某電廠在線pH表測量異常診斷及處理

李玉楠

（中國大唐集團科學技術研究院有限公司 華東電力試驗研究院，合肥 230001）

0 引言

某電廠出現給水在線pH 表測量值偏低問題。給水在線儀表測量pH 值為9.14，實驗室儀表測量pH 值為9.61，兩者測量值偏差高達0.47，為了同時防止水汽系統鋼和銅的腐蝕，一般要求將水的pH 值嚴格控制在規定的范圍內，否則將發生腐蝕。

核心化學儀表測量數據出現嚴重偏差將會影響化學監督準確性，使得水汽品質惡化問題得不到及時發現。對于有銅合金的水汽系統，要求將水樣的pH 值控制在8.8 ～9.3。如果測量出現誤差，實際水樣的pH 值超過9.3，而測量值小于9.3，長期運行下去，會造成銅加熱器（如銅制低壓加熱器、軸封加熱器）和凝汽器銅管腐蝕溶解，其腐蝕產物進入鍋爐會加劇水冷壁的沉積和腐蝕；腐蝕產物進入蒸汽系統會加劇汽輪機的積鹽，造成汽輪機出力和效率的降低。pH 值過高還會造成凝汽器空抽區附近銅管的氨腐蝕，使凝汽器發生泄漏。反之，如果實際水樣的pH 值小于8.8，而測量值大于8.8，就會加劇給水系統鋼設備和管道的腐蝕溶解，其腐蝕產物進入鍋爐會加劇水冷壁的沉積和腐蝕，并可能造成流動加速腐蝕（FAC），使管道損壞，甚至出現嚴重事故[1]。

表1 在線pH表校驗情況Table 1 Online pH meter calibration

1 現場故障查明

給水在線pH 表計測量值異常，可能為在線儀表測量出現誤差，或給水水質控制出現問題。因此，為查明機組給水pH 異常原因，使用pH 標準表對在線pH 表計進行工作誤差校驗。采用水樣流動檢驗法對給水在線pH 表進行整機工作誤差校驗。電廠在線pH 表校驗情況見表1。從表1 可以看出，給水在線pH 表的整機工作誤差在-0.49，超過DL/T 677-2018《發電廠在線化學儀表檢驗規程》中規定±0.05 的工作誤差范圍。

從表1 中還可以看出，手工取樣進行實驗室分析測量的pH 值與標準pH 表的測量結果基本一致，誤差為-0.02。通過對給水在線pH 表校驗，可以確定給水pH 值偏低問題是由于儀表測量出現偏差導致的，真實給水pH 值在規程要求范圍內。

2 異常原因診斷及處理

通過使用標準pH 表進行工作誤差校驗，發現該機組給水真實pH 值合格，而在線pH 測量出現了嚴重的偏差。一般在線pH 測量的受液接電位、溫度補償等純水中特有的干擾因素和地回路、靜電荷等在線特有干擾因素的影響，會產生較大誤差[1]。

2.1 溫度對在線pH表測量的影響

離子平衡常數Kt 是隨溫度而變化的，并且對于不同電離平衡，標準狀態下電離反應的焓變量的大小和正負不同。因此，溫度對Kt 的影響程度也不同，可能隨溫度增加而增加，也可能隨溫度增加而減少。

溫度變化引起離子平衡常數Kt 變化，必然引起電離平衡反應中H+或OH-濃度的變化，從而引起水的pH 值變化。而這種變化是隨水中不同物質組成而變化的，是無法確定和進行溫度補償的。解決溫度對pH 值測量影響的措施是嚴格控制測量水樣的溫度在25℃±1℃。

經檢查，現場恒溫裝置運行正常，水樣溫度控制在25℃±1℃，所以可以排除溫度對pH 值測量的影響。

2.2 電極運行情況對在線pH表測量的影響

給水在線測量所用pH 測量儀的準確校正一般采取兩點法，即先在pH 值為6.86 的標準溶液中校正，然后在pH值為9.18 的標準溶液中進行第二點校正。在進行兩點校正時，應特別注意電極響應時間快慢的影響。

表2 不同流量條件下在線pH表測量情況Table 2 Measurement of online pH meter under different flow conditions

氫離子選擇性玻璃電極放入一定pH 值的標準溶液中，電位穩定后相應有一定的電極電位值，但這個電極電位值不是立即達到的，而是經過一定的時間以后逐漸達到的。從電極放入一定pH 值的標準溶液中到電位達到穩定值所用的時間，稱為電極響應時間。校準時要注意電極的響應時間，如果電極響應時間過長，應該等待足夠時間再進行第二點校準，或者對電極進行活化處理。

分別采用pH 為6.86 和9.18 的標準溶液對該機組給水在線pH 表電極進行校準，pH 電極百分理論斜率PTS 在90.85 ～92.01 之間，符合DL/T 677-2018《發電廠在線化學儀表檢驗規程》[2]中百分理論斜率值不得小于90 的規定，排除了pH 電極性能對在線pH 表測量的影響。

2.3 流通池材質對在線pH表測量的影響

經現場檢查，該機組在線pH 表流通池均為塑料材質。對于動態測量的純水，水樣導電性不佳，水樣流動與電極表面以及流通池內壁摩擦類似于絕緣體之間的摩擦，可產生靜電荷，使玻璃電極電位Eb和參比電極電位Ec均發生變化。由于靜電荷的作用，在測量電池中產生與測量水樣pH 值無關的ΔEr，ΔEr被疊加到測量信號上，造成pH 值測量誤差。在25℃時，這種靜電荷產生的電位差每變化5.916mV，pH 值就會有0.1 的誤差。在實際運行中，有時靜電荷造成的電位差可達幾十毫伏，由此造成嚴重的pH值測量誤差。表2 為調節流量時在線pH 表測量變化情況。從表2 中可以看出，隨著流量變大，水樣與流通池內壁摩擦增強，在線pH 表測量結果均出現了下降情況，其中凝結水pH 值下降最大，達到了0.07pH，這說明了流通池材質是造成在線pH 表測量值偏低的原因之一。

表3 為選用不銹鋼流通池不接地條件下在線pH 表的測量情況。從表3 中可以看出，當采用不銹鋼流通池后，在線pH 測量值與采用塑料流通池時的測量值有所增大，數據偏差達到了0.19pH。說明采用不銹鋼流通池后，水樣與流通池內壁摩擦產生的靜電荷減少，其對在線pH 表測量準確性的影響也隨之減小。

2.4 流通池接地對在線pH表測量的影響

該機組在線pH 表流通池均未設置接地。流通池不接地可能造成二次儀表跟測量電極之間存在地回路，造成測量誤差，而且由于取樣架位于廠房內，很容易受到空間的電磁干擾，流通池接地后可以有效減少這種干擾對測量的影響。

表3 不同流通池、不接地條件下在線pH表測量情況Table 3 Measurement of online pH meter under different flow cells and ungrounded conditions

采用不銹鋼流通池在不接地情況下進行pH 值的在線測量，隨后將不銹鋼流通池接地，進行pH 值的在線測量，測量對比結果見表4。從表4 可以看出，對于不銹鋼流通池，在接地情況下測量的數據跟標準pH 表測量的pH 值基本一致，整機工作誤差在-0.02 ～0.01 之間，滿足DL/T 677-2018《發電廠在線化學儀表檢驗規程》的要求，這說明流通池接地問題是造成在線pH 表測量偏低的主要原因。

3 結束語

1）該機組給水真實pH 值為9.63，符合規程對給水水質控制要求。

2）通過對恒溫裝置檢查以及電極校準，排除了溫度以及電極性能對在線儀表測量準確性的影響。建議定期對pH電極進行校準，發現問題及時處理。

表4 流通池接地對比測量情況Table 4 Comparison of flow cell grounding measurement

3）水樣與流通池內壁摩擦產生的靜電荷是造成在線pH 測量偏低的原因之一。給水pH 值測量偏差達到了-0.19pH，占整體工作誤差的35.85%。

4）該機組流通池接地問題是導致在線pH 表測量偏低的主要原因。給水pH 值測量偏差達到了-0.34pH，占整體工作誤差的64.15%。