水質(zhì)硬度在線監(jiān)測及自動控制

摘 要：鍋爐水質(zhì)硬度在線測試一直是目前稠油熱采中普遍存在的一項(xiàng)難題，本分析目前存在的問題，并提出解決水質(zhì)硬度在線測試的新思路。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)硬度；監(jiān)測；控制

中圖分類號：TP873 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）09-0243-02

1 引言

油田蒸汽鍋爐能否安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，水質(zhì)處理是非常重要的。鍋爐給水不進(jìn)行處理或處理不當(dāng)，必然在受熱面上結(jié)垢，使?fàn)t壁傳熱性能較低，增加燃料消耗，還會產(chǎn)生腐蝕、爆管，甚至引起爆炸事故。特別在原水水質(zhì)硬度較大的地區(qū)，鍋爐水處理，對確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；提高鍋爐效率；延長鍋爐使用年限；節(jié)約能源具有很重要的意義。

軟化水設(shè)備的原理是利用離子交換樹脂中基因的交換作用將水體中硬度成分如：

使后繼管道及設(shè)備內(nèi)部減少水垢帶來的危害，延長設(shè)備的使用壽命。經(jīng)單級或多級軟化器處理后的水質(zhì)硬度≤0.02ppm。

探討目前水質(zhì)硬度在線測試中存在的問題，并提出一種新的測試軟化器的一、二級水質(zhì)硬度的方法。根據(jù)測試值是否達(dá)到設(shè)定的需要再生的硬度值，自動發(fā)出再生指令，達(dá)到最終根據(jù)硬度值自動控制軟化器再生、防止漏硬的目的。

2 現(xiàn)狀

目前重油公司供熱站鍋爐用水為經(jīng)過污水廠處理后再經(jīng)供熱站水處理設(shè)備軟化后的循環(huán)用水，由于從污水廠來水為硬度非常高的水，硬度值一般在70~200ppm，硬度高的水嚴(yán)重威脅著鍋爐的運(yùn)行安全，為了滿足鍋爐用水硬度小于0.01ppm的要求，采用兩級水處理。目前水處理設(shè)備采取人工每兩小時(shí)循環(huán)測試一次軟化器一、二級水質(zhì)硬度，并根據(jù)水質(zhì)硬度值人工發(fā)出再生指令的運(yùn)行方式。

該運(yùn)行方式存在以下問題：（1）兩個(gè)小時(shí)測試一次，而不是實(shí)時(shí)測試，在兩次測試之間完全有可能出現(xiàn)漏硬發(fā)生，對此將無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施。（2）測試結(jié)果準(zhǔn)確度不高。因采用人工測試，同一測試樣品，不同人同時(shí)測試或同一人不同時(shí)期測試結(jié)果的都有可能不同。測試結(jié)果的重復(fù)性比較差。（3）因?yàn)槭遣扇∪斯y試，所以再生過程無法實(shí)施自動控制。（4）職工的勞動強(qiáng)度比較大。一組軟化器水處理工就需要測試兩個(gè)一級硬度、兩個(gè)二級硬度，18#站有10組軟化器，每個(gè)測試周期內(nèi)最多就需采集40個(gè)水樣并進(jìn)行測試。

鍋爐水質(zhì)硬度的自動在線測試并根據(jù)硬度值確定自動再生，目前國內(nèi)一直還處于空白狀態(tài)。主要原因是由于對水質(zhì)硬度的在線測試存在很大的困難，目前普遍嘗試采用化學(xué)比色分析的方法來進(jìn)行硬度的測試。但這種測試不可避免地存在以下問題：（1）測試周期長，實(shí)時(shí)性差。化學(xué)分析法測試水質(zhì)硬度反應(yīng)速度比較慢，測試一個(gè)水樣時(shí)間為4分鐘左右，而現(xiàn)場少則20個(gè)多則40個(gè)水樣需要測試，造成測試周期比較長，不能實(shí)時(shí)反應(yīng)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)。（2）由于是污水廠來水，水質(zhì)較差，有一定的濁度，對于用比色原理測試硬度有一定的影響，造成測試結(jié)果誤差較大。（3）過濾問題比較難解決。（4）儀器價(jià)格昂貴。（5）如采用一臺儀器測試多組水處理，很難避免相互之間的干擾。

由于上述原因，目前水處理控制一直不能形成一個(gè)閉環(huán)的自動控制過程。

3 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由硬度測試、采集與控制、集中監(jiān)控三部分組成。針對化學(xué)比色法在水質(zhì)硬度測試中存在諸多問題，本項(xiàng)目最大的難點(diǎn)是尋求滿足在線測試水質(zhì)硬度的新方法。本課題將選用離子選擇電極作為水質(zhì)硬度的測試方法。

硬度測試儀主要技術(shù)指標(biāo)

（1）測試范圍 0~999 ppm

（2）分辨率0.01ppm

（3）精度+5%

（4）工作溫度范圍0～＋50℃

（5）模擬輸出4~20ma

采集與控制部分的硬件是以C8051FO20單片機(jī)為核心構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集模塊。

集中監(jiān)控部分是以組態(tài)王6.51開發(fā)的集中監(jiān)控畫面，畫面中將顯示一、二級水質(zhì)硬度值和水處理設(shè)備的工作狀態(tài)。

4 使用效果

針對目前采用的測試方法測試周期長、無法實(shí)現(xiàn)在線測試等缺點(diǎn)，嘗試運(yùn)用離子選擇電極的方法進(jìn)行水質(zhì)硬度的在線測試。下圖為離子選擇電極在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對標(biāo)準(zhǔn)水樣進(jìn)行測試的曲線圖。

通過上圖可以看出在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下測試水質(zhì)硬度，測試值波動范圍在±5%之間，可以滿足現(xiàn)場測試需要。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文?！?/p>