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

一個氫離子選擇性電極和一個參比電極同時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)生一個電動勢，這個電動勢羽絨業(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：參比電極會產(chǎn)生一個恒定電位，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)兩個相界面之間建立起一個相對穩(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，即測量電池的電動勢。

變送器：其作用是監(jiān)測測量電池的電動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，比如有可能老化會破裂的浮子流量計(jì)部分，緊固有可能松動漏氣的金屬取樣管接頭部分。

3.2 流動電位

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，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，流動水樣的溫度變化，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，以達(dá)到針對pH儀表的檢測能從從整個測量系統(tǒng)上全面的分析和檢測。

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