淺析火力發(fā)電廠汽水系統(tǒng)在線pH測量的影響因素

侯賢琴

（中國水電崇信發(fā)電有限責(zé)任公司,甘肅 平?jīng)?744200）

火力發(fā)電廠汽水系統(tǒng)的化學(xué)監(jiān)督是保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，特別是現(xiàn)今機(jī)組的容量、參數(shù)越來越高，對在線化學(xué)儀表測量的精確性也要求也日益提高。連續(xù)準(zhǔn)確的測量控制汽水系統(tǒng)的pH值，是防止火力發(fā)電機(jī)組汽水系統(tǒng)金屬腐蝕的主要手段之一。pH過高或者過低，都會(huì)造成銅質(zhì)設(shè)備或者鋼制設(shè)備的腐蝕溶解。因此提高汽水監(jiān)督水平，提高在線儀表測量的準(zhǔn)確性，使機(jī)組在最佳水汽品質(zhì)工況下運(yùn)行，是保證汽水系統(tǒng)防腐蝕、防結(jié)垢、防積鹽的重要措施，是機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。

1 pH測量原理

一個(gè)氫離子選擇性電極和一個(gè)參比電極同時(shí)浸入在某一溶液中組成原電池（參比電極電位恒定且已知），在一定得溫度下產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，這個(gè)電動(dòng)勢羽絨業(yè)的氫離子活度有關(guān)，而與其他粒子的存在關(guān)系很小。符合能特方程：

E＝E0+2.303（RT/nF）*log（cH+）

電極斜率：2.303（RT/nF）

E0＝標(biāo)準(zhǔn)電極電位

R＝理想氣體常數(shù)（8.314J-1.Kmol-1）

T＝樣水的絕對溫度

n＝被測離子的價(jià)態(tài)（氫離子為+1價(jià)）

F＝法拉第常數(shù)（96490C/mol）

2 pH電極組成

參比電極：參比電極會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恒定電位，不隨被測溶液濃度的變化而變化。

圖1 PH測量系統(tǒng)組成及原理圖

測量電極：測量電極頂部是一個(gè)特殊的對有敏感響應(yīng)的球形玻璃膜，可透過玻璃膜進(jìn)入電極，但其他離子無法進(jìn)入。由于玻璃膜兩側(cè)溶液中離子濃度的差異，以及玻璃膜水化凝膠層內(nèi)離子擴(kuò)散的影響，就逐漸在膜外側(cè)和膜內(nèi)側(cè)兩個(gè)相界面之間建立起一個(gè)相對穩(wěn)定的電勢差，稱為膜電勢。其電極電位是活度的函數(shù)，所以原電池的電動(dòng)勢與的活度有一一對應(yīng)的關(guān)系。因此，原電池的作用是把難以直接測量的化學(xué)量（離子活度）轉(zhuǎn)換成容易測量的電能，即測量電池的電動(dòng)勢。

變送器：其作用是監(jiān)測測量電池的電動(dòng)勢并能直接顯示被測溶液的pH值，如圖1所示。

3 低電導(dǎo)率水樣pH在線測量影響因素及相關(guān)措施

3.1 污染

低電導(dǎo)率的高純水水樣在生產(chǎn)現(xiàn)場容易被現(xiàn)場環(huán)境污染，這些污染來自大氣（尤其是空氣中所含溶于水中）、取樣管路長期運(yùn)行的沉積物（氧化鐵和其他金屬腐蝕產(chǎn)物以及灰塵顆粒）、高電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液污染、不正確的取樣系統(tǒng)以及參比電極滲出液。

解決方法是在測量池前加裝專用濾芯，并定期更換，避免水樣管路中的沉積物污染電極。定期檢查水樣管路，比如有可能老化會(huì)破裂的浮子流量計(jì)部分，緊固有可能松動(dòng)漏氣的金屬取樣管接頭部分。

3.2 流動(dòng)電位

玻璃電極的電位與水樣中的氫離子活度的對數(shù)成比例，反映水樣的真實(shí)pH值。而低電導(dǎo)率水樣在流動(dòng)過程中，額外產(chǎn)生的變化電位，該點(diǎn)位疊加到玻璃電極上，使玻璃電極的電位發(fā)生變化而造成pH的測量誤差，并且該誤差變化不定。

解決方法是使用導(dǎo)電的流通池、對稱PH復(fù)合電極和減少電極表面流速來減少流動(dòng)電位對電導(dǎo)率水樣pH在線測量的影響。

3.3 液接電位

液接電位在低電導(dǎo)率水樣中最為明顯，是參比電極的電位發(fā)生變化，從而改變了玻璃電極和參比電極的電位差，造成pH測量誤差。

解決方法是在pH儀表整機(jī)校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)保證液接電位的穩(wěn)定。在低電導(dǎo)率水樣中進(jìn)行在線校準(zhǔn)，或使用與被測水樣電導(dǎo)率相近的標(biāo)準(zhǔn)水樣進(jìn)行校準(zhǔn)。

3.4 溫度

在測量低電導(dǎo)率水樣pH時(shí)，流動(dòng)水樣的溫度變化，以及補(bǔ)償?shù)?5℃所用的溫度補(bǔ)償系數(shù)，對pH測量的準(zhǔn)確性有較大的影響。

解決方法是儀表自動(dòng)溫度補(bǔ)償，因?yàn)橄禂?shù)F/（2.3RT）和參比電極的電極電位受溫度的影響是成規(guī)律性的變化，這樣就可以通過儀表的溫度補(bǔ)償校正加以消除。

添加系統(tǒng)水樣恒溫裝置，隨時(shí)保持水樣溫度在25℃±1℃范圍內(nèi)。水樣的離子平衡雖然和溫度的變化有關(guān)，但是和水中不同物質(zhì)的離子組成也有變化，且復(fù)雜無規(guī)律。對水樣本身pH受溫度變化的影響無法進(jìn)行補(bǔ)償和消除，而我們的自己水汽指標(biāo)是25℃時(shí)的pH值，所以解決第三種溫度的影響的措施就是嚴(yán)格控制水樣的25℃±1℃范圍內(nèi)。

3.5 流速

應(yīng)控制流經(jīng)pH測量流通池的水樣流速在一定范圍內(nèi)，才能使測量結(jié)果穩(wěn)定準(zhǔn)確。解決方法是增加浮子流量計(jì)，并定期檢查更換。

結(jié)語

綜上，pH作為汽水指標(biāo)的核心參數(shù)之一，pH的準(zhǔn)確控制和機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性息息相關(guān)。這要求我們熱控人員具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，以達(dá)到針對pH儀表的檢測能從從整個(gè)測量系統(tǒng)上全面的分析和檢測。

[1]高大明,谷俊杰,楊建蒙.火電機(jī)組輔助汽水系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性矩陣分析方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2009（11）.

[2]郭民臣,魏楠.電廠熱力系統(tǒng)矩陣熱平衡方程式及其應(yīng)用[J].動(dòng)力工程.2002（02）.

[3]陳海平,劉吉臻,張春發(fā),石維柱. 火電機(jī)組輔助汽水系統(tǒng)定量分析的通用模型[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2005（12）.