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1、电厂化学仪表课件第一章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章第一章 电厂在线化学仪表监督的意义电厂在线化学仪表监督的意义在电厂的电力生产中，为保证热力设备的安全，经济运行。必须准确及时的监督设备中使用的工质，包括水，蒸汽等的品质和参数，这就是电厂化学监督的任务。化学监督是电力生产的眼睛，是电厂安全、经济生产的重要保障之一。为了完成化学监督任务，需要对电力生产的各个环节的水、汽品质进行分析。这可以通过人工分析和在线分析完成。我们这里要讨论的是在线分析
2、部分。本章中我们介绍在线分析的意义和特点，以后的各章中分别介绍各种在线仪表，着重介绍它们的原理和使用、维护。下面我们讨论在线仪表的特点。一一 在线化学仪表的特点在线化学仪表的特点连续监督，在线化学仪表一般都能随机组启动而投入运行，可以连续工作，时刻监督着水、汽品质的变化情况。一旦异常，及时报警，比人工分析更及时地发现异常，为机炉安全运行提供了保障。（人工分析：隔几小时取一次样，不连续）响应速度快，大多数化学在线仪表的响应速度都很快能及时的反映出水流品质变化。对于比色分析来说，响应时间较慢，但要比人工分析快的多。能够满足生产过程的要求。精密度高，由于在线分析，以采样到分析操作到读数等。可以令过程
3、自动进行。不需要人为的干与，排除了人工误差。分析结果的精密度，即多次测量结果之间的符合程度很高，远超过了人工化验的精确度。不易污染样品，在线仪表的进样管路直接与热力设备的垭样器相连。避免了来样污染。这对于高纯水的电导率分析非常有利。优点更明显。所以，在线分析的稳定性比较高。有利于自动化，在线仪表没有隔离输出接口，可以与计算机或控制装置连接。实现数据采集、综合分析和自动控制等功能。二二 在线化学仪表监督的意义在线化学仪表监督的意义在线化学仪表主要功能：在线化学仪表主要功能：连续监督水流品质，及时发现问题，防止事故发生。为自动控制装置提供控制依据，它本身就是自动控制系统的一部分，是自动控制系统的眼
4、睛和耳朵。炉水自动加磷酸盐装置，根据磷表的分析结果来控制加药泵的工作的。没有这些在线仪表，构不成自动控制系统。简化了分析人员的劳动强度、改善了劳动条件。三三 在线化学仪表的主要技术指标与测量误差在线化学仪表的主要技术指标与测量误差在选择、设计在线化学仪表时，根据生产的要求与仪表的技术指标进行选择。下面介绍仪表的主要技术指标：1、仪表的主要技术指标、仪表的主要技术指标2 测量误差与修正测量误差与修正1、仪表的主要技术指标、仪表的主要技术指标（1）测量范围：指仪表的最大显值范围。如某电溶解氧表的测量范围为0-200g/L。某pNa表的测量范围为pNa4-10。如果样品的含量超过了仪表测量范围，仪表
5、则无法读出读数。例如，用测量范围为pNa4-10的Na表去测量pNa=2或14的样品，则该表无法给出读数。选择仪表时，测量范围是主要考虑的技术指标之一。（2）灵敏阈：指引起仪表读数可察觉变化的最小变化值。如果pH计的灵敏阈是0.01，则表示该仪表的读数的可察觉的最小变化值为0.01，该表的读数可以读到小数点后第二位，如，8.01、9.14。对于数显仪表，这与仪表的读取位置有关。（3）准确度 准确度是指测量结果与实际值（真值）之间的符合程度。准确度用误差来表示，误差越小，准确度越高。仪表的准确度越高，表明其测量结果越接近真值，结果也越可靠，但准确度越高的仪表的价格也越高，选用时应根据实际需要选择
6、适当准确度的仪表。仪表的准确度通常用仪表的准确度等级来表示，关于仪表的准确度等级我们下面再介绍。（4）稳定性：指仪表工作状态的稳定程度，通常仪表的读数都有一定的飘移。稳定性高的仪表的读数漂移值小。例如PHG7680A型低电导pH计的稳定度为0.05pH24h。其含义为：在连续24小时的运行中，如水样的pH值为7.91，温度等其他条件不变时，该表在24h的运行中读数变化为7.910.057.867.96pH。（5）输入阻抗：输入阻抗是保证测量准确度的一个重要指标，在后面的讨论中，我们会讨论到仪表输入阻抗对测量结果准确度的影响，通常当仪表与发送器相互配合时，要求仪表的输入阻抗比发送器的阻抗大3个数
7、量级。（6）其它指标：包括仪表的输出、数据接口、报警、电源、对被测介质的要求等等。2 测量误差与修正测量误差与修正 仪表的示值误差：前面讲过，准确度是用误差来表示的，误差是指测量值与真值之间的差值，即 误差误差=测量值测量值-真值真值这里，真值是指被测量的真实值，它实际上是一个理想概这里，真值是指被测量的真实值，它实际上是一个理想概念，无法准确的知道，在实际测量中，经多次测量的平均念，无法准确的知道，在实际测量中，经多次测量的平均值来代替真实值，例如，元素原子量，是经过权威机构经值来代替真实值，例如，元素原子量，是经过权威机构经过多次精确测量得出的平均值，我们在实际应用中通常把过多次精确测量得
8、出的平均值，我们在实际应用中通常把从许多数据表中查到的原子量值作为原子量的真实值使用，从许多数据表中查到的原子量值作为原子量的真实值使用，但实际上它也是一个多次测量结果的平均值但实际上它也是一个多次测量结果的平均值。仪表的读数，通常叫做仪表的示值，仪表检测的示值与被测量的真值之间的差值叫做仪表示值误差，即 仪表示值误差仪表示值误差=仪表示值仪表示值-真实值真实值 仪表计量性能评定 由仪表测定出的结果或多或少总带有误差，为了掌握仪表的准确度，及其变化情况，及时采取措施，保证化学监督的有效性，需要对仪表进行多种性能评定，找出仪表的各种误差，通过修正使测量结果的准确度得以保证。仪表性能的评定，包括仪
9、表性能的评定，包括3个方面：个方面：仪表检定仪表检定 仪表检定是评价仪表本身是否合格并确定其精确度等级的仪表性能检定工作。这项工作必须要具有相应仪表的检定资格证书的专业人员进行，其他人员不能出具鉴定书。仪表校验仪表校验 仪表校验是指有规定条件下，以检查验证被检测的仪表的示值与标准值的差异程度为目的的操作。一般采用比被验仪表等级高，且以检定过的仪表来校准被验仪表，也可用基准物质进行校准。例如：电导仪的误差校验，就是用电导率已知的标准溶液去校准被检的电导率仪。方法是，用被检的电导率仪去测定电导率已知的标准溶液，通常是KCl溶液，连续测定三次，求其平均值，可得出该电导率仪的误差。仪表的校验是仪表维护
10、的一项主要内容，除定期进行仪表的校验外，在对仪表维修后，必须经过检验合格后才能投运。仪表对比仪表对比 仪表对比是在规定的条件下，将被检仪表与准确度等级相同的同类标准仪表或计量器具进行对比，从而可以了解被检仪表的性能。这里标准仪表是指标准度已知，可以信赖的仪表，例如，为了检验一个参比电极的可靠性，常将被测参比电极与另一准确度可靠的参比电极对比，从而可知，被测量的参比电极的可靠性和准确性。仪表误差修正示值误差和示值相对误差仪表示值引用误差与仪表准确度等级示值误差和示值相对误差前面已经介绍了仪表示值误差为：示值误差示值误差=仪表示值仪表示值-真实值真实值由于真实值是未知的，常用标准值来代替真实值，例
11、如KCl标准溶液的电导率就可认为是标准值，则示值误差为示值误差示值误差=仪表示值仪表示值-标准值标准值示值误差不能很好的反映仪表的准确度，例如量程为0200S/cm的电导率仪测量标准值为50S/cm的溶液的电导率得到的测量结果为49.8S/cm，测量标准值为100S/cm的溶液的电导率得到的测量结果为99.7S/cm.两者的示值误差，前者为-0.2S/cm，后者-0.3S/cm，这两个误差在示值中所占的比例是不同的，为此，引入了示值相对误差：上述二次测量的示值相对误差分别为：仪表示值引用误差与仪表准确度等级仪表示值引用误差和仪器准确度等级都是表示仪表准确度的一个重要指标。上一例子中，仪表的满量
12、程值为200S/cm，在49.8S/cm刻度处，仪表示值引用误差为仪表被检定刻度的引用误差中绝对值的最大值，去掉百分号的数值作为仪器的准确度等级。上例中，该导电体在49.8S/cm和99.S/cm 7处的引用误差分别为：-0.1%和-0.15%，其中绝对值最大的为0.15%，去掉百分号后为0.15，则该表的准确度等级为0.15级。如果规定的准确度等级中没有0.15级，则该仪表的准确度为下一个等级。例由于电导体仪的准确度等级中没有0.15级，只有0.2级，则上述电导体仪为0.2级。又如，假如有一电导率仪的示值引用误差为0.3%，则该电导率仪的准确度为0.3级。但规定的准确度等级中没有0.3级，只
13、有0.2级和0.5级，则该电导率仪上准确度等级为0.5级。四四 分析表的分类与组成分析表的分类与组成分析仪表是测量物质的化学组成、结构和某些物理特性的一类仪表。它的种类非常多，目前还没有统一的分类法。下面我们做一下简要的介绍。1分析仪表的分类分析仪表的分类2在线化学仪表的组成在线化学仪表的组成1分析仪表的分类分析仪表的分类按使用场合不同可分为:实验室仪表和在线仪表。按测量原理可分为:电化学式分析仪表：其测定是根据电化学原理，电输电导式、电位式等。如电导率仪、pH计、pNa计等。热化学分析仪表：包括热导式、热化学式、热谱式等。如热导式Hi分析仪。光学式分析仪表：是吸收式和发射式。如Si表。磁分析
14、仪表射线分析仪表色谱分析仪表电子光学、离子光学分析仪表物理特性分析仪表电厂中使用的在线化学仪表主要有电化学式、热学式、光学式、色电厂中使用的在线化学仪表主要有电化学式、热学式、光学式、色谱及物理特性分析仪表等几类，这里我们只讲前三类。谱及物理特性分析仪表等几类，这里我们只讲前三类。2在线化学仪表的组成在线化学仪表的组成分析仪表的种类虽然很多，结构各不相同。但其基本组成构成可分为：分析部分、信号处理部分、显示部分。在线仪表除上述三大部分外。还有采样与样品预处理部分，下面做一简单介绍。分析部分 分析部分又叫传感器，它是根据化学、物理原理把试样中待测组分转换成相应的、能准确测量的电位信号。例如：pN
15、a计的pNa电极与参比电极组成的测量电池，按照电化学式的能斯特公式把溶液中的Na+浓度转换成能被准确测量的电压信号。这一测量电压就是pNa计的分析部分，也就是pNa计的传感器。信号处理部分 信号处理部分又叫变送器。传感器输出的电信号种类不同，如可以是电压信号，电流信号等。这些信号一段都很微弱。不能直接带动指示器、记录仪或自动控制系统的调节装置工作，因此需要对这些微弱信号进行放和变换处理。同时，为了排除各种影响测量的因素，得到正确的测量结果，仪表中还设置了各种自动调校和标定功能的电路。一些智能的仪表还设置了自检、数据存储与处理等功能。显示部分对被测量值的测量结果要通过显示部分显示出来，被测量对被
16、测量值的测量结果要通过显示部分显示出来，被测量值的显示主要有两种方式，即模拟显示和数字显示。值的显示主要有两种方式，即模拟显示和数字显示。模拟显示模拟显示通常由传感器输出的信号连续变化的电信号，这一电信号通常由传感器输出的信号连续变化的电信号，这一电信号经变送器交换处理后仍为一连续变化的信号，这种连续变经变送器交换处理后仍为一连续变化的信号，这种连续变化的信号就叫模拟信号，用这种模拟信号驱动显示器，显化的信号就叫模拟信号，用这种模拟信号驱动显示器，显示这种连续变化的信号的方式叫模拟显示，常见的指针式示这种连续变化的信号的方式叫模拟显示，常见的指针式读数仪表。如动圈式指示仪表等，都属于模拟显示仪
17、表。读数仪表。如动圈式指示仪表等，都属于模拟显示仪表。数字显示数字显示通常的模拟显示的结果，会由于人眼的误差，不同的人读通常的模拟显示的结果，会由于人眼的误差，不同的人读出不同的结果，造成误差。同时由于现代化自动控制对数出不同的结果，造成误差。同时由于现代化自动控制对数据通信的要求等，数字显示仪表的应用越来越广泛。据通信的要求等，数字显示仪表的应用越来越广泛。数字显示仪器是通过模数字显示仪器是通过模/数转换装置，把变送器输出的模数转换装置，把变送器输出的模拟信号转换成不连续变化的数字信号，并通过数码管等数拟信号转换成不连续变化的数字信号，并通过数码管等数字显示元件显示出来。它的读数是由模字显示
18、元件显示出来。它的读数是由模/数转变器确定的。数转变器确定的。避免了人为的误差。而且由于是数字信号，抗干扰能力强，避免了人为的误差。而且由于是数字信号，抗干扰能力强，便于与其它数据处理系统（如计算机自动控制装置等）进便于与其它数据处理系统（如计算机自动控制装置等）进行数据通讯。行数据通讯。采样样与样品的预处理系统采样与样品的预处理系统，它包括采样样品冷却与样品的预处理，关于采样与样品冷却，我们在下一章中介绍。样品的预处理部分，由于不同的仪表有不同的分析原理，其样品预处理的方法也不同。如pNa计的样品预处理的样品碱化处理，而Si表的样品预处理是显色等。因此，这方面的内容将在各分析方法中介绍。五五
19、 在线化学仪表的安装与投运要求在线化学仪表的安装与投运要求由于化学仪表的正常工作对其所处的环境有一定的要求，所以必须根据各仪器表的对使用环境的要求安装在适当的环境下。1仪表对环境的要求仪表对环境的要求2 安装方式安装方式3在线仪表的投运条件在线仪表的投运条件1 仪表对环境的要求仪表对环境的要求仪表对环境的要求，一般分为以下几个方面 湿度湿度一般的化学仪表均要求环境湿度不大于75%，湿度太大会造成电路接点锈蚀和其它部分的锈蚀，影响性能，造成电路故障或仪表失灵。温度温度 一般仪表要求环境温度在1535，温度太高会引起电路静态工作点漂移，造成误差。影响散热，特别是一些智能仪表，其中有一些数据存储、处
20、理的芯片，散热不良会造成数据存存储和运算错误，甚至使某些元件失灵。温度太低：1.影响化学反应速度，造成误差。2.传感器中溶液结冰，损坏传感器。供电电源供电电源 220（1520%）501HZ电源电压不稳造成损坏 波动范围超出允许范围，有可能造成损坏。造成误差 虽然仪表设计时考虑了电源波动对测量结果的影响，但 电源波动太大，有可能引起大的误差。为防止电源不稳：仪表的电源线应与大功率用电设备隔离。以避免因这些大为防止电源不稳：仪表的电源线应与大功率用电设备隔离。以避免因这些大功率设备的启停而引起的电源不稳造成的影响功率设备的启停而引起的电源不稳造成的影响电磁场感干扰电磁场的干扰是困惑测定的一大难题
21、，有时会造成无法读数，因此，应尽可能避免电磁场的干扰，必要时对一起进行电磁场屏蔽处理。另外，仪表的电源线不应与信号线平行并拢一起铺设，以防干扰。仪器应有良好的接地。远距离输送信号时应对信号线进行屏蔽。例如放入钢管中并使钢管有良好的远距离输送信号时应对信号线进行屏蔽。例如放入钢管中并使钢管有良好的接地。另外，仪表的试用环境中应无腐蚀性气体。无较强的振动、无阳光的接地。另外，仪表的试用环境中应无腐蚀性气体。无较强的振动、无阳光的直接照射等。如必须在一些严酷的环境中工作必须采取特殊措施。直接照射等。如必须在一些严酷的环境中工作必须采取特殊措施。2 安装方式安装方式仪表的安装方式有以下几种：分散方式：
22、贴近采样点，就近安装。优点是投资少，检测滞后少。缺点是分散、管理，调校，维护不便，环境条件差易损坏。集中式：将在线仪表集中在一个仪表间中。优点是集中控制，便于管理，维护。缺点是投资大，采样管线长，检测滞后。高温低温不隔房：高温低温不隔房：高温低温隔房：电厂的水汽样品大多是在高温高压介质，需经减压高温低温隔房：电厂的水汽样品大多是在高温高压介质，需经减压冷却为低压常温的水样后才能进入在线仪表的发送器内。为避免仪器冷却为低压常温的水样后才能进入在线仪表的发送器内。为避免仪器受高温的影响，提高仪表和操作人员的安全性，将减压装置和冷却装受高温的影响，提高仪表和操作人员的安全性，将减压装置和冷却装置单独
23、存放在一个房间内，只将已减压冷却为低压常温的水样以适当置单独存放在一个房间内，只将已减压冷却为低压常温的水样以适当流置引入仪表间，这种方式为隔离式，有条件的电厂应采用这种方式。流置引入仪表间，这种方式为隔离式，有条件的电厂应采用这种方式。3 在线仪表的投运条件在线仪表的投运条件在线仪表满足以下三个条件才能投运。采样系统完好。从采样系统流入传感器的水样温度、压力、流量等符合要求。已运行过的仪表在大小修及仪表检修后要注意采样系统的完好。仪表的使用环境符合要求。投运前，先做好以下工作：检查与冲洗采样系统至采样系统的出水合格。检查与冲洗采样系统至采样系统的出水合格。检查仪表的电源。检查仪表的电源。调整样品的温度，流量至合适的值并稳定一段时间。调整样品的温度，流量至合适的值并稳定一段时间。检查仪表的性能，进行仪表的调零、定位、标定等调节工作。检查仪表的性能，进行仪表的调零、定位、标定等调节工作。以上工作完成后，即可通入样品，仪表投入工作。以上工作完成后，即可通入样品，仪表投入工作。