一种燃机电站水汽多指标的检测装置及方法与流程

1.本发明属于水样检测技术领域，涉及一种水样多指标的检测装置及方法，尤其是用于燃电站的多指标检测。


背景技术：

2.燃机电站机组启停机很频繁，当燃气轮机停运后，汽侧压力降至零后，外界空气大量进入锅炉水汽系统内，容易引起金属的腐蚀；同时沉积物中的盐类也会溶解，加速溶解氧的腐蚀；所以，为了防止燃气轮机和余热锅炉停用期间存在腐蚀性危害，需要对水汽系统指标进行检测，然后根据检测结果采取相应的措施防止腐蚀的发生。
3.对于水汽系统水质指标进行检测，最直接的是通过监测水汽样品的ph来进行设备防腐。常用的ph电极测量水样ph存在以下问题：由于燃机机组水汽样品的电导率很低，外界气体、取样管路、设备以及ph电极等很容易对水汽ph的测量造成影响，水样中离子浓度和介质的变化也将直接导致ph值测量误差；(2)水汽样品本身具有较强的溶解特性，会造成ph测量电极性能变化很快进而导致ph值测量不稳定、测量结果偏差较大，严重影响机组的安全运行；(3)取样分析方式以及取样装置的设计也会影响到ph测量的准确性；(4)传统的ph电极测量时，采用玻璃电极，使用寿命短、维护量大；(5)现有检测多指标时，多台设备一起使用，占用空间大。


技术实现要素：

4.针对现有燃机系统水汽系统指标检测存在的问题，本发明提供一种燃机电站水汽样品的多指标检测装置及计算方法，通过电导率、阳电导率协同测定ph值，测量结果准确度高、稳定性好；检测装置占用空间小，便于维修。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种用于燃机电站水汽多指标的检测方法，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单元，控制单元经过温度补偿换算出待测试样在25℃下的第一电导率值k1(25)；
8.2)待测试样继续经溶解氧电极得到试样的含氧量值，并将含氧量值传送给控制单元；
9.3)待测试样继续依次经阳离子交换装置和第二电导电极，检测出待测试样在当前温度下的阳离子电导率值，并将阳离子电导率值传送给控制单元，控制单元经过温度补偿换算出待测试样在25℃下的阳离子电导率值k2(25)；
10.4)控制单元根据得到的k1(25)与k2(25)计算得到待测试样在25℃下的ph＝k1(25)/k2(25)。
11.进一步的，所述步骤1)的具体过程是：
12.1.1)测定待测试样的当前温度值t1，第一电导电极测定该当前温度值t1对应的第
一电导率值k1(t1)，并代入控制单元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t1时的第一温度补偿系数值σ1；
13.1.2)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(t1)
×
σ1
×
(25-t1) k1(t1)。
14.进一步的，所述步骤3)的具体过程是：
15.3.1)待测试样先经阳离子交换装置除去水中的金属阳离子，并测定当前温度值t2；
16.3.2)除去金属阳离子的待测试样经过第二电导电极时，测定出当前温度值t2对应的阳离子电导率值k2(t2)，并经过控制单元内置的非线性温度补偿系数模型公式，得到在当前温度值t2时的第二温度补偿系数值σ2；
17.3.3)从步骤3.2)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℃时的阳离子电导率值k2(25)＝k2(t2)
×
σ2
×
(25-t2) k2(t2)。
18.一种燃机电站水汽样品多指标的检测方法和检测装置，所述检测装置包括箱体以及分别置于箱体内的控制单元、第一电导电极、溶解氧电极、阳离子交换装置和第二电导电极；所述箱体上分别设置进水口和出水口；所述进水口依次经第一电导电极、溶解氧电极、阳离子交换树脂和第二电导电极与出水口相连通；所述控制单元分别与第一电导电极、溶解氧电极和第二电导电极电连接。
19.进一步的，所述控制单元为可编程控制单元或dcs控制单元。
20.进一步的，所述溶解氧电极为极谱型膜电极或原电池性型膜电极。
21.进一步的，所述箱体内设置垂直于箱体底面的隔板，所述隔板将箱体分为独立的左腔室以及右腔室，所述右腔室上还设置盖板，所述控制单元置于左腔室内；所述第一电导电极、溶解氧电极、阳离子交换装置和第二电导电极置于右腔室内；所述进水口和出水口分别置于右腔室侧壁上。
22.进一步的，所述检测装置还包括箱盖以及置于箱盖上的显示屏；所述盖板照在箱体上并与箱体活动连接；所述显示屏与控制单元电连接。
23.本发明的有益效果是：
24.1、本发明提供的检测方法，能够检测得到样品的电导率值、含氧量以及阳离子电导率值，进一步通过电导率值与阳离子电导率的值协同计算得到水样的ph，并通过温度补偿消除温度对样品指标的影响，测量结果准确度高、稳定性好；
25.2、通过电导率得到ph值，无需使用ph电极，减少维修工作量；
26.3、本发明在使用时，无需专门采样，直接在燃机系统的水路管道中外接一路检测用管路，将检测装置置于检测用管路上，实现在线检测，操作方便，且能消除取样过程产生的偏差；
27.4、本发明提供的检测装置，集电导率、氢电导率、溶氧量以及ph检测于一体，且为箱式结构，体积小，便于携带。
附图说明
28.图1为本发明提供的检测装置逻辑示意图；
29.其中：
30.1—控制单元；2—第一电导电极；3—溶解氧电极；4—阳离子交换装置；5—第二电导电极。
具体实施方式
31.现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
32.实施例
33.参见图1，本实施例提供的用于燃机电站水汽多指标的检测装置，包括箱体以及分别置于箱体内的控制单元1、第一电导电极2、溶解氧电极3、阳离子交换装置4和第二电导电极5。
34.实施中，箱体上分别设置进水口和出水口；进水口依次经第一电导电极2、溶解氧电极3、阳离子交换装置4和第二电导电极5与出水口相连通；控制单元1分别与第一电导电极2、溶解氧电极3和第二电导电极5电连接。
35.本实施例中，控制单元1为可编程控制单元，主要作用是完成数据模型的输入，并根据采集的数据计算出相应的数据值，并将采集的数据在显示屏上显示出来；同时根据采集的数据控制调节，使得样品各测量指标保持在合适的范围内，避免燃机电站水汽系统的腐蚀。
36.控制单元1的另一种实施方式是，dcs控制单元，其主要作用与可编程控制单元作用相同，用于数据采集、计算以及调节控制。
37.本实施例中，溶解氧电极3为极谱型膜电极或原电池型膜电极。用于采集样品中的含氧量，并将数据传递给控制单元1，并通过控制单元1调节燃机系统样品中含氧量保持的合适的范围内。
38.本实施例中，为了携带方便以及便于将水样在线检测，箱体内设置垂直于箱体底面的隔板，隔板将箱体分为独立的左腔室以及右腔室，控制单元1置于左腔室内；第一电导电极2、溶解氧电极3、阳离子交换装置4和第二电导电极5置于右腔室内；进水口和出水口分别置于右腔室侧壁上，右腔室上还设置盖板使得右腔室为密闭腔室，防止水样溢出。
39.实施时，进水口和出水口置于右腔室侧壁上，且进水口上连接有进水管，出水口上连接有出水管，进水管和出水管均置于右腔室外部，本装置将各电极集中放置，在实现多指标检测的同时，节省空间，便于携带。
40.实施时，进水口、第一电导电极2、溶解氧电极3、阳离子交换装置4和第二电导电极5以及出水口之间通过管路相连，水样通过管路实现与各检测电极的接触，同时实现在线检测，操作简单，避免采用带来的检测偏差。
41.本实施例中，检测装置还包括箱盖以及置于箱盖上的显示屏；盖板照在箱体上并与箱体活动连接；显示屏与控制单元1电连接。盖板的设置，阻止外界环境对检测过程的影响，同时显示屏能够显示出检测的结果，便于随时对样品进行监控。
42.此外，在实施时，箱体内还设置与控制单元1相连的温度传感器，便于检测样品的实时温度。
43.本实施例提供的用于燃电站水汽多指标的检测装置，其检测方法包括以下步骤：
44.1)待测试样经过第一电导电极2，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单元1，控制单元1经过温度补偿换算出待测试样在25℃下的
第一电导率值k1(25)；
45.步骤1)的第一电导率值k1(25)的计算过程是：
46.1.1)测定待测试样的当前温度值t1，第一电导电极2测定该当前温度值t1对应的第一电导率值k1(t1)，并代入控制单元1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t1时的第一温度补偿系数值σ1；
47.1.2)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(t1)
×
σ1
×
(25-t1) k1(t1)；
48.2)待测试样继续经溶解氧电极3得到试样的含氧量值，并将含氧量值传送给控制单元1；
49.3)待测试样继续依次经阳离子交装置4和第二电导电极5，检测出待测试样在当前温度下的阳离子电导率值，并将阳离子电导率值传送给控制单元1，控制单元1经过温度补偿换算出待测试样在25℃下的；
50.步骤3)的阳离子电导率值k2(25)的计算过程是：
51.3.1)待测试样先经阳离子交换装置4除去水中的金属阳离子，并测定当前温度值t2；
52.3.2)除去金属阳离子的待测试样经过第二电导电极5时，测定出当前温度值t2对应的阳离子电导率值k2(t2)，并经过控制单元1内置的非线性温度补偿系数模型公式，得到在当前温度值t2时的第二温度补偿系数值σ2；
53.3.3)从步骤3.2)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℃时的阳离子电导率值k2(25)＝k2(t2)
×
σ2
×
(25-t2) k2(t2)；
54.4)控制单元1根据k1(25)与k2(25)的测量值计算得到待测试样在25℃下的ph＝k1(25)/k2(25)。
55.本实施例中，非线性温度补偿系数模型公式为：
56.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
·
y457.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：
58.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分别代入上述非线性温度补偿系数模型公式中，得到c以及a1～a
14
的值；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。
59.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》。
60.其中：f(x，y)表示当前温度下的温度补偿系数；x表示电导率，y表示温度；c以及a1～a14表示常数。此公式为现有的公式，根据上述公式能够实现温度补偿，从而消除水样温度对测试结果的误差，保证检测结果的准确性。
61.具体的，以某厂的燃机正常工作期间为例，采用本发明提供的测试方法，将水样依次通过第一电导电极2、溶解氧电极3、阳离子交换装置4和第二电导电极5时，第一电导电极2测定水样的电导率值并将电导率值传递给控制单元1，经过非线性温度补偿计算，得到待
测试样25℃时的第一电导率值k1(25)＝2.48us/cm；溶解氧电极3测定水样中的溶解氧含量为5.36ugl/l；阳离子交换装置4除去水样中的水中的金属阳离子，第二电导电极5测定水样的阳离子电导率值并将电导率值传递给控制单元1，经过非线性温度补偿计算，得到待测试样25℃时的阳离子电导率值k2(25)＝0.27us/cm；进一步的，控制单元1根据k1(25)与k2(25)的比值，计算出水样的ph＝2.48/0.27＝9.18。
62.正常工作时，燃机组水汽技术指标要求：氢离子电导率值小于0.3us/cm，溶氧量小于7ugl/l，ph在8.8～9.3内。
63.经过上述测定，水样各项指标都在燃机水汽指标的限定范围内，符合技术要求，同时在实际检测过程中，若检测指标超过指标技术要求范围，加入药剂或采用对应的技术手段，使技术指标降低，并通过检测系统进行在线监测直至测量指标在技术限定范围内，防止设备腐蚀，保证燃机顺利运行，且考虑温度对电导率的影响，对温度引起的误差进行补偿，提高测量精度。