／L范围，且无较大波动，与二氧化硅标准值及化学试验班手工校对值吻合。

5 结语

通过山东326台在线化学仪表的现场检验及67台在线硅表统检分析，指出了山东电厂仪表普遍存在的问题。应该加强仪表的维护工作，保持水样流量稳定，流路干净，提高水样冷却效果，仪表定位过程中应注意标准溶液的准确性及避免交叉污染，确保在线化学仪表的准确性，才能更好地发挥仪表在化学监督中的作用。

本次在线硅表统检样品采用硅标准溶液和模拟炉水水样，采用相对标准偏差和引用误差进行评价，从统检结果来看，山东电厂整体在线硅表水平较好，但是炉水在线硅表抗磷酸盐干扰能力不可忽视，对炉水硅表有问题的电厂应积极查找原因，采取措施进行纠正。

［1］DL／T 677—1999火力发电厂在线工业化学仪表检验规程［S］.

［2］曹杰玉，刘玮，宋敬霞.提高水汽系统化学监督与在线化学仪表可靠性的研究［J］.中国电力，2008，41（3）：62-64.

［3］曹杰玉，宋敬霞.火电厂水汽化学监督的技术关键及其对节能降耗的影响［J］.中国电力，2011，44（7）：61-64.

［4］GB／T 12145—2008火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量［S］.

Operation Analysis and Improvements on On-line Chemical Instruments in Shandong

ZHOU Shaoling1，XU Naiyuan2，HOU Yaqin3，LI Guihai3，YU Zhen4
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China; 3.Shandong Zhongshi Yitong CO.，Ltd.，Jinan 250003，China; 4.State Grid Jinan Power Supply Company,Jinan 250012,China）

Problems of on-line chemical instruments are analyzed by on-site testing and uniform inspection of on-line silicon meters，with the combination of typical case analysis.With the problems in view，suggestions on improvement are proposed，which are believed to lay the foundations for precise analysis of on-line chemical instruments.

on-line chemical instrument；operation status；improvements

TM621

A

1007－9904（2015）08－0008－05

2015-06-30

周少玲（1964），女，高级工程师，主要从事电厂化学分析及在线仪表校验工作。