常见化学仪表概述

1、火电厂化学仪表使用中的常见问题及解决方法,（电厂化学仪表检验员培训幻灯片） 国电热工研究院,前 言,目前在我国火力发电厂用于在线监督的化学仪表种类很多，最常见的就通称为五大化学仪表电导率、酸度（pH）计、钠离子、硅酸根和溶解氧。在此就这五种化学仪表在使用中最常见的问题和解决方法作一简单的介绍和探讨；另外对电厂试验室的分光光度计、小硅表、酸度（pH）计和pNa表等常用的试验室仪器（表）在使用时必须注意的事项也作一简要介绍，以供参考。,一. 在线仪表,1. 传感器 传感器是仪表检出信号的部件,相当于 仪表眼睛，不同的仪表有不同的传感器： 电导率表电导发送器 酸度（pH）计pH发送器 钠离子表钠离子

2、发送器 硅（磷）酸根表光度计 溶解氧表原电池,电导率表传感器电导发送器,. 电导发送器 电导发送器是电导率表的专用传感器。 电导发送器的惟一技术参数是电极常数。 电极常数：根据被检测对象的电导率的大小, 火电厂电导率表常用的电极常数分 为1.0 、0.1和0.01三种规格。,电导率表传感器电导发送器,结构：典型的电导发送器由电导电极、温度 补偿电极和流通池三部分组成。电导 电极按电极常数的不同分为：套桶式 （电极常 数为0.1和0.01）和点式 （电极常数为1.0）两种结构。 ：套桶式电极和点式电极结构见示意图。,套桶式和点式电极结构示意,套桶式电极结构 点式电极结构,内电极,外电极,不锈钢外

3、套,水样人口,电极,水样出口,水样出口,电导率表传感器电导发送器,材质：电导电极一般均采用不锈钢材料（电 极常数为0.1和0.01）；电极常数为1.0 的采用铁淦氧（粉末冶金）材料。 温度补偿电极最常用的是铂电阻，常 用的规格为Pt100（100/0）和 Pt50 （50/0 ）两种。另外某些进 口仪表采用NT5K型精密温度传感器 （5000/0 ， 非线性） 。 流通池一般均采用不锈钢材料。,电导率表传感器电导发送器,电导发送器常见故障及处理方法： 电导电极表面污染 表面现象：指示不稳定，测量误差大。 产生原因：热力系统氧化物的长期沉积或被 样品中携带的油料污染。 处理方法：对症采取稀盐酸或

4、洗涤剂进行表 面清洗。,电导率表传感器电导发送器, 电导（温度补偿）电极接头接触不良 表面现象：指示跳动，温度补偿效果差，测 量误差大。 产生原因：电极接头长时间被空气氧化（或 锈蚀）。 处理方法：更换新的电极接头。,电导率表传感器电导发送器, 电导电极损坏 不锈钢材质的电导电极一般不易损坏。 而铁淦氧材质的电极因材质本身脆性，不耐 冲击，受外力撞击时极易断裂损坏，而电极 断裂缺损后会直接影响到电极的表面积和两 电极间的距离，使测量无法正常进行。解决 的惟一方法就是更换新电极。,电导率表传感器电导发送器, 温度补偿电极损坏 表面现象：温度补偿不起作用，测量误差 大。 产生原因：温度补偿铂电阻引

5、线断。 处理方法：更换同规格温度补偿铂电阻。 ：铂电阻一般均安装在不锈钢护套内，需 用欧姆表检查。 Pt100铂电阻参数见表1 所示。,表1： Pt100铂电阻分度表（单位：）,电导率表传感器电导发送器, 流通池样品流量偏小或不稳定 表面现象：指示不稳定，响应速度慢。 产生原因：流通池样品流量偏小或不稳定（ 汽水取样架上的仪表就可能是在 人工取样时发生抢水所至）。 处理方法：调大样品流量（在人工取样后及 时恢复人工取样门的开度）。 ：对于点式电极保持一定流量尤为重要。,酸度（pH）计传感器pH发送器,. pH发送器 pH发送器是酸度（pH）计的专用传感 器。,pH测量=电位分析法=2电极系统,

6、离子选择性电极,酸度（pH）计传感器pH发送器,结构：典型的pH发送器通常由电极、温度补 偿电极（包括同轴屏蔽电缆）和流通 池三部分组成。,酸度（pH）计传感器pH发送器,材质：典型的pH电极由指示（玻璃）和参比 （甘汞）电极组成，目前在线仪表为 了使用方便大部分采用复合电极。 温度补偿电极最常用的是铂电阻（常 用Pt100和Pt50两种规格）另外某些进 口仪表采用NT5K型精密温度传感器 （5000/0 ， 非线性） ， 。 流通池一般均采用不锈钢材料。,酸度（pH）计传感器pH发送器,pH电极的技术指标主要有两个：电极内阻和 电极斜率值。 指示电极内阻：高阻 100M500M 低阻 5M2

7、0M 参比电极内阻： 10k 斜率值：理论斜率值 59.157mV/pH 25 正常斜率范围 48mV/pH61mV/pH,酸度（pH）计传感器pH发送器,pH发送器常见故障及处理方法： 新电极的处理 指示电极首次使用前必须经过活化处理。 处理方法一：置入除盐水中浸泡24小时 。 处理方法二：置入饱和氯化钾溶液中浸泡8小 时。 参比电极首次使用前必须对电极内充液进 行换新处理。,酸度（pH）计传感器pH发送器, 指示电极表面污染： 表面现象：指示不稳定，响应速度慢，测量 误差大。 产生原因：热力系统氧化物的长期沉积或被 样品中携带的油料污染。 处理方法：对症采取稀盐酸或洗涤剂进行表 面清洗。,

8、酸度（pH）计传感器pH发送器, 参比电极表面污染 表面现象：指示不稳定，响应速度慢，测量 误差大；内充溶液渗透受阻。 产生原因：热力系统氧化物的长期沉积或被 样品中携带的油料污染。 处理方法：对渗透部位（微孔陶瓷）进行表 面清洗（或打磨）。,酸度（pH）计传感器pH发送器, pH（温度补偿）电极接头接触不良 表面现象：指示跳动，温度补偿效果差，测 量误差大。 产生原因：电极接头长时间被空气氧化（或 锈蚀）。 处理方法：更换新的电极接头。,酸度（pH）计传感器pH发送器, 电极引线故障 表面现象：在仪表信号输入端子输入模拟信号 时仪表测量正常，接入电极后仪表 没有响应。 产生原因：电极引线（同

9、轴电缆 ）故障。 处理方法：更换电极引线。 ：专用高阻抗双屏蔽同轴电缆,不能用普通屏蔽电缆 替代。,酸度（pH）计传感器pH发送器, 指示电极老化 表面现象：响应速度慢，测量误差大。 产生原因：电极老化，电极内阻增大。 处理方法：更换新电极。 ：指示电极（一般玻璃电极或复合电极） 的正常使用寿命约为一年。,酸度（pH）计传感器pH发送器, 流通池样品流量偏小或不稳定 表面现象：指示不稳定，响应速度慢。 产生原因：流通池样品流量偏小或不稳定（ 汽水取样架上的仪表就可能是在 人工取样时发生抢水所至）。 处理方法：调大样品流量（在人工取样后及 时恢复人工取样门的开度）。 ：超纯水在线测量时宜保持稳定

10、的小流量。,酸度（pH）计传感器pH发送器, 温度补偿电极损坏 表面现象：温度补偿不起作用，测量误差大。 产生原因：温度补偿铂电阻引线断。 处理方法：更换同规格温度补偿铂电阻。 ：铂电阻一般均安装在不锈钢护套内，需 用欧姆表检查。,酸度（pH）计传感器pH发送器, 传感器接地不良 表面现象：示值漂移，测量误差大。 产生原因：传感器流通池、电极同轴电缆接 地（大地）不良，产生静电干扰。 处理方法：检查并排除传感器流通池、电极 同轴电缆接地不良状况。,钠离子表传感器钠离子发送器,. 钠离子发送器 钠离子发送器是在线钠离子表的专用传 感器。,钠离子表传感器钠离子发送器,结构：典型的钠离子发送器通常由

11、钠电极、 温度补偿电极和流通池三部分组成。,钠离子表传感器钠离子发送器,材质：典型的钠电极由指示电极和参比电极 组成。 温度补偿电极最常用的是铂电阻（常 用Pt100和Pt50两种规格）。 流通池一般均采用有机玻璃或其他高 密度非金属材料。,钠离子表传感器钠离子发送器,钠电极的技术指标主要有两个：测量下 限（或称分辨率、灵敏度）和斜率值。 测量下限：通常由指示电极内的内充液中的 钠离子含量来确定（早期的为 10g/L，目前已达1.0g/L)。 斜率值：理论斜率值 59.157mV/Na 25 正常斜率范围 48mV/Na61mV/Na,钠离子表传感器钠离子发送器,钠离子发送器常见故障及处理方法

12、： 新电极的处理 指示电极首次使用前必须经过活化处理。 处理方法一：置入除盐水中浸泡24小时 。 处理方法二：置入测量流路中运行12小时以 上。 参比电极首次使用前必须对电极内充液进 行换新处理。,钠离子表传感器钠离子发送器, 指示电极老化 表面现象：响应速度明显变慢，校准（标 定）时间大大超过5min（甚至无 法进行标定；响应速度明显变慢。 产生原因：电极老化。 处理方法：（用氢氟酸）进行活化处理 。 ：具体操作见钠指示电极的活化,钠指示电极的活化,活化液：30%的氢氟酸 操 作：将待活化的钠指示电极浸入氢氟酸溶 液中，缓缓摇晃电极，约3045s（严 禁超过60s） 后取出电极，即刻用除 盐

13、水冲洗干净。将活化后的钠指示电 极接入流路中运行（冲洗）4h8h后 即可进行正常测量。 ：若经连续两次活化未见明显效果，即表明电极已失效，必须更换新电极。,钠离子表传感器钠离子发送器,水样碱化不够 表面现象：测量示值不稳定，漂移。 产生原因：碱化扩散管老化或长度不够，至使 水样pH值偏低，测量受水样中氢离 子干扰影响；碱化液浓度偏低。 处理方法：更新碱化扩散管；增加碱化液浓 度。,钠离子表传感器钠离子发送器,水样碱化不够 表面现象：测量示值不稳定，漂移。 产生原因：仪表测量时流量不稳定或过大。 处理方法：调整仪表测量时流量（宜控制在 20mL/min25/min）。,钠离子表传感器钠离子发送器

14、,测量示值不稳定，漂移 表面现象：测量示值不稳定，漂移，长期无法 准确读值。 产生原因：水样接地不良或开路低浓度测量 时，受电信号干扰。 处理方法：检查并恢复水样的良好接地。,硅（磷）酸根表传感器光度计,. 光度计 光度（比色）计是硅酸根（磷酸根）表 的专用感器。,硅（磷）酸根表传感器光度计,结构：典型的吸收光度分析法仪表的光度 （比色）计通常由光源、单色器、比色 皿和光电元件组成。 样品出口 样品入口 光源 单色器(滤色片) 比色皿 光电元件(光电池) 光度计结构示意图,透光窗,透光窗,二次仪表,硅（磷）酸根表传感器光度计,材质： 光源器件试验室分光光度计一般均采用钨 卤素灯泡 。在线分析仪

15、表采用钨 卤素灯泡 、定波长半导体发光 二极管和激光管（采用后二者可 免去单色器）。 ：有些仪表在灯泡后还配置有聚光透镜， 用以准直和均匀光束。,硅（磷）酸根表传感器光度计,比色皿用以放置待测溶液的器皿。在在线 分析仪表中一般均做成流通池的形 式，制作材料均采用优质光学玻璃 或高密度塑料（两端留有透光玻璃 窗）。,硅（磷）酸根表传感器光度计,单色器选择某一特定光谱的波长。在线分 析仪表为了简化系统一般均采用玻 璃滤色片 。测量硅酸根的光谱波 长为790nm820nm；测量磷酸根的 光谱波长为400nm440nm。 ：普通玻璃滤色片的（波长差）为50nm 120nm，干涉滤色片的为5nm。,硅（

16、磷）酸根表传感器光度计,光电元件是光度计的光电转换器件，在线 分析仪表为了简化系统一般均采 用光电池（表面经镀膜处理）。 硅酸根表采用硅光电池 ；磷酸 根表采用硒光电池 。 ：硅光电池：380nm750nm 峰值570nm 硒光电池：400nm1200nm 峰值780nm,硅（磷）酸根表传感器光度计,光度计常见故障及处理方法： 光度计表面污染 表面现象：响应速度慢，测量误差大（示值 明显增大）。 产生原因：流通池或透光窗表面污染（热力 系统氧化物的长期沉积）。 处理方法：清洗流通池或透光窗。,硅（磷）酸根表传感器光度计, 示值重复性差 表面现象：测量示值重复性差。 产生原因：光源供电电源（交流

17、220V或二次 稳压电源）不稳定。 处理方法：提高交流220V电源和二次稳压电 源的稳定度。,硅（磷）酸根表传感器光度计, 灵敏度低 表面现象：测量精度明显降低，分辨率低。 产生原因：光电池衰老造成校准（标定） 斜 率低；流通池或透光窗表面严重 污染。 处理方法：更换光电池，清洗流通池或透光 窗。,硅（磷）酸根表传感器光度计, 流通池滞留气泡 表面现象：测量示值跳动，误差明显增大。 产生原因：流通池或透光窗表面严重污染， 造成内壁或透光窗滞留气泡；样 品系统漏气。 处理方法：清洗流通池或透光窗；检查消除 漏气部件。,硅（磷）酸根表传感器光度计, 校准（标定） 斜率为零 表面现象：校准（标定） 斜率为零，不能进 行正常测量。 产生原因：光源器件、光电池损坏或光源、 光电池引线断掉，样品处理不 当