降低锅炉炉水在线监测数据误差率的研究

保国先 冷玲波

摘要：近年来我国烟草企业在实际发展的过程中，已经开始重点使用锅炉炉水在线监测技术，但是受到诸多因素的影响经常会出现在线监测数据误差的问题，严重影响监测工作效果和水平。基于此本文研究烟草企业的锅炉炉水在线监测数据误差率过高的原因，提出几点降低措施，旨在为增强在线监测工作效果提供帮助。

关键词：烟草企业;锅炉炉水;在线监测;数据误差率;降低措施

目前烟草企业为确保锅炉运行的安全性、稳定性、经济性，锅炉炉水的指标能够符合国家《工业锅炉水质》标准，已经在设备上安装在线碱度仪和PH计对炉水水质进行监控，通过在线监测设备能够降低人工化验监测的次数，减少人员劳动强度。但是在长时间运行期间可以发现，在线监测的数据和人工测定数据误差非常明显，不能满足具体的监测工作需求。为有效解决问题，云南省烟草烟叶公司动力锅炉室通过QC质量管理活动方法，研究线监测误差问题的原因，并采用合理的措施解决误差问题，确保在线监测设备应用的准确性、精确度。

1 成立QC小组

为了有效解决锅炉炉水在线监测数据误差率的控制，公司成立QC小组，在小组成员共同努力下明确问题发生原因，采用有效措施解决问题，确保在线监测数据的准确度。在成立QC小组的过程中，应根据小组组建的程序、按照在线监测数据误差率控制的需求，由动力锅炉作业区牵头，由相关人员组成“动力QC”小组，明确管理人员和实施人员的工作要求，明确工作的标准：在线监测设备长时间运行，虽然锅炉安全用水监控工作效果较高，但是受到设备因素的影响、环境因素的影响，炉水PH值、碱度值与人工手动测试的数据偏差较大而结合设备安装说明书和生产商的信息可以发现，在线监测设备的误差率能够控制在2.5%之内，但是，在长时间运行期間，只有在初期阶段监测数据误差率能够符合标准，长时间使用之后数据误差率都已经超出了2.5%，甚至误差率越来越高，对于此类问题，QC小组应重点分析发生原因，探索最佳的解决对策和措施，确保在线监测数据值的准确度、可靠性，使得锅炉炉水在线监测数据误差率≤±2.5%，维护特种设备安全性、正常运行水平。

QC小组在实际工作中认真调查了在线监测设备和系统的运行现状，了解误差因素的情况：①小组查阅在线碱度仪、PH计的安装使用说明书技术指标内容对设备装置系统存在误差进行调查，其中电子单元基本误差：浓度±1.0%、仪器基本误差：浓度±2.0%、电子单元重复性误差：±1.0%、标定时间：2—3个月，小组安排专业的监测仪表安装人员在现场区域测量和检查二次仪表的情况，设备正常运行、没有断电的情况下，各项电流指标、电压指标都处于正常状态，误差能够控制在1%的标准范围之内。②调查分析设备装置的误差情况。小组成员之间相互探讨交流，按照设备检修验收的标准了解到，淡季对在线监测设备经过设备厂家检修、保养、标定后，设备验收处于完整状态，没有问题，所有数据信息都具有真实性和有效性，因此小组调查分析开烤后一周《在线监测数据验收记录》与人工测定数据进行对比并计算其误差率，按照其中的数据信息内容，在统计的40组数据中，系统误差率在±2.5%以内的数据有37组，超过±2.5%的误差率数据有3组，超过±2.5%的系统误差占比7%。③开展设备取样误差方面的调查工作。QC小组按照在线监测仪表设备的具体运作状况，使用监测电极对取样样品进行实验，更换新的检测电极对同一时间的炉水水质进行检测对比，监测结果为：

根据以上数据的内容，经过监测仪器生产厂家及维修外协单位专业人员相互了解，结合数据传输过程中可能会受到电磁环境的影响，电极本身在线监测系统误差可控制在±2.5%以内;因此，小组继续对电极误差产生的原因进行分析。小组抽取了10周在线监测设备的取样数据对比，在线数据设备取样误差>±2.5%的次数占92.09%。明确了设备取样误差是导致在线监测数据误差超出合理值范围的主要因素。

2 锅炉炉水在线监测取样误差率过高的原因分析

QC小组在调查分析中发现锅炉炉水在线监测取样误差率过高的原因主要表现为以下几点：

2.1 末端因素

查阅设备使用说明书可以发现没有定期开展校验工作，在线监测电极标定工作的次数较少;通过电极垂直度的监测可以发现电极出现不垂直的现象，监测设备的电极安装是单抱箍挂式垂直安装，不能确保垂直性符合标准;取样口的安装缺乏准确性，现场验证后发现取样口的安装没有在排污管的横向管道底部位置;现场验证之后发现取样器有冷却水排出，导致设备中缺乏冷却水[1]。

2.2 要因分析

分析和研究问题发生的要因，主要表现为以下几点：①缺少定期校验的制度，在现场进行设备保养记录的查阅，没有电极保养内容、标定内容，不能合理进行定期校验分析，难以及时发现数据不准确的问题;②电极不垂直问题的发生，主要是监测设备电极安装为单抱箍挂式垂直安装，不能确保垂直度符合标准要求;③取样口位置不准确，导致在线监测装置（监测电极）取样困难，从电极监测口排除的标样主要为汽水混合物。④取样器冷却水有向外排出的现象，导致设备内缺少冷却水，不能正常冷却。此类问题是导致锅炉炉水在线监测数据误差率过高的主要原因，需要根据原因采用针对性的措施解决问题，促使在线监测数据误差率的降低。

3 降低锅炉炉水的在线监测数据误差率措施

烟草烟叶公司在研究锅炉炉水的在线监测数据误差率过高原因之后，应根据具体的原因采用相应对策进行处理，确保在线监测误差率控制在合理范围之内，如表1所示，根据不同的原因采用不同的措施，设定相应的目标，保证工作的有效实施。

2.按期采购标定溶液。

电极不垂直 固定安装电极 不会因设备震动造成电极歪斜 1.调整原来用抱箍把监测电极固定在一根角铁上的方式;

2.采用上下两条抱箍，固定监测电极在5mm的钢板上。

取样口安装不正确 调整取样口安装方式 取样为锅炉炉水 1.调整取样口位置，从原来膨胀器出口调整至锅炉排污阀出口管道。

2.取样口焊接在管道下部，确保进入取样管的炉水不含蒸汽，解决取样为汽水混合物的情况。

取样管内压力小 重新调整取样口安装位置 减小取样口与检查电极管道长度距离，降低污染源头。 1.调整取样口位置，从原来膨胀器出口调整至锅炉排污阀出口;

2.调整取样冷却器及监测电极及安装位置，从原来水处理间调整安装至锅炉间锅炉维保。

3.取样口设置在膨胀器前端带压部分管道，安装取样口在带压管道部分，确保取样设备、管道能正常冲洗。

3、取样口设置在膨胀器前端带压部分管道，安装取样口在带压管道部分，确保取样设备、管道能正常冲洗。

3.1 无定期校验问题的对策

在锅炉作业区组织司炉带班有效执行在线监测设备的维护和保养工作，制定完善的保养制度和维护制度，要求详细进行记录，同时在原动力设备保养制度方面增加设置在线监测设备保养的相关内容：（1）每周都要开展一次在线监测设备管路和电极的冲洗工作;（2）每个月都要清洗一次电机不锈钢测量池与钛电池;（3）每个月都要进行电极电导过程中所应用的标定液与缓冲液的标定处理;（4）每个月都要进行电极温度方面、零点方面、斜率方面的标定。同时还需结合具体情况，对工作人员专业知识和技能的培训并进行保养制度和保养记录的修订，增强人员的设备维护保养能力[2]。

3.2 电极垂直问题的解决和应对

由于在线监测数据误差问题的发生，和电极垂直问题存在直接联系，因此，需要按照电极垂直问题的情况，对原本使用抱箍将监测电极固定在一根角铁上的情况进行调整。同时还需利用抱箍将监测电极固定在5毫米的钢板上面，保证电极不会由于设备震动而出现歪斜的现象，始终都能处于垂直的状态[3]。

3.3 取樣口安装不准确问题的对策

对于取样口安装不准确的问题，应重新进行取样口安装的调整，如图1所示，首先，调整取样口位置，从原本膨胀器出口调整至锅炉排污阀出口管道。调整取样冷却器，加装专用循环冷却水管道，保障冷却温度。其次，冷却管道取水由原来的直排自来水管道改造为经过水处理后的软水，并经过循环冷却后进入除氧器。最后取样口安装至锅炉至膨胀器主管道的下部，取样口管道接口与排污管道处于垂直角度，保障取样口随时有炉水淹没，确保取样标的为炉水，以此降低监测数据误差率。

3.4 取样管内压力过低问题的解决

取样管内压力过低问题的解决和应对，需要重新对取样口安装的位置进行调整，首先，由于原本的取样口是在膨胀器出口排污管的位置，可能会因为排污管与地面相互垂直，排污管的出口管道缺乏哑管道，导致取样口不能正常取水。也可能会由于排污管道内部缺乏压力，导致应用期间不能有效冲洗、清理内部的杂质。其次，对取样冷却器位置、监测电极和安装位置进行调整，从原本的水处理间调整安装到锅炉间，同时安装专门的取样冷却器及配水槽。通过有效的调整处理，不仅可以减少取样管道的距离、减少管道弯，确保所取水样为炉水，还能改善取样管道内不带压的现状，随时可以对管道、测量电极进行冲洗，确保了炉水、检测电极不被污染[4]。

4 降低锅炉炉水在线监测数据误差率的巩固措施

烟草烟叶公司在降低锅炉炉水在线监测数据误差率的过程中，采用以上几种方式解决问题，取得了良好成绩，例如：白班每2小时在线监测数据误差率在±2%以内，统计的六周平均在线监测数据误差率±1.2%以内。在线监测数据误差率控制在设备技术指标内，在线监测数据误差率≤2.5%。能够提升在线监测数据值的精确性、准确性，降低人工检测的工作量，同时还能在锅炉水质恶化的情况下，利用在线监测仪表的监控，减少处理的时间，降低锅炉酸碱腐蚀，提高锅炉特种设备的生产安全性和利用效率。而为了可以进一步预防出现在线监测数据误差问题，应合理采用巩固措施：

4.1  完善巩固的方案

为有效巩固问题应对措施，应制定完善的措施巩固方案，修订《动力设备润滑保养制度》和《动力设备操作指导书第11部分：水处理设备》;强化在线监测设备运行管理力度、维护管理力度，保证监测数据信息的准确性，为天然气锅炉的安全运行提供基础保障;设备系统中改用循环冷却水，能够降低取样冷却区在自来水资源方面的消耗数量;巩固的过程中应确保已经提出的措施、规定正确执行，确保能够将效果维持在较为良好的状态[5]。

4.2 明确注意事项

烟草烟叶公司在巩固降低锅炉炉水在线监测数据误差率措施的过程中，需要明确具体的注意事项，首先，利用QC小组的形式、通过科学化的工具降低在线监测数据的误差率，在活动前后所有的成员都应自我进行综合素质的评价，归纳总结工作中所出现的问题和不足之处，不断进行整改和完善。其次，虽然本次所采用的措施已经取得很好的成绩，但是其他类型的在线监测设备还有待完善，尤其是蒸汽监测设备、压力检测设备、空压气流量监测设备等，应探索出新的管控方法和措施，确保特种设备安全运行[6]。

结语：

综上所述，烟草烟叶公司锅炉炉水在线监测数据误差率过高的原因主要就是取样口的位置不准确、缺少定期的校验、电极缺乏垂直度等，严重影响在线监测结果的准确性。因此在实际工作中应按照问题发生原因，完善定期校验的制度，合理进行电极垂直度、取样口位置的调整，保证在线监测数据的准确度。

参考文献：

[1]张秀丽，马志力，李永立，等.电厂锅炉给水系统金属材料的腐蚀在线监测[J].中国电机工程学报，2018，38（z1）：185-191.

[2]赖广运.工业锅炉水质检测问题及处理方法分析[J].技术与市场，2020，27（04）：87-88.

[3]李和鹏.锅炉节能减排技术及水质监测分析[J].数码世界，2019（06）：281.

[4]杨泽榕，黄桂林.一种简便式工业锅炉水质在线检测系统软件的研发[J].广东化工，2019，46（18）：119-121，131.

[5]李玉英，胡卫朋.加强水质监测以促进工业锅炉节能与安全[J].化学工程与装备，2011（02）：173-174.