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在线硅酸盐连续分析仪故障分析及维护经验探讨

发布时间：2010/8/11 阅读次数：1559 字体大小: 【小】【中】【大】

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【摘　要】以阳城国际发电有限责任公司6×350MW机组为例，主要介绍电厂汽水取样系统在线硅酸盐连续分析仪的故障分析和维护经验。讲述了阳城国际发电有限责任公司硅酸盐连续分析仪的安装、运行情况及硅酸盐连续分析仪的工作原理，同时讲述了硅酸盐连续分析仪在电厂运行中的重要意义，重点对在线硅酸盐连续分析仪进行了故障分析和维护经验的探讨，借此来共同提高在线硅酸盐连续分析仪的维护和检修水平。

【关键词】硅酸盐　故障分析　维护经验

1　前言

阳城国际发电有限责任公司一期6×350MW机组，每台机组汽水取样系统配置3台瑞士SWAN公司的硅酸盐连续分析仪，分别测量凝结水、炉水和蒸汽中硅酸盐的含量。其中炉水硅酸盐分析仪是单通道测量，凝结水和蒸汽硅酸盐分析仪采用四通道定期切换测量：凝结水硅酸盐分析仪分别可以测量主凝结水、精处理出口和除盐水补给水中的硅酸盐含量；蒸汽硅酸盐分析仪分别可以测量主蒸汽、再热蒸汽和饱和蒸汽中的硅酸盐含量。

在机组启动过程中,随着锅炉工作压力的提高,蒸汽密度不断增大,蒸汽密度也愈接近于水,溶盐的能力也就愈强。蒸汽的溶盐有以下的特点：

1）饱和蒸汽和过热蒸汽均可溶盐,凡能溶于水的盐也可溶于蒸汽中。

2）蒸汽溶盐能力随着蒸汽的提高而增大。

3）炉水中含盐愈高,则溶于蒸汽中的盐也愈多。

4）蒸汽对盐分的溶解具有选择性。蒸汽通常溶解的盐分主要是硅酸盐。

蒸汽中的溶盐严重影响了蒸汽的品质。硅酸盐随蒸汽带入汽轮机,蒸汽在汽轮机中膨胀做功,随着压力的下降，盐类就从蒸汽中析出,沉积在汽轮机的低压通道和叶片上，难溶于水，严重影响汽轮机的安全经济工作。

因此锅炉在启动过程中，对炉水含硅酸盐量应进行严格控制，根据含硅量限制锅炉升压，排去硅浓度高的给水，保证蒸汽含硅量在 0.02ppm 以内，此过程称为洗硅。

当压力升至9.8MPa时开始洗硅。以后锅炉升压必须受炉水中的含硅量的限制。根据化学分析取样，炉水中含硅量达到一级压力容许的含硅量时，才能升压至相应级，并继续进行洗硅，直至正常运行。可见对硅酸盐的在线监控非常重要。

阳城国际发电有限责任公司一期6×350MW机组自2000年#1机组投产近10年以来，18台硅酸盐连续分析仪全部投运，准确率长期保持在98%以上，表计从来没有出现过长期停运的情况，也没有出现过大的设备损坏事件，这在全国的电厂中也是领先的。鉴于目前没有专门对硅酸盐连续分析仪维护的详细说明，我把多年来对其维护的经验总结，与大家共同探讨、分享提高。在此仅以瑞士SWAN公司的硅酸盐连续分析仪为例说明。

2　在线硅酸盐连续分析仪工作原理

硅酸盐连续测量仪是根据不同浓度硅钼蓝溶液对波长815nm光的吸收度不同的原理来设计的。

在低PH条件下，硅酸盐和磷酸盐与钼酸铵反应，分别生成黄色的硅钼酸和磷钼酸。在硅钼酸被硫酸亚铁铵还原成多聚混合物之前，加入草酸将磷钼酸破坏掉，以防止磷酸盐对其测量的干扰。

其后，蓝色的样水流进恒温的光度计并完全充满。光度计顶端的通气孔保证光度计中不存在气泡。此时用波长为815nm的光照射样水，硅酸的浓度通过标准曲线就可计算出来。当光度计中的样水水位过高时，将会被虹吸管自动排出。

硅酸盐连续分析仪装备有恒温箱，可自动调节反应水样至45℃，这样可以缩短生成硅钼酸所需要的时间（在没有恒温箱的情况下生成硅钼酸的时间会加长，导致整个测量时间会过长）。在45℃时，生成硅钼酸大约需两分钟便可完成，接下来的反应需要1分钟，再用30秒的时间来加热样水。因此，全程反应时间不到5分钟。

同时，光度计也须保持在45℃恒温，以避免温度变来误差。

熟悉掌握硅酸盐连续分析仪的工作原理是能否维护其正常工作的关键

3　在线硅酸盐连续分析仪组成及样水流程

（1）硅酸盐分析仪显示单元：这是硅酸盐分析仪最重要的部件之一，光度计所测量的信号进入显示单元与标准曲线相比较产生出了硅酸盐含量值；通过显示单元还可以对分析仪进行各种参数设置和分析仪校准等多种功能操作。

（2）恒温反应室和光度计：这部分是硅酸盐分析仪能否测量准确的重要部分，恒温反应室将分析样水的温度控制在45℃；光度计对生成的硅钼蓝溶液进行蓝色分析、量化。

（3）泵单元：泵单元是硅酸盐分析仪样水和试剂的供应部分，这是表计能否正常测量的关键。它包括零点校准切换阀、样水通道切换阀和蠕动泵控制单元。

（4）标液瓶：用于在线硅酸盐分析仪量程的校准。

（5）样水通道组件：对于四通道的测量，通过样水通道切换阀可以选取相应的通道进行测量。

（6）试剂专用桶：4种试剂根据颜色代码将试管放在试剂桶内：

试剂1兰色钼酸；试剂2红色硫酸；试剂3无色草酸；试剂4黑色硫酸亚铁铵

用通道选择阀选中一路样水通道，或标准通道或安全通道，选定的样水被样水泵送入系统。流进水泵后样水被送入恒温反应槽。这是一根Teflon管，预装加热器，并有4个试剂入口。水泵的转速决定进入反应槽的样水的流量。

反应槽内样水被预热到45℃，排除样水温度对测量的影响。把钼酸和硫酸加入涡流搅拌器，样水在两分钟内变成淡黄色。随后加入草酸，磷钼酸的黄颜色即消失。

最后，加上还原剂（硫酸亚铁铵），样水变成兰色。当硅元素非常小时，眼睛是观察不到这种兰色的。

之后，有色的样水流进恒温箱的光度计并完全充满。光度计顶端的通气孔保证光度计中不存在气泡。此时用波长815nm的光照射样水，硅酸的浓度通过标准曲线就可计算出来。

当光度计中的样水水位过高时，将会被虹吸管自动排出。这个循环将被重复，直到测量出三个有效值。

4　硅酸盐分析仪故障分析

1）测量值偏低或为零：

（1）试剂1 钼酸用完或配置值不合适，重新配药。钼酸是生成硅钼酸蓝色溶液的主要试剂：钼酸没有或其配置不合适，硅酸盐测量值将出现较大的偏差，并且值会比实际值偏小。

（2）试剂2硫酸用完或配置值不合适，重新配药。硫酸是能否生成硅钼酸蓝色溶液的主要环境：硫酸没有或其配置不合适，将影响硅酸盐的生成，也将使测量值偏小。

（3）试剂4硫酸亚铁铵用完或配置值不合适，重新配药。硫酸亚铁铵是硅酸盐分析仪反应测量的最后一步，它将反应生成的硅钼酸黄色溶液还原变成硅钼酸蓝色溶液，进入光度计测量。如果其没有或配置不合适，将无法生成或减少生成硅钼酸蓝色溶液，使测量值偏小。

（4）取样泵管堵或漏气。泵单元是硅酸盐分析仪很重要的部件之一，4种试剂和样水都要通过泵单元才能进入恒温反应室。如果取样泵管堵或漏气，4种试剂或样水将无法进入恒温反应室，导致无法正确测量。

（5）恒温反应室温度达不到所需要的值45℃。温度低将导致反应时间需要过长，生成的硅钼酸蓝色溶液减小，这样将使测量值偏低。

（6）光度计脏。光度计脏会导致分析仪测到的硅钼酸蓝色重度降低，结果就是测量值偏小，所以也需要定期对光度计进行清理。

（7）校准斜率低。标准液不准和光度计脏是引起校准斜率低的主要原因。这种情况下需要对光度计进行清洗，另外需要重新配置新的标准液，重新进行量程校准。

2）测量值偏高：

（1）试剂3草酸用完或配置值不合适，重新配药。草酸的主要作用是将磷钼酸生成的黄色屏蔽掉。如果草酸没有或配置不合适，磷钼酸将当作硅钼酸处理，其值将会成倍地增长。严重影响硅酸盐连续分析仪的测量准确性。

（2）零点偏移严重。在硅酸盐连续分析仪测量过程中要每天进行零点校准，如果零点校准的传递率小于98%，其测量值就会显示偏大。零点校准的传递率如果在多次校验后仍然小于60%时，就需要考虑更换光度计了。光度计的老化是引起零点偏移的主要原因。

（3）校准斜率高。标准液如果比设定的校准值高将导致校准斜率高，这将使得测量值偏高。这种情况下需要重新配置新的标准液，重新进行量程校准。

3）测量通道故障：

表计显示无水样或无任何一种试剂，这种情况下存在的原因比较复杂，要具体分析。可能的原因分析：

（1）试剂过滤器堵。这种情况多发生在试剂1钼酸和试剂4硫酸亚铁铵两种试剂上。这两种试剂长时间可能会产生结晶的情况，从而堵死试剂过滤器导致通道故障发生。试剂过滤器半年到一年需要清洗一次。

（2）取样泵管堵。在这种情况下，可能会出现样水或某一种试剂丢失，导致表计出现通道无样的故障。查检样水或各试剂通道是否有液，如果确是泵管不通，及时更换泵，这种问题比较好处理。

（3）表计显示有通道故障，但是检查水样和各试剂都正常。这种情况是比较复杂的。可能的原因有：泵单元控制件出现了问题，可以试着更换一个新的泵单元控制件（这是水样和试剂监控的元件），多数情况下在更换泵单元控制件后表计会显示正常；另外就是恒温控制室出现问题，这种情况比较少，如果在泵单元更换后仍然显示有通道故障，哪么就需要检查恒温控制室是不是存在故障；最后就是二次显示仪表问题，在必要的情况下需要更换二次显示仪表的数据采集模件。

4）零点校准不正确：

硅酸盐分析仪在长期使用后，可能会出现这样的问题（这种情况一般发生在二年以后）：零点校准不通过，其传递率达不到100%，有的会不到90%。这种情况可能的原因：首先检查零点校准阀工作是否正常，零点校准阀的主要作用是旁路钼酸试剂，即将从泵管抽取的钼酸试剂旁路排出，不进入光度计。如果零点校准阀不能旁路排出钼酸试剂，就需要先对零点校准阀进行检修或更换。其次要对光度计进行检查、清洗，如果光度计清洗后零点校准仍然通不过，就需要更换光度计。正常的零点校准传递率在98%以上。

5）量程校准不正确：

量程校准不正确将导致硅酸盐分析仪测量值与实际值存在较大的偏差。引起量程校准不正确的原因有：标准液配置不准或没有，这种情况下必须重新配置新的标准液；4种试剂配置不合适或没有，这也将导致量程校准会出现较大的误差，重新配置试剂是解决此问题的关键。（量程校准应在零点校准合格后进行）

5　硅酸盐分析仪维护经验

硅酸盐分析仪的维护以故障预防为主，故障检修为辅。在硅酸盐分析仪的维护中，定期校验和定期检查最为重要，力求将故障杜绝在萌芽发展状态是关键。硅酸盐分析仪能够长期正常工作的维护要点：

1）机组正常运行时：

每天	让仪表做自动零校准
每星期（可根据需要调整）	让仪表做自动量程校准
每星期（大约一个月药品用完）	检查药品试剂容器内的试剂量，根据需要准备新试剂
半年到一年	清洗试剂吸药过滤器
一年以上	检查泵管和试剂过滤器，根据需要更换

2）机组停运时：根据机组停运的时间长短，需要在机组停运一刻对硅酸盐分析仪做出相应的处理。如果机组是临时停运（10天内），要将硅酸盐分析仪光度计和泵管中的试剂和水样排空，同时还需要将泵停运，这样可以防止存留在泵管和光度计中的残液结晶堵塞管路。如果机组要长期停运（半个月以上），这时就需要对光度计和泵管进行清洁处理（方法：用500ml的除盐水加5%左右的氨水混合，将4种试剂和样水管放入，让表计进行快速抽取），当清洁完后还需要对表计进行排空处理，同时将硅酸盐分析仪的电源停掉。

3）机组启动时：首先要提前准备好新配置合格的4种试剂；其次检查样水是否正常、干净，当水样合格后启动分析仪，清洗试剂吸药过滤器，启动快速抽药功能充满分析仪光度计；然后检查4种试剂吸药是否正常，如果有试剂没有就需要及时处理；最后再对表计进行一次零点校准，零点校准正常后表计即可以投入工作（一般情况下不需要进行量程校准，如果表计在多次测量后仍然没有数值，就需要进行一次量程校准）。

6　结束语

在电厂汽水取样分析系统中，在线硅酸盐连续分析仪能否准确监控汽水中的硅酸盐含量，对机组的稳定运行意思重大，同时在线硅酸盐连续分析仪的准确监控可以提高机组的使用寿命。尽管目前在线硅酸盐分析仪种类繁多，但测量原理基本相同，维护的方法类似。由于目前并没有专门针对在线硅酸盐连续分析仪相关的维护资料，厂家提供的说明书并不能完全解决存在的所有问题。相信今后针对性的维护手册会出现。在此只是抛砖引玉，与大家共同探讨，共同提高。

作者简介：

杨新乔：汉族；籍贯：平遥；1976生，大专学历，96年毕业参加工作。参加了阳城国际发电有限责任公司6×350MW机组锅炉控制和测控系统、水处理、精处理、汽水取样分析、启动锅炉、化学加药、循环水旁流等调试工作。一直在阳城国际发电有限责任公司仪控专业测量班任专责工程师，从事维护工作。单位地址：山西省晋城市阳城县北留镇阳城国际发电有限责任公司。联系电话：13363565886

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