山西漳电同华发电有限公司 山西原平 034114
摘要：超临界、超超临界机组对水汽质品质要求极高，一旦指标出现问题极易出现严重的腐蚀、积盐和结垢等现象，不利于机组的长期稳定发展。因此对水汽品质的准确监测必不可少。当在线仪表显示值超过允许值时，快速准确的分析出是仪表测量问题还是水质问题，不仅可以迅速采取措施改善水质，而且还可以避免测量不准确等非水质问题，减少不必要的操作。本文主要从维护方角度出发，提出了在线氧表测量值出现问题时，快速分析仪表测量问题或水质问题的方法，着重阐述了溶解氧仪表故障的排查和解决方法，便于维护方维护，同时有利于电厂安全高效发展。
关键词：溶解氧；电极；KCL；氧膜
一、研究背景及分析
山西漳电同华发电有限公司总装机容量为2×660MW，大容量高参数机组对水汽品质要求极高，如果炉水溶氧含量超标，在高温高压条件下极易严重腐蚀锅炉管壁和汽轮机，缩短重要设备的使用寿命，不利于机组长期安全稳定发展。在日常维护中，有时会出现水质没有问题而测量值不符合规定范围的情况，如果能够迅速准确的判断出故障点所在，不仅避免了不必要的操作，还能够更好的维护仪表。
二、溶氧电极测量原理
同华发电有限公司采用罗斯蒙特公司生产的1056型号的在线溶氧电极，其组成结构如图2-1。
图2-1罗斯蒙特1056型溶氧电极结构图
该溶氧电极是扩散型溶解氧传感器，其结构原理图如图2-2。它由两个与内置电解质相接触的金属电极及疏水透气膜构成。这种膜允许氧气和其他气体透过，而不使水和其他溶解性物质通过。传感器的阴极由贵金属金构成，阳极由银构成。[1]
当电极间加直流极化电压V，氧通过膜连续扩散，扩散通过膜的氧立即在金电极表面还原，电流正比于扩散到阴极的氧的速率。银电极氧化：[1]
还原反应：O2+4H＋+4e-=2H2O
氧化反应：4Ag+4Cl-=4AgCl↓+4e-
三、重要指标范围
该厂对溶氧的指标要求为凝泵出口、除氧器入口溶氧小于100μg/L；除氧器入口、省煤器入口溶氧小于7μg/L；环境温度要求10~40℃；湿度40%RH~85%RH；新溶氧电极在无风条件下对空标定，数值范围在8.2~8.4PPM之间；对样水流速的要求为200~350mL/min；从高温高压架上取得的样水冷却后进入恒温装置，保证流经仪表的水温在（25±1）℃的范围内。在恒温装置前，装有可靠的电磁阀，若水温高于50℃，则自动截断水源，防止温度过高损伤仪表。
四、在线溶氧异常分析
在线仪表测量出的溶氧量是一定时间的过程状态值，一般升降都会是一段时间的一个过程，当测量值出现较大幅度的突变时，往往是仪表或者系统出现了问题，以下是对常见溶氧异常问题进行的分析总结。
1、缺少电解质饱和氯化钾
某日，溶氧仪表出现以下症状，除氧器入口溶氧测量值徘徊在100μg/L，测量值缓慢下降至60μg/L左右，一瞬间降至1.04μg/L左右并长期保持，除氧器出口溶氧并未有明显变化，如图4-1。从流通池中取出电极对空标定，显示8.4PPM为正常值。经分析，氧表内电解质消耗完，重新加入饱和KCL后，放入流通池，氧表正常显示。
图4-1 无KCL影响下溶氧测量值趋势图
2、系统存在漏点
在某次机组检修后，凝泵出口和除氧器入口溶氧出现异常情况，机组平稳运行时氧表显示正常，无较大波动，但机组快速升降负荷时，凝泵出口和除氧器入口溶氧测量值迅速升高，且降负荷时测的溶氧量更高，如图4-2。经分析，系统应在凝泵处存在漏氧点，在升降负荷时，凝泵快速加大或减小出力，造成漏氧增多，且降负荷时，水量迅速减少，水压降低，无形中增加了漏入系统中的空气。
在怀疑系统存在漏点后，可以使用流路泄露附加误差校验法进行校验，如果流路泄露附加误差大于1%，则系统漏氧。调节浮子流量计，使样水流量稳定在流量范围下线限，稳定后记录氧表读数Cxo。将水样流速提升50%，稳定后记录氧表读数Cxl。流路泄露附加误差的计算方式见式（1）。[2]
式中：
δL——流路泄露附加误差，%；
Cxo——低流速时被检表溶氧读数，μg/L；
Cxl——高流速时被检表溶氧读数，μg/L。
图4-2 系统有漏点工况下的溶氧测量值趋势图
3、电极探头脏
在更换缠绕滤芯时，出现过以下情况，更换缠绕滤芯前，省煤器入口溶氧测量值较为准确，且在一天范围内测量值缓慢下降，更换完滤芯后，测量值迅速下降至4.6左右后迅速升高，超出允许范围较长时间。从流通池中取出电极，发现电极测量端表面附着红褐色铁锈，更换的缠绕滤芯将空气带入系统中，使测量值偏高，由于电极测量端附着铁锈，使得电极反应慢，影响电极正常测量。将铁锈擦净后，放入流通池，一段时间后仪表显示正常。
图4-3 探头脏更换滤芯时溶氧测量值趋势图
4、其他情况
若氧膜破裂，使电极中电解质KCL随样水流走，会出现上述1的情形。有些氧膜破损只是一个小点或者边缘破损，不易察觉，这时可将电极装满电解质，将氧膜擦净后扣在电极上，
使电极朝下，轻微上下活动氧膜，若氧膜外层处有小水珠，则氧膜破损，需更换新的氧膜。
有一种情况会让人误以为测量不准确：除氧器出口溶氧长时间显示小于1μg/L。这个是有可能实现的。在水质较好工况稳定且机组无漏点的情况下，冲转完的蒸汽凝结成水时，其本身溶氧含量就低，经过凝泵出口和除氧器入口的水其含氧量有时仅10μg/L左右，这时水在除氧器内部通过高速高压的蒸汽加热除氧，出来的水含氧量小于1是完全可以实现的。
同一台机组的氧表是具有参考性的，比如凝结水泵出口溶氧和除氧器入口溶氧可以互为参考，除氧器出口溶氧和省煤器入口溶氧可以互为参考，但有一点要注意，工况不同，机组产生氧气和消耗氧气的情况也是不一样的，因此，互为参考的两个测量值之间没有严格意义的逻辑关系。
五、总结
溶解氧对高负荷机组的影响是巨大的，我们必须加以重视。当在线仪表显示溶氧值出现问题时，我们可以通过查看历史趋势、对比其他溶氧等方法快速判断出是真实水质问题还是仪表故障问题，避免水质不好给机组运行留下安全隐患，利于机组长期稳定运行。以上对溶氧的分析还可以有效缩短维护人员维护时间，节省人力物力，利于电厂安全高效发展。
参考文献：
[1] 曹杰玉、和志宇. 发电厂水汽系统溶解氧的在线测量[J]. 《热力发电》 , 2005 , 34 (5) :47-50.
[2] 677-2009，发电厂在线化学仪表检验规程[S].
论文作者:熊璧君
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/14
标签：电极论文; 测量论文; 在线论文; 机组论文; 仪表论文; 水质论文; 入口论文; 《基层建设》2017年第29期论文;