化学监督10在线监督与过程控制.pptx

第一节第一节 水汽化学品质在线监督水汽化学品质在线监督v一方面，大容量高参数机组对水汽质量提出了更高一方面，大容量高参数机组对水汽质量提出了更高的要求，必须配备精度更高的测试仪器仪表；的要求，必须配备精度更高的测试仪器仪表；v另一方面，为了在运行中能够正确、连续地监控系另一方面，为了在运行中能够正确、连续地监控系统中水汽质量，则主要依靠在线分析仪表；统中水汽质量，则主要依靠在线分析仪表；v水汽品质在线仪表监督及水处理过程在线监控，生水汽品质在线仪表监督及水处理过程在线监控，生产过程中故障的及早发现、水质运行工况的有效调产过程中故障的及早发现、水质运行工况的有效调整，为故障的追踪分析提供科学依据，增强了监测整，为故障的追踪分析提供科学依据，增强了监测数据的可靠性和水工况调节的及时、有效性。数据的可靠性和水工况调节的及时、有效性。v一、防城港电厂水汽在线仪表的配置防城港电厂水汽在线仪表的配置1.补给水处理配备的在线化学仪表补给水处理配备的在线化学仪表水样监测点水样监测点化学仪表化学仪表水样监测点水样监测点化学仪表化学仪表沉淀池出口沉淀池出口浊度仪浊度仪除盐水箱出口除盐水箱出口电导率表电导率表活性炭过滤器出口活性炭过滤器出口余氯分析仪余氯分析仪阳床再生酸喷射器出口阳床再生酸喷射器出口酸浓度计酸浓度计澄清池混凝区澄清池混凝区pHpH表表阴床再生碱喷射器出口阴床再生碱喷射器出口碱浓度计碱浓度计阳床出口阳床出口钠钠 表表混床再生酸喷射器出口混床再生酸喷射器出口酸浓度计酸浓度计阴床出口阴床出口电导表、硅表电导表、硅表混床再生碱喷射器出口混床再生碱喷射器出口碱浓度计碱浓度计混床出口混床出口电导表、硅表、电导表、硅表、pHpH表表中和池中和池pHpH表表2.热力设备水汽系统配备的在线化学仪表热力设备水汽系统配备的在线化学仪表水样监测点水样监测点化学仪表化学仪表水样监测点水样监测点化学仪表化学仪表凝结水泵出口凝结水泵出口氢导表、溶氧表、钠氢导表、溶氧表、钠表、表、pHpH表表再热蒸汽左右侧再热蒸汽左右侧氢导表氢导表除氧器入口除氧器入口氢导表、电导率表、氢导表、电导率表、溶氧表、溶氧表、pHpH表表高压加热器高压加热器电导率表电导率表除氧器出口除氧器出口溶氧表溶氧表发电机冷却水发电机冷却水pHpH表、电导率表表、电导率表省煤器入口省煤器入口氢导表、电导率表、氢导表、电导率表、溶氧表、溶氧表、pHpH表、硅表表、硅表取样冷却装置冷取样冷却装置冷却水却水/闭式冷却水闭式冷却水电导率表电导率表主蒸汽左侧主蒸汽左侧氢导表氢导表启动分离器排水启动分离器排水氢导表氢导表主蒸汽右侧主蒸汽右侧电导率表、钠表、溶电导率表、钠表、溶氧表、氧表、pHpH表、硅表表、硅表3.精处理系统配备的在线化学仪表精处理系统配备的在线化学仪表水样监测点水样监测点化学仪表化学仪表水样监测点水样监测点化学仪表化学仪表精处理出口精处理出口硅表、钠表、硅表、钠表、电导表、电导表、pH表表阴再生塔阴再生塔电导表电导表高速混床出高速混床出口口钠表、电导表、钠表、电导表、pH表表精处理再生酸精处理再生酸系统系统酸浓度分酸浓度分析仪析仪阳再生塔阳再生塔电导表电导表精处理再生碱精处理再生碱系统系统碱浓度分碱浓度分析仪析仪v二、常用在线化学仪表技术性能与使用要求二、常用在线化学仪表技术性能与使用要求v在电力系统生产现场的化学监督中，主要涉及到电在电力系统生产现场的化学监督中，主要涉及到电化学式和光学式在线化学仪表。化学式和光学式在线化学仪表。v最基本构成部分最基本构成部分:分析部分（传感器）、信号处理分析部分（传感器）、信号处理部分（变送器），显示部分（指示表和记录仪）。部分（变送器），显示部分（指示表和记录仪）。v在线分析仪表的辅助装置：取样装置、预处理装置、在线分析仪表的辅助装置：取样装置、预处理装置、恒温控制器等。辅助装置的性能直接影响仪表的运恒温控制器等。辅助装置的性能直接影响仪表的运行。行。v1.电导率表电导率表v电导率表由电导池（传感器）、变送器和显示器三电导率表由电导池（传感器）、变送器和显示器三部分组成。部分组成。v电导池的作用是把被测的电解质溶液的电导率转换电导池的作用是把被测的电解质溶液的电导率转换为易测量的电量为易测量的电量溶液的电导（或电阻）。溶液的电导（或电阻）。v变送器的作用是把传感器电阻信号转换成显示装置变送器的作用是把传感器电阻信号转换成显示装置所要求的信号形式。变送器常包括前置放大器、测所要求的信号形式。变送器常包括前置放大器、测量电路、放大器、信号转换部分、校正电路、模数量电路、放大器、信号转换部分、校正电路、模数转换等。转换等。v显示部分其主要作用是把传感器监测来的信号按被显示部分其主要作用是把传感器监测来的信号按被测参数数值显示出来。测参数数值显示出来。v(1).电导率表的技术性能要求：电导率表的技术性能要求：v测定纯水电导率，要防止水样被污染、密闭的测定纯水电导率，要防止水样被污染、密闭的流路防止空气中流路防止空气中CO2渗入。渗入。v电导池常数率的标定采用的标准电导池常数率的标定采用的标准KC1溶液的电溶液的电导率应尽可能接近被测水样的电导率。导率应尽可能接近被测水样的电导率。v国家标准规定以国家标准规定以25时水的电导率作为衡量水时水的电导率作为衡量水的质量指标。其他温度下测定的电导率，要予的质量指标。其他温度下测定的电导率，要予以温度补偿。以温度补偿。v对于纯水，用氢电导监测更灵敏。对于纯水，用氢电导监测更灵敏。v电导率表测量范围与准确度，应符合有关标准电导率表测量范围与准确度，应符合有关标准要求。要求。v(2)影响电导率测量的因素影响电导率测量的因素v.温度对溶液电导率的影响。表计测定的电导率都为温度对溶液电导率的影响。表计测定的电导率都为250C时的电导率，纯水电导率的校正近似公式：时的电导率，纯水电导率的校正近似公式：vt011(tt0)12(tt0)2 v工业在线电导率仪表通常在其测量电路中设置温度补偿电工业在线电导率仪表通常在其测量电路中设置温度补偿电路来消除温度的影响。路来消除温度的影响。v.电导池电极极化对电导率测量的影响。电导池电极极化对电导率测量的影响。v采用交流电源作为电导池的电源，可减小电极极化带来的采用交流电源作为电导池的电源，可减小电极极化带来的测量误差。测量误差。v.电极系统的电容对电导率测量的影响。电极系统的电容对电导率测量的影响。v增设电容补偿电路，以减少静电容、电解质电容和电缆增设电容补偿电路，以减少静电容、电解质电容和电缆分布电容的影响。某些在线电导仪中，因连接电导池和分布电容的影响。某些在线电导仪中，因连接电导池和变送器的电缆较长。所以较少采用高频电源。变送器的电缆较长。所以较少采用高频电源。v.一些可溶性气体对溶液电导率的影响。一些可溶性气体对溶液电导率的影响。v氨气溶于水成为弱碱溶液，二氧化碳溶于水成经弱酸溶氨气溶于水成为弱碱溶液，二氧化碳溶于水成经弱酸溶液，这就增强了溶液的导电能力，使溶液的导电度增加。液，这就增强了溶液的导电能力，使溶液的导电度增加。因此在测量锅炉给水和凝结水导电度时，必需通过加装因此在测量锅炉给水和凝结水导电度时，必需通过加装离了交换柱来消除这些可溶性气体的影响。离了交换柱来消除这些可溶性气体的影响。vNH4OH HR=H2O NH4R v(3)电导率表日常维护及故障维修电导率表日常维护及故障维修v.仪表取样系统仪表取样系统:无渗漏、流量和温度合适、稳定无渗漏、流量和温度合适、稳定v电极电缆和接头接触情况：无腐蚀或氧化、接电极电缆和接头接触情况：无腐蚀或氧化、接头接触良好、牢固；头接触良好、牢固；v.仪表指示异常的原因：仪表指示异常的原因：v电极受潮、电极绝缘不好、测量电极内有气泡；电极受潮、电极绝缘不好、测量电极内有气泡；v测量电极污物太多、温度补偿系数不对、温度补偿测量电极污物太多、温度补偿系数不对、温度补偿电极故障；电极故障；v无供电电源等原因造成的无指示、无输出现象。无供电电源等原因造成的无指示、无输出现象。v2.pH值表值表v(1).pH表的技术性能要求：表的技术性能要求：vpH表要求高输入阻抗；表要求高输入阻抗；vpH表能显示水样表能显示水样pH值和温度值，值和温度值，014pH范围内量程任范围内量程任意设定，温度自动补偿；意设定，温度自动补偿；v断电数据保护，故障自诊断，隔离输出等功能；断电数据保护，故障自诊断，隔离输出等功能；v(2).影响影响pH测量的主要因素测量的主要因素v温度。温度。v阻抗匹配。阻抗匹配。v内充液内充液 v（3）.pH表的维护表的维护v.避免仪表在通电的情况下长时间断水；避免仪表在通电的情况下长时间断水；v.保证输入端处于高阻状态；保证输入端处于高阻状态；v.防止电极球泡污染；防止电极球泡污染；v.老化了的电极或损坏的电极要及时更换；老化了的电极或损坏的电极要及时更换；v.定期更换参比电极的内充液（饱和定期更换参比电极的内充液（饱和KCl）；）；v.仪表在通电的情况下，不要拆卸电极，以仪表在通电的情况下，不要拆卸电极，以 免损坏高阻放大器。免损坏高阻放大器。v3.钠表钠表v(1).测定方法：试验室动态测定法、添加碱化剂动态测定方法：试验室动态测定法、添加碱化剂动态测定方法、气态碱化动态测定法。测定方法、气态碱化动态测定法。v样品碱化处理系统是微钠测量所特有的，即将被测样品碱化处理系统是微钠测量所特有的，即将被测水样的水样的pH值增至值增至10.0以上以上，消除，消除+的干扰；的干扰；v(2).仪表的使用维护仪表的使用维护:v.碱液扩散管及时更换碱液扩散管及时更换；v.正规使用的碱化液（正规使用的碱化液（33%左右的二乙胺）左右的二乙胺）v.及时更新钠电极和参比电极；及时更新钠电极和参比电极；v.钠电极的活化处理钠电极的活化处理 v.准确度检查和备用保养准确度检查和备用保养.v4.溶氧表：原电池式、极谱式溶氧表：原电池式、极谱式 vv原电池式测量原理原电池式测量原理原电池式测量原理原电池式测量原理：分析电极由黄金丝与铂丝构成，当：分析电极由黄金丝与铂丝构成，当分析电极之间加入电解质溶液后则形成一原电池，黄金分析电极之间加入电解质溶液后则形成一原电池，黄金丝为正极，铂丝为负极。水中的溶氧被纯氢置换出来，丝为正极，铂丝为负极。水中的溶氧被纯氢置换出来，并由氢气携带进入分析室。当含有微量氧的氢气进入分并由氢气携带进入分析室。当含有微量氧的氢气进入分析电极表面时，原电池发生下列反应析电极表面时，原电池发生下列反应v阳极：阳极：O2+2H2O+4e=4OHv阴极：阴极：2H24e=4H+vv特点特点特点特点：分析电极不与被测水样接触，不受水的电导率、：分析电极不与被测水样接触，不受水的电导率、pH值、温度等的影响；电极为金与铂，不会消耗、不必值、温度等的影响；电极为金与铂，不会消耗、不必更换；电极反应产物为水，不会污染分析室；可实现真更换；电极反应产物为水，不会污染分析室；可实现真正的调零操作，即氧的浓度为正的调零操作，即氧的浓度为0，指示值也为，指示值也为0等优点。等优点。v5.酸碱浓度计酸碱浓度计v（1）测量原理：依据）测量原理：依据电导率与浓度的关系。电导率与浓度的关系。即溶液浓度较低时，即溶液浓度较低时，电导率电导率DD与浓度与浓度C有有较好的线性关系，水较好的线性关系，水处理设备再生时控制处理设备再生时控制的酸碱浓度范围可满的酸碱浓度范围可满足这种线性关系。足这种线性关系。v（2）传感器：传感器）传感器：传感器是根据电磁感应的原是根据电磁感应的原理制成的理制成的。vT1、T2为环形变压器，为环形变压器，T1的原边绕有励磁电源，的原边绕有励磁电源，T1的副边的副边线圈是被测溶液构成的溶液环，它相当于一等效电阻为线圈是被测溶液构成的溶液环，它相当于一等效电阻为Rc，它的阻值随着被测溶液浓度的变化而变化。，它的阻值随着被测溶液浓度的变化而变化。vT2为检测线圈，为检测线圈，T2的原边为溶液环，副边产生的感应电动的原边为溶液环，副边产生的感应电动势势U2与被测溶液的浓度形成一定的关系与被测溶液的浓度形成一定的关系：即即v 6.光电比色分析仪表光电比色分析仪表v以被测量成分的光学特性和光学的吸收定律为基以被测量成分的光学特性和光学的吸收定律为基础，对被测量成分进行定性或定量的分析方法称础，对被测量成分进行定性或定量的分析方法称为光学分析法。为光学分析法。v光学分析法按作用原理不同分为比色分析法、分光学分析法按作用原理不同分为比色分析法、分光光度法、光谱分析法、浊度分析法等等。光光度法、光谱分析法、浊度分析法等等。v作为光电比色分析仪表，主要由光源、单色器、作为光电比色分析仪表，主要由光源、单色器、比色器、光电元件、检测显示几部分组成。比色器、光电元件、检测显示几部分组成。v(1).测量原理：比色分析依据的原理是物质对光的吸收作用，测量原理：比色分析依据的原理是物质对光的吸收作用，当一束平行的单色光通过溶液时，由于溶质吸收光能，光的强当一束平行的单色光通过溶液时，由于溶质吸收光能，光的强度就要降低，这种现象称为溶液对光的吸收作用，溶液的浓度度就要降低，这种现象称为溶液对光的吸收作用，溶液的浓度越大，光透过的液层越厚，射入溶液的光越强，则光被吸收得越大，光透过的液层越厚，射入溶液的光越强，则光被吸收得越多。越多。v(2).通用传感器及测量影响因素通用传感器及测量影响因素v由比色分析仪器的原理和结构可以看出，由比色分析仪器的原理和结构可以看出，光电比色分析仪器影响测量精度的因素主光电比色分析仪器影响测量精度的因素主要有显色条件的影响（显色剂用量、溶液要有显色条件的影响（显色剂用量、溶液pH值、温度和显色时间）、光源的影响值、温度和显色时间）、光源的影响（入射光强、光源稳定性、光路系统）和（入射光强、光源稳定性、光路系统）和光电元件特性的影响。光电元件特性的影响。v硅表：在硅表：在pH值为值为1.11.3条件下，水中可溶性硅与条件下，水中可溶性硅与钼酸铵生成黄色硅钼络合物，用钼酸铵生成黄色硅钼络合物，用1-氨基氨基2-萘酚萘酚4-磺酸磺酸（简称（简称1.2.4酸）还原剂把硅钼络各物还原成硅钼蓝，酸）还原剂把硅钼络各物还原成硅钼蓝，用基于光电比色原理的硅酸根分析仪测定其含硅量。用基于光电比色原理的硅酸根分析仪测定其含硅量。v 余氯表：基于游离存在的氯（次氯酸和次氯酸盐离余氯表：基于游离存在的氯（次氯酸和次氯酸盐离子）在子）在pH=6.36.6之间氧化之间氧化DPD指示剂生成一个紫色指示剂生成一个紫色的化合物，由此产生的颜色的深度或强度与样品中氯的化合物，由此产生的颜色的深度或强度与样品中氯的浓度成比例。用基于光电比色原理的余氯分析仪测的浓度成比例。用基于光电比色原理的余氯分析仪测定游离余氯的含量。定游离余氯的含量。v浊度表：在适当温度下，用无浊度水（孔径为浊度表：在适当温度下，用无浊度水（孔径为0.2m滤膜过滤的蒸馏水）配置一系列福马肼标准浊度液（硫滤膜过滤的蒸馏水）配置一系列福马肼标准浊度液（硫酸肼酸肼(NH2)2SO4H2SO4)与六次甲基四胺与六次甲基四胺(CH2)6N4形成的形成的白色高分子聚合物），在白色高分子聚合物），在680nm波长下测定吸光度，绘波长下测定吸光度，绘制标准曲线。水样在同样条件下测得吸光度值，由标准制标准曲线。水样在同样条件下测得吸光度值，由标准曲线查出对应的浊度。曲线查出对应的浊度。v所测的浊度为福马肼浊度单位（所测的浊度为福马肼浊度单位（Formazan Turbidity Units，FTU），规定每升水中），规定每升水中1.25mg硫酸肼和硫酸肼和12.5mg六次甲基四胺形成的福马肼聚合物所产生的浊度为六次甲基四胺形成的福马肼聚合物所产生的浊度为1度。度。v三、在线仪表的正常使用与取样装置的关系三、在线仪表的正常使用与取样装置的关系v（1）取样探头与取样管道中流速应保持一致）取样探头与取样管道中流速应保持一致;v（2）取样管一定要用优质不锈钢，）取样管一定要用优质不锈钢，v（3）对取样必须加装冷却及减压装置）对取样必须加装冷却及减压装置;v加装冷却与减压装置时，应先冷却后减压，而不应先加装冷却与减压装置时，应先冷却后减压，而不应先减压后冷却，这是因为先减压水样会出现不同程度的减压后冷却，这是因为先减压水样会出现不同程度的分解而影响监测结果的准确性。分解而影响监测结果的准确性。v（4）机组启动时，取样前取样管要反复冲洗数次。）机组启动时，取样前取样管要反复冲洗数次。v（5）在线仪表要与常规取样分析加以对照。）在线仪表要与常规取样分析加以对照。第二节、基于在线仪表的水汽化学过程与控制第二节、基于在线仪表的水汽化学过程与控制第二节、基于在线仪表的水汽化学过程与控制第二节、基于在线仪表的水汽化学过程与控制v一、水汽品质实时监测与故障诊断一、水汽品质实时监测与故障诊断v水汽化学过程的监测与控制系统一般为集散式结构水汽化学过程的监测与控制系统一般为集散式结构；v下位机分散采集在线化学仪表提供的水汽品质信号，同时实下位机分散采集在线化学仪表提供的水汽品质信号，同时实施各个独立过程的分散控制；施各个独立过程的分散控制；v上位机集中分析、处理、显示、储存、管理下位机传递来的上位机集中分析、处理、显示、储存、管理下位机传递来的数据和信息；数据和信息；v上位机与厂里上位机与厂里DCS或辅控网相连，实现或辅控网相连，实现WEB信息发布和数据信息发布和数据共享，实现化学监督管理的系统化、规范化和网络化；共享，实现化学监督管理的系统化、规范化和网络化；v上位机根据集中监测的信息数据，依据一定推理、经验和算上位机根据集中监测的信息数据，依据一定推理、经验和算法，对水汽系统中出现的问题、潜伏的故障自动进行分析和法，对水汽系统中出现的问题、潜伏的故障自动进行分析和诊断，对水汽品质进行预测和预报，并即时给出相应的解决诊断，对水汽品质进行预测和预报，并即时给出相应的解决问题、排除故障的方案，指导运行人员进行处理和调整。问题、排除故障的方案，指导运行人员进行处理和调整。v二、自动加药控制系统二、自动加药控制系统v1.加药自动控制的重要性；加药自动控制的重要性；v2.典型自动加药系统：锅炉给水自动加氨系统、锅炉给典型自动加药系统：锅炉给水自动加氨系统、锅炉给水自动加联氨系统；水自动加联氨系统；v2.自动加药系统控制方式：调频、调冲程；自动加药系统控制方式：调频、调冲程；v3.自动加药系统的特点：时变性、时滞性；自动加药系统的特点：时变性、时滞性；pH 表 控制器 隔离器变频器 电机切换 交流电机加药泵 电导率表 联 氨 表取样管道加药管道 加药自动控制系统原理图加药自动控制系统原理图 药 箱 流量表