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火电厂在线化学仪表误差原因分析及改进措施王刚

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：王刚

[导读] 摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火电厂建设越来越多。

        四川中电福溪电力开发有限公司四川宜宾 645154
        摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，火电厂建设越来越多。在线化学分析仪表作为发电厂水汽品质监测的重要工具，其测量准确性、可靠性尤为重要。文章从日常维护、大修工作、机组启停机三种情况下发电厂五大类常规在线化学分析仪表维护工作内容做了总结，希望能通过良好的维护保证仪表测量的准确性、可靠性，从而为水汽品质监测提供重要数据依据。
        关键词：在线仪表；日常维护；定期工作
        引言
        在火力发电厂中，水汽品质恶化对热力设备的影响是长期慢性的，一般不会造成短期事故，但长期积累后会造成设备异常或爆管。因此，需要使用在线化学仪表对水汽品质进行连续监测。在线化学仪表是火电厂监督热力设备水汽系统的“眼睛”，能够长期连续监控水质，反映设备的运行状况，常用的几种仪表是在线电导率表、pH表、钠表、溶解氧表。实际生产中，上述几种在线化学仪表容易出现较大误差，导致对热力设备水汽系统的化学监督不到位，若长期运行不仅造成汽轮机积盐和锅炉管内壁结垢降低效率，还会造成热力设备腐蚀影响机组安全。
        1在线化学仪表测量误差分析
        1.1在线化学仪表本身的误差来源
        数字在线化学仪表把各种被测物理量（电量或非电量）通过变换器转换成相应频率或脉冲数，实现数字化测量。常用在线化学仪表在电路结构上均包括模拟电路和数字电路两部分。在数字电路部分，由于广泛采用高精度与高稳定性的石英晶体振荡器，电路的准确度和稳定度可达10-7以上的数量等级，由数字电路产生的测量误差可以忽略不计。但在模拟电路部分，输入电路中的衰减器存在分压系数误差、转换开关存在电阻误差、放大器存在的零漂与传递系数误差、A/D变换过程中存在的量化误差、基准电压源存在的标准电压误差、测量系统中各种非线性器件导致的非线性误差、刻度系数误差、零位误差以及测量条件导致的附加误差等。
        1.2影响在线pH表测量准确性误差来源
        换流阀冷却水系统在线pH表常见的误差来源有静电荷、流动电位、地回路和测量系统污染等在线干扰因素产生的误差，以及液接电位、电极校正误差和温度补偿等纯水因素产生的误差。国内原有的pH表检验标准和方法只能进行离线检验和标准缓冲溶液法检验（非纯水条件），不能检验“在线”和“纯水”干扰因素下实际测量误差。
        1.3几种误差的处置
        随机误差主要是由互不相关的因素共同作用导致测量观测值与真值存在差异导致的。例如，测量仪器内部元器件的噪声、温度、电源电压的无规则波动、电磁干扰以及测量人员人为因素等多种互不相关的因素作用，导致了重复性观测中测量值的分散性。因此，随机误差既不能修正又不能消除，一般只能采用增加测量次数，利用数理统计的方法来加以限制和减小。在大多数情况下，随机误差接近正态分布。系统误差的产生原因很多，通常是由于测量设备本身存在的缺陷、测量环境条件达不到规定要求、测量方法存在不足以及测量人员的不规范操作等原因引起。系统误差可利用校准、比对的方法以及采用零示法、替代法、交换法等典型技术来减小系统误差造成的影响。但由于系统误差及其原因难以完全掌控，即使利用修正值对测量结果进行修正，也不可能完全消除系统误差。因此，在进行不确定度评定时，修正值存在的不确定度应作为不确定度分析中的一个分量进行考量。粗大误差是在实际测量中，测量方法错误、测量操作失误、测量仪器缺陷以及测量条件突然变化等原因产生。对于测量过程和可疑数据进行分析，给定一置信概率，确定相应的置信区间，凡超过置信区间的误差我们就可认定为粗大误差。常用的方法有莱特检验法（当测量次数大于10时适用）和格拉布斯检验法。在进行数据处理时，应当将粗大误差导致的异常值从测量数据中剔除掉，保证测量结果的准确度。

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        2在线化学仪表误差改进建议
        2.1电导率表误差原因分析及建议
        一是未正确设置电极常数。电极常数是电导电极间距与其有效面积之比，它对仪表显示数值有较大影响，通常情况下不需要调整，但在多数电厂发现电导率表表头中设置的电极常数与电极自带常数不一致，调整后仪表可恢复合格。二是氢电导率表树脂失效。树脂失效后水中大部分离子无法被吸附，导致电导率表测量不准确。三是氢电导率表树脂再生度低。8家电厂均采用浸泡法对树脂进行再生，该方法会导致树脂再生度低，当水样流经未完全再生的树脂时，部分阳离子与置换出的氢离子形成混合物，因水样中阳离子的极限摩尔电导率远小于氢离子极限摩尔电导率，将使得测量值出现较大误差。在维护中，对在线电导率表应首先检验电极常数设置是否正确，其次应定期更换树脂避免树脂失效造成仪表读数偏大，失效的树脂可采用流动再生法以提高其再生度。
        2.2测量不确定度评定方法
        标准不确定度是指用概率分布的标准偏差来表示不确定度。在实际测量中不确定度一般有多个分量，我们要对测量系统误差源进行分析，尽可能全面获取测量不确定度分量。在工程实践中对于标准不确定度常采取两种方法进行不确定度的评定。一类是通过统计方法（A类评定法）获得。即通过多次等精度测量，将多次测量获得的算术平均值作为测量结果，并计算相应的实验标准偏差得到测量结果的A类标准不确定度。另一类是当无法利用直接测量的数据通过统计方法确定不确定时，可采取历史测量数据（包括曾经保存的测量数据、设备技术说明书、历史检定数据）评定近似的方差、标准偏差和自由度，分析计算得到测量不确定度（B类评定法）。B类评定法取决于历史信息的可信度。不管用哪类评定法，最终的合成标准不确定度均由各不确定度分量合成，扩展不确定度则由合成标准不确定度与包含因子的乘积可得。不确定度分析计算方法可查阅相关文献。
        2.3对管理维护方面的建议
        电厂应提高对在线化学仪表的重视程度，一方面要分派足够的维护人员投入到在线化学仪表的日常维护中；另一方面应适当投入维护经费，用于采购在线化学仪表零部件，及时对故障仪表进行维护或更换。对于将仪表维护工作外委的电厂，也应加强对在线化学仪表的监督管理，避免维护人员责任心缺乏、维护不到位的现象发生。此外，电厂维护人员应定期参加内部交流培训，加强与兄弟单位同岗位人员的沟通，参加行业内相关培训，学习水汽品质相关知识以提升技术水平。
        结语
        综上所述，在线化学分析仪表使用过程中受干扰因素较多，比较容易出现故障，一旦出现故障切记要及时消除问题点，否则到后期问题会越来越多，最终导致仪表不可用。只要我们维护工作到位，可大大降低仪表的故障率，减轻自身工作量的同时，更好的为运行人员提供数据依据，保障机组的安全经济运行。
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