周根來，王清華，李新亮

(1. 華電水務工程有限公司，北京 100160；2. 華電水務膜分離科技(天津)有限公司，天津 301700)

電廠機組循環(huán)汽水分析儀表配置通常依據DL/T 5068—2014《火力發(fā)電廠化學設計規(guī)范》[1]。每個監(jiān)測點的儀表配置涉及許多類型的儀表，鍋爐補給水及機組循環(huán)汽水監(jiān)測原理如圖1所示。其中，凝結水泵出口、凝結水精處理出口、母管和除氧器入口、省煤器入口、汽包下部(爐水)、主蒸汽管、發(fā)電機冷卻水入口、除鹽水泵出口母管需要測量氫電導率、比電導率、pH值。

1 常規(guī)配置

按照傳統(tǒng)配置，凝結水泵出口、凝結水精處理出口及母管和除氧器入口、省煤器入口、汽包下部(爐水)、主蒸汽管、發(fā)電機冷卻水入口、除鹽水泵出口母管監(jiān)測點位置需要安裝氫電導率表、比電導率表、pH計。測量氫電導率的樹脂柱每隔1～2周失效需要再生，再生強酸處理易引發(fā)操作風險，新樹脂或再生樹脂需長時間沖洗才能恢復正常測量。

圖1 鍋爐補給水及機組循環(huán)汽水監(jiān)測原理示意

再生效率不同，氫電導率、比電導率、pH值會發(fā)生偏差；樹脂更換或再生期間，氫電導率、比電導率、pH數據出現(xiàn)暫時性丟失；工程師每月消耗大量時間維護更換樹脂，每年還需要更換電極，維護成本較高。SWAN公司推出了氫電導表、比電導表、pH計三合一的Monitor AMI CACE分析儀。

2 產品描述

Monitor AMI CACE分析儀能自動、連續(xù)測量經過陽離子交換樹脂之前的比電導率與氫電導率，根據上述電導率差值計算出樣水的pH值。

該分析儀有2個樣水流通池、2個電導率電極和電除鹽模塊(EDI)，安裝簡單，將精準測量與EDI樹脂自動再生整合在1塊儀表內，不需要頻繁更換樹脂柱，大幅降低了儀表運行和維護成本，強化了電導率監(jiān)測，可同時測量比電導率、氫電導率并計算出pH值，儀表自帶離子交換樹脂，樹脂失效時會發(fā)出報警信號，提醒技術人員更換。該分析儀可實現(xiàn)連續(xù)、不間斷地分析數據。

3 測量原理

電解質溶液中兩電極之間加上一定電壓會產生一個電場，迫使帶電離子移動，帶正電的陽離子朝負極(陰極)移動，帶負電的陰離子朝正極(陽極)移動，這些離子通過在電極上得到或失去電子進行放電，因此在整個循環(huán)中形成電流。根據歐姆定律I=V/R，通過電流計算出電流回路電阻，即電解液的電阻，其電導為電阻的倒數。

樣水通過進水口進入流通池模塊。在第一個電極處測量出樣水的比電導率。再通過控制流量的毛細水管，穿過含有陽離子交換樹脂的樣水室，在第二個電極測量出氫電導率，通過集成電極內部的溫度電極測量出溫度值。

在正極產生的氫離子朝負極移動，氫離子透過膜片后，被樣水中的陽離子交換樹脂吸收，被樹脂吸收的雜質陽離子被釋放出來，并向負極移動。在負極這些陽離子溶解到樣水中，然后被沖出EDI模塊。上述過程保證了樹脂可以連續(xù)不斷的再生。

4 規(guī)格參數

該分析儀可連續(xù)準確測量比電導率，氫電導率，樣水溫度及流量，計算樣水的pH值以及給水、蒸汽和凝結水中的堿化試劑質量分數，同時可在屏幕顯示各項測量值。

電導率能自動切換量程，測量范圍： 0.055～1 000 μs/cm，pH值計算范圍： 7.5～11.5，堿化試劑質量分數計算范圍： 氨10-8～10-5。

溫度補償精確，電池常數精確到小數點后5位數。儀表顯示的電導率值是溫度補償到25 ℃時的測量值。具有定時自動零點校準功能。比電導率可根據不同的樣水介質選擇對應的非線性溫度補償模式，氫電導率預設為強酸型溫度補償模式。

該分析儀標準配置2路模擬信號輸出(0/4～20 mA)，可選配第三路模擬信號及總線通信模塊Profibus/Modebus/HART。

5 優(yōu) 點

該分析儀具有以下優(yōu)點。

1)提高電導率監(jiān)測系統(tǒng)的投運時長，降低維護成本和運行費用。

2)該分析儀可免樹脂更換和沖洗，避免了樹脂再生處理工作及其造成的樹脂浪費。EDI模塊可自動狀態(tài)監(jiān)測和自動除氣。

3)PEDI模塊免除了儀表的停運和維護時間，提供持續(xù)、不間斷、重現(xiàn)性高的監(jiān)測數據，一體化的樣水流量和溫度監(jiān)測等數據。

4)利用PEDI模塊測量經過陽離子交換前后的電導率，與傳統(tǒng)陽離子交換樹脂柱相比反應更換，大幅縮短響應時間，至少提前6 min，與參比儀表測量的氫電導率對比如圖2所示，保證了測量值精準可靠。

5)溫度波動不影響測量值，詳見圖3所示。

圖2 AMI CACE分析儀與參比儀表測得的氫電導率對比示意

6)人性化、一體化和整體性的設計。該分析儀整體化安裝，設計了應用導向的用戶界面，以用戶需求為導向，菜單根據工作流程設置，配備分級報警機制，方便用戶操作。方便用戶和集成商快速、簡便集成，所有部件清晰可視，便于儀表維護。

圖3 AMI CACE分析儀受溫度影響的波動示意

6 結束語

Monitor AMI CACE分析儀采用人性化、一體化和整體性的設計，分析系統(tǒng)整體安裝在一體化不銹鋼面板上，用戶界面以用戶需求為導向，菜單根據工作流程設置，配備分級報警機制，方便用戶和集成商快速、簡便集成，帶給用戶更加安心、放心的“精準分析”。所有部件清晰可視，便于儀表維護和服務。該分析儀延長了電導率監(jiān)測系統(tǒng)的使用壽命，降低了維護成本和運行費用。