发电厂水汽品质多指标在线连续检测方法和检测系统与流程

1.本发明属于水质在线检测技术领域，涉及一种发电厂水汽品质多指标在线连续检测方法和检测系统。


背景技术：

2.为了保证发电厂水汽品质，需要对水质的多项指标进行检测，其中最重要的指标有ph和氢电导率。目前，常规的ph分析仪是以电位测定法来测量溶液的ph值，是在被测溶液中插入两个不同的电极，电位随液体中的氢离子浓度的改变而变化，称为工作电极；另一个电极有固定的电位，称为参比电极。两个电极形成了一个原电池，测量两电极间的电势就可得到被测溶液的ph值。常规表计采用玻璃电极，测量时，对被测溶液进行的温度补偿仅为半补偿，而未经全补偿，测量过程中ph值波动较大，导致测量结果不稳定，结果误差大，无法实现ph值的连续高精度测量及智能控制；此外，ph分析仪的电极老化且易损坏，需每年更换，成本高，强度大；同时，低电导率下的测量受干扰因素影响，数据波动大，误差大。
3.而氢电导率是发电厂水汽品质监督控制的关键指标，这是因为测量凝结水氢电导率，可以判断凝汽器是否存在泄漏，凝结水是否污染；测量精处理混床出水氢电导率可反映精处理设备运行是否正常，出水水质是否达标；测量给水和蒸汽氢电导率可以反映水汽品质是否合格，是否存在造成热力设备腐蚀的风险，因此对电厂获得准确、可靠的氢电导率值以及水汽化学监督与控制具有指导意义。现有的氢电导率是通过氢型阳离子交换柱，测量时水样经过氢型阳离子交换树脂柱，其中的阳离子和离子交换树脂的氢型基团发生离子交换，将水样中的阳离子置换成氢离子，离子交换树脂3～5天需进行更换再生维护，操作繁琐，成本高。


技术实现要素：

4.针对背景技术中现有ph分析仪存在的技术问题，本发明提供一种发电厂水汽品质多指标在线连续检测方法，通过采用多种非线性温度补偿法建立数学模型计算ph值，ph值波动小，测量结果稳定，误差小，准确度高；同时提供一种实现上述检测方法的检测系统，操作简便，性能稳定；还能同时实现ph值、氢电导率和比电导率的检测，降低成本。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种发电厂水汽品质多指标在线连续检测方法包括以下步骤：
7.1)待测试样经过第一电导电极，检测出待测试样在当前温度下的第一电导率值，并将第一电导率值传送给控制系统，控制系统计算出待测试样在25℃下的ph值；
8.2)在步骤1)的同时，待测试样通过连续电再生模块得到检测出待测试样的氢电导率；
9.3)在步骤1)的同时，待测试样通过第二电导电极，检测出待测试样在当前温度下的第二电导率值，并将检测值传送给控制系统，控制系统经过计算得到待测试样在25℃下的电导率值。
10.进一步的，所述步骤1)的具体过程是：
11.1.1)测定待测试样的当前温度值t，第一电导电极测定该当前温度值t对应的第一电导率值k1(t)，并代入控制系统内置的非线性温度补偿系数模型公式中，得待测试样的在当前温度值t时的第一温度补偿系数值σ1；
12.1.2)将步骤1.1)得到的第一温度补偿系数值σ1，代入下列公式得到待测试样25℃时的第一电导率值k1(25)＝k1(t)
×
σ1
×
(25-t) k1(t)；
13.1.3)根据步骤1.2)得到的待测试样25℃时的第一电导率值k1(25)，计算得到待测试样25℃时的ph＝8.57 lg k1(25)。
14.进一步的，所述步骤3)的具体过程是：
15.3.1)测定待测试样的当前温度值t，第二电导电极测定该当前温度值t对应的第二电导率值k2(t)，并代入控制系统内置的非线性温度补偿系数模型公式中，得待测试样的在当前温度值t时的第二温度补偿系数值σ2；
16.3.2)从步骤3.1)得到的第二温度补偿系数值σ2，代入下列公式得到待测试样25℃时的电导率值k2(25)＝k2(t)
×
σ2
×
(25-t) k2(t)。
17.进一步的，所述步骤1.1)和步骤3.1)中的非线性温度补偿系数模型公式为：
18.f(x，y)＝c a1·
x a2·
y a3·
xy a4·
x2 a5·
y2 a6·
x2y a7·
xy2 a8·
x3 a9·
y3 a
10
·
x3y a
11
·
x2y2 a
12
·
xy3 a
13
·
x4 a
14
·
y419.其中：f(x，y)表示当前温度下的温度补偿系数；x表示导电率，y表示温度；c以及a1～a14表示常数。
20.进一步的，所述步骤1.1)中，第一电导电极的电极常数为0.1。
21.进一步的，所述步骤3.1)中，第二电导电极的电极常数为0.01。
22.一种实现发电厂水汽品质多指标在线连续检测方法的检测系统包括第一电导电极、连续电再生模块、第二电导电极控制系统以及人机交互界面；所述控制系统分别与第一电导电极、第二电导电极和人机交互界面相连接；所述连续电再生模块与人机交互界面相连接。
23.进一步的，所述控制系统为可编程控制系统或dcs控制系统。
24.进一步的，所述连续电再生模块为连续电再生阳离子交换器。
25.本发明的有益效果是：
26.1、本发明待测试样通过电导电极得到当前温度下的电导率值，该电导率值再经非线性温度补偿模型公式计算得到25℃下的电导率值，通过电导率k与ph之间的公式，计算得到25℃下的ph值。采用电导率测量原理测量待测试样的ph，数据稳定可靠，具有很高的准确度和精度。
27.2、本发明采用多种非线性温度补偿法建立的数学模型，将检测试样当前温度下的电导率转化成25℃下的电导率值，ph值波动小，测量结果稳定，误差小，适用于不同的水质条件。
28.3、本发明提供的连续电再生模块为连续电再生阳离子交换器，利用电极两端电压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性膜加速离子移动，有效去除水中阳离子；同时利用电解水产生的氢离子对其中极少量的特种树脂进行实时动态再生，使其中的树脂始终保持氢型状态，自动再生树脂，无需化学试剂再生，性能稳定，节约成本。
29.4、本发明提供的检测系统，还包括控制系统相连接人机交互界面，控制系统为可编程控制系统或是dcs控制系统，用户可自定义参数显示界面，操作简便。
附图说明
30.图1为本发明提供的检测系统示意图；
31.图2为连续电再生阳离子交换器工作原理图；
32.其中：
33.1—第一电导电极；2—连续电再生模块；3—第二电导电极；4—控制系统；5—人机交互界面。
具体实施方式
34.现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
35.本发明主要采用非线性温度补偿的方法提高ph的检测精度，具体方法是：
36.得到待测试样在非25℃下的实际温度补偿系数，最后根据待测试样在非25℃下的实际温度补偿系数、实际温度及实际电导率，计算25℃条件下待测试样的实际电导率，操作简单、方便，避免线性温度补偿带来偏离基准温度较大的问题。
37.下面通过具体的实施方式对本发明提供的检测方法进行详细的说明。
38.实施例1
39.本发明提供的发电厂水汽品质多指标在线连续检测方法，包括以下步骤：
40.1)待测试样经过第一电导电极1，检测出待测试样在当前温度下的第一电导率值，并将第一电导率值传送给控制系统4，控制系统4计算出待测试样在25℃下的ph值；
41.步骤1)具体包括：
42.1.1)测定待测试样的当前温度值t，第一电导电极1测定该当前温度值t对应的第一电导率值k1(t)，并代入控制系统4内置的非线性温度补偿系数模型公式中，得待测试样的在当前温度值t时的第一温度补偿系数值σ1；
43.1.2)将步骤1.1)得到的第一温度补偿系数值σ1，代入下列公式得到待测试样25℃时的第一电导率值k1(25)＝k1(t)
×
σ1
×
(25-t) k1(t)；
44.1.3)根据步骤1.2)得到的待测试样25℃时的第一电导率值k1(25)，计算得到待测试样25℃时的ph＝8.57 lg k1(25)；
45.2)在步骤1)的同时，待测试样通过连续电再生模块2得到检测出待测试样的氢电导率；
46.3)在步骤1)的同时，待测试样通过第二电导电极3，检测出待测试样在当前温度下的第二电导率值，并将第二电导率值传送给控制系统4，控制系统4计算出待测试样在25℃下的电导率值；
47.步骤3)的具体过程是：
48.3.1)测定待测试样的当前温度值t，第二电导电极(2)测定该当前温度值t对应的第二电导率值k2(t)，并代入控制系统(4)内置的非线性温度补偿系数模型公式中，得待测试样的在当前温度值t时的第二温度补偿系数值σ2；
49.3.2)从步骤3.1)得到的第二温度补偿系数值σ2，代入下列公式得到待测试样25℃
时的电导率值k2(25)＝k2(t)
×
σ2
×
(25-t) k2(t)。
50.本实施例中，步骤1.1)和步骤3.1)中的非线性温度补偿系数模型公式为：
51.f(x，y)＝c a1·
x a2·
y a3·
xy a4·
x2 a5·
y2 a6·
x2y a7·
xy2 a8·
x3 a9·
y3 a
10
·
x3y a
11
·
x2y2 a
12
·
xy3 a
13
·
x4 a
14
·
y452.其中：f(x，y)表示当前温度下的温度补偿系数；x表示导电率，y表示温度；c以及a1～a14表示常数。
53.本实施例中，非线性温度补偿系数模型公式的推到过程如下：
54.设定标准样品，在多个非25℃温度下，分别获取多组非25℃下标准样品的温度补偿系数f(x，y)、导电率x及温度y，再将获取得到的多组非25℃下标准样品的温度补偿系数f(x，y)、导电率x及温度y分别代入下列公式中，得到c以及a1～a
14
的值。本发明采用的非25℃下标准样品的温度补偿系数f(x，y)，可参考《一种用于电导率测量的非线性温度补偿方法》，
55.f(x，y)＝c a1·
x a2·
y a3·
xy a4·
x2 a5·
y2 a6·
x2y a7·
xy2 a8·
x3 a9·
y3 a
10
·
x3y a
11
·
x2y2 a
12
·
xy3 a
13
·
x4 a
14
·
y456.根据得到的c以及a1～a
14
常数值，确定出温度补偿系数f(x，y)、温度y以及导电率x三个因素之间的关系，即为非线性温度补偿系数模型公式。
57.本实施例中，非25℃温度指的是除25℃之外的其他温度值。
58.本实施例，第一电导电极1的电极常数为0.1，第二电导电极3的电极常数为0.01。
59.采用本实施例提供的测定方法，可精确补偿电导率因温度变化而造成的测量误差，因此电导率测量可达到很高的准确度。
60.为了进行验证，选择相同的水样，分别采用标准表和本实施例提供的方法，测定水样的电导率和ph值，结果参见表1。
61.表1非线性温度补偿方法与标准表对比结果
[0062][0063]
实施例2
[0064]
参见图1，本实施例提供的检测系统包括第一电导电极1、连续电再生模块2、第二电导电极3、控制系统4和人机交互界面5；控制系统4分别与第一电导电极1、第二电导电极3和人机交互界面5相连接；连续电再生模块2与人机交互界面5相连。采用人机交互界面5时，用户可自定义参数显示界面，实用方便。
[0065]
本实施例中，控制系统4为dcs控制系统，是以微处理器为基础，采用分散控制、集中显示、分而自治、综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。实施时，将非线性温度补偿数据模型和水样ph的计算公式，预先设定在控制系统中，检测过程中，只需测定待测试样的实际温度和实际电导率，并将数据传给控制系统4，控制系统4自动计算得到在当前温度下的温度补偿系数值σ，进一步自动计算出水样在25℃时待测试样的ph值。
[0066]
控制系统4还可以是可编程的控制系统。
[0067]
本实施例还包括置于待检测试样中的温度传感器，用于测量待测试样的当前温度值，温度传感器与控制系统相连，便于计算。
[0068]
本实施例中，连续电再生模块2为连续电再生阳离子交换器。利用电极两端电压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性膜加速离子移动，有效去除水中阳离子；同时利用电解水产生的氢离子对其中极少量的特种树脂进行实时动态再生，使其中的树脂始终保持氢型状态，无需更换再生树脂(参见图2)。该连续电再生阳离子交换器可在不同测试水流条件下常压运行，能够直接替换电厂测量氢电导率的常规离子交换柱，氢电导率的检测装置内置有连续电再生模块，自动再生树脂，无需化学试剂，无需更换树脂，性能稳定，操作简便。
[0069]
本实施例中，第一电导电极1采用的是电极常数为0.1，第二电导电极3采用的是电极常数为0.01。采用的电导率电极，电极性能稳定，更换周期长，节约成本。