两种钠表在电厂中的应用

电力18讯：    随着电力工业的发展,新建机组容量的增大,机组的安全运行显得尤为重要,对于汽水品质监督与控制更加重视,亚临界及以上机组的凝结水需要进行100%的处理;汽水品质的监督大多采用在线仪表测量。合肥第二发电厂1号与2号机组的汽轮机与发电机均为ＡＢＢ公司的设备,锅炉是哈尔滨锅炉厂制造的亚临界自然循环汽包锅炉。该厂凝结水精处理系统为美国Ｆｉｌｔｅｒ公司生产的中压设备,取样分析系统由美国ＷａｔｅｒＥ ｑｕｉｐｍｅｎｔ公司配套,凝结水精处理系统和取样分析系统均安装了钠表,分别为美国Ｏｒｉｏｎ公司的1811ＥＬ系列钠表和美国Ｗａｌｔｒｏｎ公司生产的μＡＩ-9030系列钠表,用来测量凝结水精处理设备混床出口和蒸汽的钠含量,以满足大型机组所要求的高度自动化。下面就这两种仪表的运行情况进行对比并对遇到的问题进行简单分析。
    这两种钠表都是以微处理器为基础的分析仪表,用于连续测量比较纯净的水或蒸汽中的钠含量。配备的信号输出模件可在线性和对数浓度输出之间作出选择,1811ＥＬ型低浓度钠表测量范围是0～1000μｇ/Ｌ(选择线性输出时),0.1～1000μｇ/Ｌ(选择对数输出时);而μＡＩ-9030钠表的测量范围是0～100μｇ/Ｌ(选择线性输出时),0.1～100μｇ/Ｌ(选择对数输出时)。它们的ｐＨ值调节系统免除了对昂贵试剂和频繁维修的需要,仪表标定快速、简便、可靠性高并且准确,在应用中因其结构没有活动零件而维护工作量极少。

1　工作原理
    钠离子分析仪是采用电位式分析法的分析仪器,即通过测量电极系统与被测容液构成的测量电池(原电池)的电动势,来获知被测离子浓度。测量电池是由指示电极、参比电极和被测溶液构成的原电池,参比电极的电极电位不随被测溶液浓度的变化而变化,指示电极对被测溶液中的待测离子有敏感作用,其电极电位是待测离子浓度的函数,因此原电池的电动势与待测离子的浓度(活度)有一一对应关系,钠电极对钠离子浓度变化的响应符合对数关系。其响应可用能斯特(Ｎｅｒｓｔ)方程描述如下:
    Ｅ=Ｅ0+2.3(ＲＴ/ｎＦ)ｌｇ(Ｃ/Ｃｉｓｏ)
式中:Ｅ为测量电极电位,Ｖ;Ｅ0为标准电极电位,Ｖ;Ｒ为理想气体常数,Ｒ=8.31(Ｊ/ｍｏｌ・ｋ);Ｔ为水样热力学温度,Ｋ;Ｎ为离子价态;Ｆ为法拉第常数,Ｆ=96485Ｃ/ｍｏｌ;Ｃ为钠离子有效浓度(活度),ｍｏｌ/Ｌ;Ｃｉｓｏ为钠离子浓度(活度)ｍｏｌ/Ｌ,此时电位Ｅ与温度无关(等电势点)。
    上面的方程式表示测量电位随温度和相关的离子浓度变化而改变。为了消除水样温度波动引起的误差,两种钠表的微处理器不断地根据自动温度补偿(ＡｕｔｏＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ)测量探头提供的数据进行温度补偿。
    根据Ｎｅｒｓｔ方程式,在25℃时钠离子选择电极对浓度变化10倍离子浓度的理想响应值是59.16ｍＶ,通常称其为电极斜率(Ｓ)。电极斜率一般通过标定加以确定。使用两个标准液供给微处理器所需的信息,以计算实际斜率值(Ｓ)和Ｅ0,供试液分析时使用。
    图1、图2为钠表的水样流程方框图。
　　如图1所示,水样送入18Ｉ1ＥＬ钠监测仪,流经进口阀、旁通过滤器、压力调节器、测量池中的水样流量,利用压力调节器和节流管的组合进行调整,控制水样流量为40ｍｌ/ｍｉｎ,然后水样流经流体池总管流入试剂扩散瓶,在瓶中进行水样的ｐＨ值调节。经过ｐＨ值调节后的水样流入测量池,同时从空气泵引入空气,保证适当的水样混合和迅速的电极响应。在正常测量期间拉出流体池中的分流阀,保持被测溶液体积约为20ｍｌ。然后水样通过钠电极、参比电极和温度探头,这3支电极的探头位于测量池的底部,最后水样通过测量池总管流向排放口。这一系统的快速响应时间是由水样体积和流速所决定的。用于混合水样的空气被再次利用,以消除大气中盐可能造成的钠污染。
    对于μＡＩ-9030钠表,要进行钠测量的几组水样利用电磁阀控制,水样首先通过一个60ｍｉ ｃｒｏｎ的过滤器(为防止水样中含有颗粒状的铁进入仪表)、热交换器(用于在仪表标定状态下使标定溶液的温度接近于水样温度,减少标定时间,降低标定误差)、电磁阀、水样溢流室(消除水样压力和流量变化的影响)后进入Ｔ型块和细的不锈钢管,在这里二异丙胺挥发性试剂加入到水样中去,提高水样的ｐＨ值,水样流经钠电极和参比电极后排出。
    对于水样的连续测定,流入测量池内的水样流量是用溢流法控制的,在测量低浓度钠离子时,氢离子的干扰很严重,需要通过加碱化剂的办法对水样的ｐＨ值进行调节来消除,两种仪表的加碱化剂的方式不同,一种是气透加碱法(1811ＥＬ钠表),另一种采用抽气的办法加碱(μＡＩ-9030钠表)。气透加碱法是将一根内径为0.3～0.5ｃｍ、管壁厚度为0.1～0.12ｃｍ、长度为1.0ｍ左右的硅橡胶管浸入盛有浓度为50%的二异丙胺溶液的500ｍｌ的塑料瓶中,被测水样从硅橡胶管的一端引入,从另<