电厂化学仪表课件第一章

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1、第一章 电厂在线化学仪表监督的意 义 一 在线化学仪表的特点 二 在线化学仪表监督的意义 三 在线化学仪表的主要技术指标与测量误差 四 分析表的分类与组成 五 在线化学仪表的安装与投运要求第一章 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 在线分析部分。本章中我们介绍在线分

2、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 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 过程自动进行。不需要

3、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 在线化学仪表监督的意义 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睛和耳朵。炉水自 动加磷酸盐装置，

4、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 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 2 测量误差与修正1、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

5、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

6、 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7.910.057.86 7.96pH 。 （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个数量级。 （6）其它指标： 包括

7、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 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=测量值-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 机构经过多次精确测量得出的平均值，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，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

8、差=仪表示值-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3个方面： 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，

9、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

10、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=仪表示值-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=仪表示值-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0 200S/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

11、- 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

12、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 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 2在线化学仪表的组成1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

13、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 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 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

14、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：pNa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

15、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 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 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 数字显示元件显示出来。它的读数是由模/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，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。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。