基于旁路锁样排空的高温熔盐杂质原位检测装置及方法

本发明属于熔盐杂质原位检测，具体地说，涉及一种基于旁路锁样排空的高温熔盐杂质原位检测装置及方法。

背景技术：

1、在燃煤电厂耦合熔盐储热系统中，熔盐（如太阳盐或 hitec 三元盐）凭借高体积热容和宽使用温度范围被广泛应用。高温运行条件下，熔盐体系可能出现离子平衡变化与杂质组分演化，导致介质理化性质变化，并增加管道与设备的腐蚀风险。因此，对运行过程中引入或富集的异常组分（如氧化物相关组分）及其浓度变化进行监测显得尤为重要。

2、传统异位分析方法需要人工取样并进行化学分析，存在采样滞后、高温操作风险大且难以实时反馈的问题。现有光谱原位监测技术多用于杂质种类定性分析，定量能力受限。常规在线电化学流动检测采用旁路采样及连续电化学检测，虽具备连续性和定量能力，但仍存在以下短板：（1）测试窗口不稳定：检测阶段样液仍处于持续流动或半流动状态，电极界面受流场剪切力冲击。（2）跨周期干扰大：检测后残液处理不充分，上一周期残留样液和附着物会影响下一周期检测。（3）数据对齐困难：不同温区采用不同经验口径进行浓度计算，结果难以直接横向比较。（4）缺乏运维闭环：输出结果仅停留在浓度值，未形成与现场运维动作联动的风险映射。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的技术问题，本发明提供一种基于旁路锁样排空的高温熔盐杂质原位检测装置及方法。本发明构建双阀锁样、坡度排空、电极平行顺流布置、统一口径反算、风险分级输出的闭环方案，通过结构与方法协同，提高检测重复性、跨周期可比性和工程可决策性。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于旁路锁样排空的高温熔盐杂质原位检测装置，所述装置包括旁路引样入口、文丘里型变径稳流管、双截止阀锁样模块、前后压力测量组件和倾斜检测主腔体；所述双截止阀锁样模块包括入口截止阀和出口截止阀，前后压力测量组件包括设置在倾斜检测主腔体前后的前压强测量点和后压强测量点，所述旁路引样入口、入口截止阀、文丘里变径稳流管、前压强测量点、倾斜检测主腔体、后压强测量点、出口截止阀由前往后顺次设置；所述倾斜检测主腔体采用11°~19°倾斜安装。

4、样液应从旁路引样入口进入，经入口截止阀控制后流向文丘里型变径稳流管（文丘里管）；所述文丘里型变径稳流管包括沿流向依次连通的渐缩段、喉部和渐扩段。

5、作为优选，倾斜检测主腔体的几何最高点设置有排气结构，倾斜检测主腔体的底部采用倒圆角结构。

6、作为优选，倾斜检测主腔体分别与第一前直管段、第一后直管段连通，第一前直管段内设有前压强测量点，第一后直管段内设有后压强测量点；所述第一前直管段通过文丘里变径稳流管与第二前直管段连通，第一后直管段与第二后直管段连通，所述第二前直管段设有入口截止阀，第二后直管段设有出口截止阀。

7、作为优选，旁路引样入口连接熔盐储罐或主管路，并在旁路引样入口、文丘里型变径稳流管、倾斜检测主腔体及其连通的外露管段外部设置保温层，第二后直管段的尾端与熔盐储罐回流接口或主管路回流接口连通。将测试后样液导回主系统，减少介质损耗。

8、作为优选，倾斜检测主腔体内设有电极组件，电极组件与倾斜检测主腔体之间采用可拆卸连接，电极组件采用平行顺流布置；所述电极组件由工作电极、参比电极和对电极组成；倾斜检测主腔体内还设有热电偶，所述热电偶与排气结构、电极组件位于同一侧面的测温套管内，热电偶与排气结构、电极组件错位分设。

9、旁路引样入口：

10、连接熔盐储罐或主管路，并在管路外壁设置保温层，降低旁路传热损失，减小检测腔温度与主罐体熔盐温度差异；尾端连接回流管路，将测试后样液导回主系统，减少介质损耗。

11、文丘里型变径稳流管：

12、在入口截止阀后方设置文丘里变径段，降低来流冲击，并在双阀闭合后加快流场由流动态向低扰动态过渡。

13、双截止阀锁样模块：

14、位于检测腔体两端直管段，通过阀门开度与启停控制流速和流量；闭合时形成静态锁样窗口。

15、前后压力测量组件：

16、在检测腔体前后直管段分别布置压力测点，通过前后压差识别凝盐堵塞或流阻异常。压力测点布置于直管段，可减小弯头及截面突变造成的附加扰动对压差判断的影响。

17、倾斜检测主腔体：

18、内部结构：测量腔底部采用倒圆角结构，减小直角死区导致的熔盐滞留。

19、外部安装：腔体及管路整体采用约15°倾斜安装，利用重力促进测后样液自然流出。

20、排气设计：在几何最高点设置排气结构，用于排出聚集气体，避免气阻影响液位与压差稳定性。

21、可替换式核心传感组件：

22、工作电极、参比电极、对电极组成的三电极组件与热电偶等易损件采用可插拔替换式设计。该设计用于降低单点损坏对整机停机的影响并延长维护周期。三电极采用平行顺流布置，以减小迎流冲击并提高电极浸入深度一致性。热电偶设置于倾斜检测主腔体与排气结构、电极安装位同一侧面的测温套管内，并与排气结构和电极安装位错位分设，不与前后压强测量点重合。

23、本发明还提供了一种基于旁路锁样排空的高温熔盐杂质原位检测方法，采用上述装置，包括下述步骤：样液由旁路引样入口进入倾斜检测主腔体，通过闭合双截止阀锁样模块形成静态锁样窗口；电极组件在静态锁样窗口内执行电化学扫描并提取净峰特征量；结合实时温度与标定系数反算当量浓度，并映射为风险等级；最后，打开出口截止阀，依靠倾斜腔体实现低残留排空并回流。

24、作为优选，所述方法具体包括：

25、步骤一：旁路预热与装置确认；输入目标温区与阀位状态，预热旁路并校核链路；

26、步骤二：低流速引样；打开入口截止阀，控制流速为1~3m/s；

27、步骤三：双阀闭合形成静态锁样；闭合入口截止阀与出口截止阀，形成30~180s静态窗口；

28、步骤四：窗口内电化学扫描；先施加循环伏安法或等效方法定位特征窗口，随后在目标电位区间执行方波伏安定量扫描；

29、步骤五：基线校正与净峰提取；对采集数据进行基线扣除，得到净峰电流；

30、步骤六：统一口径浓度反算；采集当前腔体温度，调用对应的标定系数，得到统一口径浓度；

31、步骤七：风险分级输出；将统一口径浓度输入分级规则，输出风险等级与处置建议；

32、步骤八：测后排空与热备恢复；打开出口截止阀，样液沿倾斜腔体导流排空并回流，装置进入热备状态准备下一周期检测。

33、作为优选，目标电位区间为-1.6 v至-0.5v。

34、作为优选，步骤一中的判据为主旁路温差不高于10℃，输出允许引样指令。

35、作为优选，步骤三中的判据为基线波动低于设定阈值。

36、本发明的有益效果在于：

37、1.检测稳定性与重复性提高：通过文丘里减冲击、双阀静态锁样、电极平行顺流布置的组合设计，减小流动冲击导致的界面扰动，提高特征峰重复性；

38、2.跨周期干扰降低：通过腔体底部倒圆角与整体倾斜排空设计，降低熔盐滞留概率，减弱跨周期记忆效应；

39、3.运行安全性与可维护性提高：通过直管段压差监测与可替换式电极/热电偶设计，提升故障识别与维护效率；

40、4.测量一致性提高：通过保温层与排气设计，降低温差和气阻对液位及压差信号的影响，提高浓度反算一致性。