在線pH分析儀在電廠水測量現狀及針對措施

摘 要：以型號為FLXA-21的在線pH分析儀為主要研究對象，介紹了在線pH分析儀的測量原理，并依據我廠的使用經驗，分析了pH在線分析儀表測量現狀并提出了針對措施。

關鍵詞：在線pH分析儀;測量原理;現狀分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.037

1 重要意義

連續準確的測量、控制發電廠水汽系統pH值，是控制水汽系統金屬腐蝕的主要手段之一。但是對于給水、凝結水和蒸汽等純度較高的水樣，準確測量其pH值存在許多特殊的干擾問題，導致許多電廠的實際測量值誤差較大，造成水汽系統的腐蝕。

火力發電機組水汽系統的水質純度很高，一般不允許添加緩蝕劑，主要靠加氨調節水的pH值，輔助加少量的除氧劑（如聯胺）或加氧處理，以達到防止水汽系統金屬腐蝕的目的。為了防止水汽系統鋼和銅的腐蝕，一般要求將水的pH值控制在嚴格的范圍內，而嚴格控制pH值的前提是準確測量水樣的pH值。

2 電位分析法pH測量原理

pH測量中電位分析法是利用電極電位和溶液活度和濃度之間的關系來測定被測物質活度或濃度的一種電化學分析方法。它是以測量電池的電動勢為基礎的。電位分析法是研究和討論電極電位與被測物質活度或濃度之間變化關系的一種定量方法。它通過測量電池的電動勢來確定指示電極的電位，然后根據能特斯方程由所測的電極電位轉換成被測離子活度。

在線PH分析儀為高智能化在線連續監測儀，由檢測電極和變送器兩部分組成（見圖1）。檢測熱電廠爐水爐給水需配KCI填充型電極，以滿足純水工況需要。檢測電極部分輸出的都是標準的毫伏電壓信號和溫度信號，變送器接收的也是標準的毫伏電壓信號和溫度信號，因此目前市面不同品牌的檢測電極和變送器信號都可以互換通用。

KCI填充型pH電極測量原理。 KC1填充型pH電極由玻璃電極和參考電極組成，玻璃電極內有混合磷酸鹽緩沖溶液，外側是一種特殊的玻璃膜，可以與溶液中的氫離子進行離子交換反應。參比電極內填充KC1飽和溶液，參比電極根部有一針形小孔，用來連續添加飽和KC1溶液。當電極放置測定液中，玻璃電極上的膜與溶液中的氫離子進行離子交換反應，而參比電極中正負離子均勻分布，從而在玻璃電極和參比電極間產生直流微電勢，一般輸出直流毫伏信號。

3 橫河在線pH分析儀簡介

電廠的爐水和爐給水屬于超純水，電導率非常低，考慮到測量的實際工況目前我廠采用的是日本橫河儀表公司的FLXA21型二次表，橫河的KC1填充型pH電極。

橫河FLXA21為兩線制變送器，是橫河最新推出的一款變送器，以替代舊SC202等老型號變送器。FLXA21采用插卡式模塊化設計可測量-2～16pH值，-1500～1500mV的ORP值，0～100rH值，-30

～140℃（Pt1000）的可測溫度;雙傳感器測量數據計算，雙傳感器的冗余測量系統;觸摸屏設計，方便操作;并且能夠在線檢查顯示傳感器狀態;支持HART通信;有多種標定方式，方便與測量電極進行匹配。

橫河的KC1填充型pH電極配上純水和超純水電極，可適用于電導率小于3μs/cm的水質（如爐水，爐給水、飽和蒸汽、凝結水等）的pH值測量。

4 測量現狀分析及針對措施

純水和超純水溶液的pH測量是一個比較復雜的問題，多年的現場應用情況證明：影響在線pH分析儀測量準確性的因素為靜電荷、液接電位、溫度，以及玻璃電極質量、電極響應時間、電極表面被污染的情況、電極使用時間、接地情況、外界干擾等多種因素。在實際應用中想得到理想的測量結果需特別注意以下幾個方面并采用針對性措施。

（1）對pH流通池的要求。pH流通池不能使用不同金屬，以防止這些金屬間發生電偶腐蝕，電偶腐蝕會在水樣中產生電位梯度，造成明顯的pH測量誤差。pH流通池、連接管宜采用不銹鋼（首選316不銹鋼，也可采用電解拋光的304不銹鋼），并且整個系統應接地良好，消除靜電影響。同時要求整個測量系統有良好的密封性和屏蔽性，以減少電磁干擾并防止空氣漏入水中，造成測量誤差。

（2）對pH測量電極的要求。選擇適合于低電導率水中長期使用的pH玻璃電極，防止在低電導率的水中發生玻璃膜降解，并且玻璃電極和參比電極應該定期更換。超純水測量不能使用復合電極，復合電極不具備在超純水測量的條件。

（3）對變送器的要求。變送器需有溫度補償電路，以消除溫度變化帶來的誤差。并且有單獨的溶液地連接端，以消除地回路的影響。提供多種校驗功能，可以對電極進行校驗匹配。

（4）KC1飽和溶液對測量的影響。由于環境溫度的變化，配置好的KC1飽和溶液在低溫時產生KC1晶體，這樣就會堵塞KC1飽和溶液通道;在參考電極根部由于介質溫度的變化，KC1晶體也會堵塞根部通道，需要定期清洗才能正常測量。

（5）污染的影響。進行pH測量的時候，高純度、低電導率水樣特別容易受到污染，這些污染來自大氣（尤其是二氧化碳），取樣管路沉淀物、高電導率的標準緩沖液，不正確的取樣系統以及參比電極滲出的內充KCL電解液。

（6）流速和壓力的影響。應控制流經流通池的水樣流速在一定范圍內，低電導率水pH測量的電位輸出會隨水樣流速的變化而發生變化，因此在低電導率水中在線測量pH值時，應保證水樣流速恒定。

5 結束語

在我廠對汽水在線分析裝置進行改造后，經過一段時間的使用證明，橫河FLXA21型在線pH分析儀運行相對平穩，人工取樣頻次也由原來的兩小時一次改為現在的四小時分析一次，減輕了運行人員的工作，保證了水質的合格率，對我廠的安全經濟運行和節能降耗具有重要的意義。

參考文獻：

[1]西安熱工研究院有限公司.電廠化學儀表培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2017：28-49.

作者簡介：屈剛（1985-），男，山東淄博人，本科，中級工程師，研究方向：自動化控制。