趙祥峰，董正帥，張 璜

（國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095）

電廠化學(xué)在線分析儀表的配置與維護(hù)問題

趙祥峰，董正帥，張 璜

（國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095）

本文結(jié)合一座電廠的實(shí)際運(yùn)行情況，淺要分析了電廠化學(xué)分析儀表的配置及應(yīng)用問題，并在維護(hù)及計(jì)量校準(zhǔn)方面提出了幾點(diǎn)建議，為電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的保障。

化學(xué)儀表；水汽；人工取樣；監(jiān)督

0 引言

電廠的水汽質(zhì)量關(guān)系到發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，化學(xué)儀表的過程監(jiān)督與數(shù)據(jù)監(jiān)測已成為水汽質(zhì)量監(jiān)控的必要手段。為了及時(shí)準(zhǔn)確的反映水汽參數(shù)，電廠化學(xué)儀表的配置及日常使用維護(hù)問題就顯得尤為重要。

1 在線化學(xué)儀表配置的必要性

目前，水汽質(zhì)量的監(jiān)測主要靠人工取樣測量和在線化學(xué)儀表測量兩種方式，而隨著高參數(shù)大容量發(fā)電機(jī)組的投入使用，對水汽質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)格，測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性成為重中之重。

現(xiàn)場工作人員通過多個(gè)點(diǎn)位的在線分析儀表的測量數(shù)據(jù)，來判斷相應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)，若出現(xiàn)較大的數(shù)值漂移，則經(jīng)常采用人工取樣測量的方法與在線儀表測量值進(jìn)行比對，來分析所測得的數(shù)據(jù)。實(shí)際上，人工取樣測量工作比較繁重，速度慢，在一定程度上已經(jīng)不能滿足高品質(zhì)水汽分析的要求。人工分析無法準(zhǔn)確測量電廠化水的多項(xiàng)指標(biāo)，主要由于：①水樣在提取過程中可能會(huì)受到外界環(huán)境的污染，例如與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，導(dǎo)致測量結(jié)果失真；②人為因素也會(huì)降低測量結(jié)果的準(zhǔn)確度，人為誤差不可避免，測量精度達(dá)不到要求；③人工取樣和測量分析具有明顯的滯后性，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，所測數(shù)據(jù)只能反映局部的狀態(tài)［1］。

在線監(jiān)測實(shí)現(xiàn)了集中布置采樣、連續(xù)監(jiān)測分析的模式，而在線化學(xué)儀表是完成水汽指標(biāo)在線化學(xué)監(jiān)督與技術(shù)診斷的主要工具，其測量的準(zhǔn)確性和可靠性，對電廠的穩(wěn)定運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。

鑒于在線化學(xué)儀表的重要性，在電廠設(shè)計(jì)階段，應(yīng)充分考慮到在線儀表的性能指標(biāo)和使用維護(hù)問題，電廠負(fù)責(zé)人員也應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)在線儀表的采購標(biāo)準(zhǔn)，并且在運(yùn)行維護(hù)等方面投入一定的人力物力。本文就電廠在線化學(xué)儀表的配置及應(yīng)用方面進(jìn)行簡述，以此為電廠設(shè)計(jì)和運(yùn)行人員提供一些參考。

2 在線化學(xué)儀表的配置原則

為了使電廠在線化學(xué)儀表能夠長期的、穩(wěn)定的、有效的運(yùn)行，儀表的配置必須從源頭抓起，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。這就要求我們設(shè)計(jì)人員，在電廠化學(xué)工藝初步設(shè)計(jì)階段，首先明確儀表設(shè)計(jì)的目的，依據(jù)電力規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)要求，并充分考慮到電廠在實(shí)際運(yùn)行過程中需要嚴(yán)格監(jiān)督和重點(diǎn)監(jiān)控的部位以及控制的水質(zhì)指標(biāo)，再根據(jù)電廠所在區(qū)域水質(zhì)狀況，結(jié)合投運(yùn)電廠的反饋信息，盡可能細(xì)化設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對水處理設(shè)備的各項(xiàng)出水指標(biāo)，配置相應(yīng)量程的在線監(jiān)測儀表，從而提高儀表的測量精密度，進(jìn)而降低儀表的自身測量誤差，更準(zhǔn)確的反饋水質(zhì)狀況。

針對不同功率的發(fā)電機(jī)組，監(jiān)測指標(biāo)不盡相同：鍋爐給水主要監(jiān)測電導(dǎo)率、pH值和硅酸根；爐水主要監(jiān)測磷酸根、電導(dǎo)率和pH值；凝結(jié)水主要監(jiān)測溶解氧和電導(dǎo)率；過熱蒸汽主要監(jiān)測鈉濃度、硅酸根和pH值；除氧器主要控制溶解氧濃度。針對不同類型的水處理設(shè)備，配置相應(yīng)測量范圍的監(jiān)測儀表。

3 在線化學(xué)儀表的使用維護(hù)

電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)對水汽質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，在線化學(xué)儀表監(jiān)測水樣接近純水，而純水測量要求的儀器環(huán)境條件也較為嚴(yán)格。因此，在線化學(xué)儀表的監(jiān)測結(jié)果極易受測量系統(tǒng)和環(huán)境條件的影響，在使用過程中應(yīng)切實(shí)注意維護(hù)和保養(yǎng)。

按照儀表測量原理劃分，水質(zhì)在線化學(xué)儀表主要分為電極法和比色法兩種類型，電極法測量的有電導(dǎo)率儀、pH計(jì)、鈉表、溶解氧表等，比色法測量的有硅表等。對于電極法測量儀表，主要受受取樣系統(tǒng)密封性、電極污染、電解液填充不及時(shí)、介質(zhì)流速以及溫度補(bǔ)償?shù)雀蓴_因素的影響；對于比色法測量儀表，主要受取樣系統(tǒng)管路污染泄露、比色池污染、光源老化、藥劑及標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定等多個(gè)因素的影響［2］。

由于電廠的高溫高壓水汽經(jīng)過低溫冷卻架后得到降溫冷卻之后才進(jìn)行監(jiān)測，中間經(jīng)過一段管路，這期間的過程可能會(huì)影響真實(shí)的結(jié)果，建議設(shè)置相應(yīng)工況下的取樣系統(tǒng)和分析儀表，實(shí)施水質(zhì)的在線檢測［3，4］。

鑒于上述幾個(gè)方面的因素，在儀表的日常使用維護(hù)過程中應(yīng)盡量保持監(jiān)測介質(zhì)流速和溫度（25℃）的穩(wěn)定。對電極法的分析儀表，電極引出端必須保持清潔干燥，不能受潮或進(jìn)水，防止輸出端短路；若發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果不穩(wěn)定，在經(jīng)過標(biāo)定之后還是有較大偏差的話，判斷是電極問題還是電計(jì)問題；若是電極問題，要及時(shí)更換儀表電極，電極正常使用期限一年（從出廠日期開始計(jì)算），受水樣的影響，多數(shù)用一年的時(shí)間應(yīng)及時(shí)更換；若是電計(jì)的問題，儀表則需要及時(shí)的維修保養(yǎng)；需要電解液的電極，如溶解氧表，需按要求更換滲透膜、添加電解液。對于比色法的分析儀表，注意保持比色池的清潔度，保證光源的正常使用。由于儀表零電位和斜率在使用過程中會(huì)不斷地變化，產(chǎn)生老化現(xiàn)象，需要定期配置標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定儀器，做好標(biāo)準(zhǔn)曲線，使其線性相關(guān)系數(shù)r≧0.995。

4 在線化學(xué)儀表的計(jì)量校驗(yàn)

在線化學(xué)儀表是判斷和控制熱力系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢的依據(jù)，由于在線儀表監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)常接觸被測物質(zhì)，經(jīng)過長時(shí)間的使用后會(huì)出現(xiàn)測量失準(zhǔn)等現(xiàn)象，導(dǎo)致儀控系統(tǒng)不能準(zhǔn)確的獲取發(fā)電機(jī)組、鍋爐等系統(tǒng)的真實(shí)信息，出現(xiàn)控制失誤，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致事故的發(fā)生。

國內(nèi)原有的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法不能有效的避免在線因素和純水因素造成的誤差，目前國內(nèi)計(jì)量機(jī)構(gòu)還沒有出臺(tái)實(shí)施相應(yīng)的檢定規(guī)程。常規(guī)的校驗(yàn)方法用定位液標(biāo)定儀表，離線檢驗(yàn)，如標(biāo)定在線電導(dǎo)率儀，給水電導(dǎo)率值僅僅幾個(gè)μS/cm，而定位液電導(dǎo)率值為132.9μS/cm和1274μS/cm（20℃），其值是給水電導(dǎo)率的幾千倍，且是靜態(tài)標(biāo)定，兩者測量條件差別巨大，勢必引起不同程度的測量誤差。

基于上述原因，用標(biāo)準(zhǔn)方法檢驗(yàn)儀表的基本誤差和二次儀表的性能均能達(dá)到合格水平，但實(shí)際的測量誤差卻很大，滿足不了相應(yīng)工況下的水質(zhì)監(jiān)測要求，導(dǎo)致水汽系統(tǒng)汽水品質(zhì)的控制出現(xiàn)較大偏差。這也是許多電廠水汽品質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)合格，卻仍然出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕、結(jié)垢和積鹽等問題的主要癥結(jié)。

定期檢驗(yàn)是目前判定儀表準(zhǔn)確性的唯一方法，法定計(jì)量機(jī)構(gòu)需要定期對在線化學(xué)儀表進(jìn)行檢定校驗(yàn)，在監(jiān)測過程中由于在線測量條件與實(shí)驗(yàn)室測量條件差別較大，實(shí)驗(yàn)室儀表、便攜分析儀、定位液、標(biāo)準(zhǔn)溶液均不能用于在線化學(xué)儀表的準(zhǔn)確性檢驗(yàn)。因此，法定計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)積極采用新的檢定校驗(yàn)技術(shù)，模擬儀表現(xiàn)場的工作環(huán)境，探索符合標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)檢定裝置進(jìn)行儀表的定期檢定校驗(yàn)［1］，以保證在線化學(xué)儀表的正常工作，進(jìn)而確保電廠水汽指標(biāo)能夠滿足電廠運(yùn)行要求，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益，切實(shí)做好為企業(yè)經(jīng)濟(jì)服務(wù)的職能。

另外，電廠內(nèi)部應(yīng)制定相應(yīng)的儀表校驗(yàn)計(jì)劃，依據(jù)電力行業(yè)制定的在線化學(xué)儀表檢驗(yàn)規(guī)程［4］，積極引入現(xiàn)代儀表校驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備，組織內(nèi)部人員對其進(jìn)行不定期抽查校驗(yàn)，以保障電廠機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

5 在線化學(xué)儀表的管理

在線化學(xué)儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控水汽質(zhì)量，及時(shí)反映異常的水質(zhì)狀況，其重要性可想而知，這就需要電廠針對在線儀表構(gòu)建科學(xué)的管理體系，搭建在線化學(xué)儀表監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)。

（1）提高化學(xué)儀表管理工作的認(rèn)識(shí)，明確責(zé)任制，完善科學(xué)的管理體系。由于化學(xué)儀表監(jiān)測獲取的是一個(gè)長期的抽象的化學(xué)過程數(shù)據(jù)，其對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響也是一個(gè)長期的過程，不像其它熱工儀表可以直觀的反映機(jī)組運(yùn)行狀況。因此，多數(shù)電廠對其重要性缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，使在線化學(xué)監(jiān)測儀表與機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行未建立直接聯(lián)系。這些原因造成多數(shù)電廠的管理人員對在線化學(xué)儀表不夠重視，間接導(dǎo)致了設(shè)備資源的浪費(fèi)及管理的混亂。

通過細(xì)化分工，明確值班人員、儀表操作人員、維護(hù)檢驗(yàn)人員等有關(guān)人員的工作職責(zé)，轉(zhuǎn)變儀表管理工作理念，強(qiáng)化責(zé)任制管理，完善考核機(jī)制，建立起完整的在線化學(xué)儀表管理體系，避免違規(guī)操作造成的運(yùn)行事故。

（2）著力開展在線化學(xué)儀表的計(jì)量校驗(yàn)工作，完善電廠在線化學(xué)儀表的量值溯源體系。由于電廠自身的維護(hù)人員對儀表的性能及運(yùn)行狀況很難做出準(zhǔn)確地判斷，日常一般用手工分析結(jié)果來比對儀表的監(jiān)測數(shù)據(jù)，無法檢驗(yàn)儀表測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致在線化學(xué)儀表沒有完整的量值溯源體系。因此，在法定計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)的協(xié)同幫助下，完善電廠在線化學(xué)儀表的量值溯源體系，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的要求，設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室，組織專業(yè)人員進(jìn)行儀表檢定培訓(xùn)，持證上崗，配置標(biāo)準(zhǔn)儀器和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，加強(qiáng)對化學(xué)儀表所用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和試劑的監(jiān)管力度，以保證儀表測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，建立長期有效的在線化學(xué)儀表定期檢測機(jī)制。

（3）加強(qiáng)數(shù)字化儀表方面的人才培養(yǎng)，以適應(yīng)技術(shù)的更新發(fā)展。在電廠運(yùn)行過程中，儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)僅對機(jī)組當(dāng)時(shí)的工作狀況作出的反映，并不能有效地對儀表自動(dòng)化系統(tǒng)以及機(jī)組運(yùn)行狀況進(jìn)行內(nèi)在的判斷，還需要運(yùn)行人員、班組定期對儀表自動(dòng)化數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，結(jié)合機(jī)組運(yùn)行情況，分析機(jī)組可能存在的故障，為保障機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，這就需要加強(qiáng)技術(shù)人員的專業(yè)培養(yǎng)。

通過實(shí)際的調(diào)研走訪，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行班組人員水平參差不齊，實(shí)驗(yàn)人員分工過于精細(xì)，操作人員只負(fù)責(zé)使用，僅僅偏重于面上的知識(shí)，對于系統(tǒng)的認(rèn)知太少，不去了解儀表的結(jié)構(gòu)和測量原理，不清楚如何校正，一旦儀表出現(xiàn)問題，過多的依賴技術(shù)部門的指導(dǎo)，不能及時(shí)的處理，影響進(jìn)度，造成系統(tǒng)故障加重，嚴(yán)重的導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。

由于儀表近年來發(fā)展迅速，新技術(shù)、新的研發(fā)成果不斷得到實(shí)踐應(yīng)用，這就要求維護(hù)人員必須不斷加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，及時(shí)的了解新技術(shù)、新方法，積極更新知識(shí)結(jié)構(gòu)，盡快的熟悉新興儀表的構(gòu)造、特點(diǎn)、運(yùn)行環(huán)境及操作維護(hù)，不斷的提高專業(yè)技能，避免由于操作問題引起的損失。

（4）加強(qiáng)儀表維護(hù)隊(duì)伍建設(shè)，致力于儀表的日常檢修和維護(hù)。一些電廠沒有專業(yè)的在線化學(xué)儀表維護(hù)隊(duì)伍，且崗位人員不穩(wěn)定，歸屬部門不盡相同，投入精力不夠，對儀表的監(jiān)管維護(hù)不到位。因此，成立專業(yè)的在線化學(xué)儀表維護(hù)隊(duì)伍，為電廠在線化學(xué)儀表運(yùn)行提供維護(hù)保養(yǎng)和技術(shù)服務(wù)，必將成為在線化學(xué)儀表維護(hù)工作的主要方式和發(fā)展方向。

首先要完善電廠的檢修維護(hù)記錄。通過完善檢修維護(hù)記錄，匯總儀表及自動(dòng)裝置的不同品牌及型號，并將其零件的使用時(shí)間、易損件、上次維護(hù)與更換時(shí)間等進(jìn)行詳細(xì)的記錄。在經(jīng)過一定時(shí)間的積累沉淀后，運(yùn)行人員既可詳細(xì)的掌握在同一運(yùn)行環(huán)境和同一工藝條件下，各部件的使用壽命、更換時(shí)間和更換頻次，確定產(chǎn)品質(zhì)量過硬的品牌廠家。這樣在運(yùn)行一段時(shí)間后，根據(jù)記錄可以預(yù)知應(yīng)該維護(hù)和檢修的部件，有針對性的進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，從而可以大大減少故障發(fā)生機(jī)率，提高工作效率。

另外，對于儀表控制系統(tǒng)的維護(hù)要從日常保養(yǎng)做起，盡可能的避免儀表受外界環(huán)境影響，如機(jī)械振動(dòng)、高溫環(huán)境等，注意工作環(huán)境的清潔，避免儀表在潮濕、灰塵等工況下運(yùn)行。

（5）加強(qiáng)對在線化學(xué)儀表的質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)督。多數(shù)電廠沒有建立對新購置化學(xué)儀表的質(zhì)量監(jiān)督工作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致對所購置設(shè)備的質(zhì)量檢查工作不到位，使一些測量精度不夠、功能沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的儀表投入運(yùn)行，導(dǎo)致在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性大幅度降低；一些儀表的配套說明書比較簡單，儀表運(yùn)行中一般出現(xiàn)的問題在產(chǎn)品說明書上沒有注明解決方法；另外一些進(jìn)口儀表設(shè)備的英文說明書沒有提供漢化版本，給現(xiàn)場維護(hù)人員的檢修工作帶來不便。

鑒于上述原因，必須建立在線監(jiān)測系統(tǒng)安裝和新購置儀表的質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)督工作規(guī)范，組織專業(yè)人員對新購置儀表和監(jiān)測系統(tǒng)的質(zhì)量和功能進(jìn)行檢測，確保儀表的購置和使用滿足電廠的實(shí)際需求。

（6）了解儀表新技術(shù)，掌握儀表新動(dòng)向，不斷適應(yīng)新形勢。數(shù)字化儀表技術(shù)發(fā)展迅速，日?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)、雜志等渠道多接觸一些儀表信息，與生產(chǎn)廠家、研發(fā)機(jī)構(gòu)等技術(shù)部門建立溝通協(xié)作，增進(jìn)了解，根據(jù)電廠在線化學(xué)儀表技術(shù)的發(fā)展情況，查漏補(bǔ)缺，修訂在線化學(xué)儀表的操作規(guī)程，補(bǔ)訂新的規(guī)程規(guī)范，為電廠運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)方法和技術(shù)支持。

總之，電廠在線化學(xué)儀表管理工作任重而道遠(yuǎn)，必須轉(zhuǎn)變工作理念，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)。儀表的配置須從源頭抓起，實(shí)施過程控制，輔以科學(xué)的管理方法，使儀表的測量結(jié)果具有可追溯性，保證電廠在線化學(xué)儀表的測量精度滿足運(yùn)行需求，為電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠的保障。

［1］曹杰玉，劉瑋，宋敬霞.提高水汽系統(tǒng)化學(xué)監(jiān)督與在線化學(xué)儀表可靠性的研究［J］.中國電力，2008，41（03）：62-63.

［2］孫勇，張春雷，王冰.火力發(fā)電廠在線化學(xué)儀表存在的主要問題及改進(jìn)方向［J］.中國計(jì)量，2011（02）：99-101.

［3］李宇春，周年光，肖忠良等.高溫高壓電化學(xué)測量系統(tǒng)在核電廠中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.核科學(xué)與工程，2011，31（03）：208-210.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.150

趙祥峰（1979-），男，山東莒南人，碩士研究生，工程師，研究方向：電廠化學(xué)工藝設(shè)計(jì)。