CN110133085A - 百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于百万千瓦级核电站给水化学取样测试领域，公开了一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统及方法，其系统包括冷却装置、流量调节装置和pH测试装置，其中，冷却装置的进口端与二回路系统连接，出口端与流量调节装置连接，用于将二回路系统流入的待测试液体冷却至目标温度；流量调节装置，用于控制流经pH测试装置的待测试液体的流量，其远离冷却装置的一端与pH测试装置连接，使测试液体的流量处于预设流量范围内；pH测试装置，用于测量待测试液体的pH数据。本发明提供的系统及方法充分考虑取样的及时性、pH数据波动幅度的可接受性和pH数据测量的准确性，使得改进后的pH测量数据的波动幅度可以稳定在±0.02，满足水质监测的要求。

Description

百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统及方法
技术领域
本发明属于百万千瓦级核电站给水化学取样测试领域，更具体地说，是涉及一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统及方法。
背景技术
pH在线仪表是SIT系统(给水化学取样系统)中重要的测试仪表之一，其提供的pH数据对二回路系统的水质监测具有重大的影响。然而，长期以来，在SIT系统中的pH在线仪表的测量数值经常会发生较大幅度的波动，在一些情况下，波动幅度高达0.10，这严重影响了pH数据测量的准确性和稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统及方法，以解决现有技术中存在的pH数据测量波动幅度大的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，包括冷却装置、流量调节装置和pH测试装置；
所述冷却装置的进口端与二回路系统连接，所述冷却装置的出口端与所述流量调节装置连接，所述冷却装置用于将所述二回路系统流入的待测试液体冷却至目标温度；
所述流量调节装置远离所述冷却装置的一端与所述pH测试装置连接，所述流量调节装置用于控制流经所述pH测试装置的待测试液体的流量，使所述测试液体的流量处于预设流量范围内；
所述pH测试装置，用于测量所述待测试液体的pH数据。
可选的，所述预设流量范围包括60-80ml/min。
可选的，所述冷却装置包括第一冷却器和连接于所述第一冷却器的第二冷却器，所述第一冷却器用于使所述待测试液体冷却至指定温度范围，所述第二冷却器为恒温调节器，用于调节经所述第一冷却器冷却后的待测试液体的温度，使所述待测试液体达到所述目标温度。
可选的，所述百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统还包括第一过滤器和第二过滤器；所述第一冷却器通过所述第一过滤器连接所述第二冷却器，所述第二冷却器通过所述第二过滤器连接所述流量调节装置。
可选的，所述第一冷却器与所述二回路系统之间设置有第一隔离阀；
所述第一冷却器与所述第一过滤器之间设置有第二隔离阀；
所述第二冷却器与所述第一过滤器之间设置有第三隔离阀；
所述第二冷却器与所述第二过滤器之间设置有第四隔离阀；
所述流量调节装置与所述第二过滤器之间设置有第五隔离阀。
可选的，所述目标温度为25±1℃。
可选的，所述流量调节装置包括流量调节阀门和流量计，所述流量调节阀门用于调节所述待测试液体的流量，使所述流量计的测量值处于所述预设流量范围。
可选的，所述pH测试装置包括流通池、表头和电极，所述表头与所述电极通过导线连接；所述流通池的入口端与所述流量调节装置连接，所述电极的测试头浸没于所述流通池内的待测试液体中。
可选的，所述流量调节装置还包括分流调节装置，所述分流调节装置用于分流进入所述流量调节装置的流量，高于预设流量范围的待测试液体自所述分流调节装置直接排出。
本发明的另一方面还提供了一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试方法，使用了上述百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统对所述二回路系统的待测试液体的pH数据进行测量，所述测试方法包括：
待测量液体从二回路系统流入冷却装置；
所述冷却装置将待测试液体冷却至目标温度；
通过流量调节装置控制流经pH测试装置的待测试液体的流量，使所述测试液体的流量处于预设流量范围内；
通过所述pH测试装置测量所述待测试液体的pH数据。
可选的，所述pH数据的波动幅度小于或等于0.02。
可选的，所述预设流量范围包括60-80ml/min。
本发明提供的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统及方法的有益效果在于：与现有技术相比，百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统充分考虑取样的及时性、pH数据波动幅度的可接受性和pH数据测量的准确性，使得改进后的仪表测试系统pH测量数据的波动幅度可以稳定在±0.02，满足水质监测的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统的简要结构示意图；
图2为本发明实施例提供的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，现对本发明实施例提供的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统进行说明。本发明实施例提供的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，包括冷却装置10、流量调节装置20和pH测试装置30；
冷却装置10的进口端与二回路系统连接，冷却装置10的出口端与流量调节装置20连接，冷却装置10用于将所述二回路系统流入的待测试液体冷却至目标温度；
流量调节装置20远离冷却装置10的一端与pH测试装置30连接，流量调节装置20用于控制流经pH测试装置30的待测试液体的流量，使所述测试液体的流量处于预设流量范围内；
pH测试装置30，用于测量所述待测试液体的pH数据。
本实施例中，为了测量二回路系统的水质状况(此处指水的pH)，需要对流出二回路系统的水进行降温和控制流量处理。在此处，待测量液体可以指水。
核电站二回路系统pH数据的准确测量与控制，是控制二回路系统热力设备腐蚀、结垢的关键。然而，二回路系统pH在线测量，会受到液接电位、温度补偿以及静电荷等因素的干扰，致使pH在线测量经常会出现波动幅度大、偏差大的问题。要提高在线pH数据测量的准确性及稳定性，就需要消除或者减少上述因素的影响。
液接电位，指的是在参比电极盐桥和水样接触点处的直流电位差。理想情况下该液接电位接近于零并且稳定，但在纯水中，液接电位增大，并且增量未知，容易造成了pH测量偏差。液接电位属于不可控因素。
关于温度补偿，温度对pH数据的测量影响有三种，即温度的变化引起能斯特方程中斜率的变化、参比电极电位的变化和溶液离子平衡常数的变化。pH仪表的温度补偿一般只补偿其中一部分，而对于影响最大的因子(溶液离子平衡常数)并未补偿。也就是说，即使在线pH表有温度补偿功能，也无法完全抵消温度的变化带来的对pH测量数据的影响。但SIT系统有恒温控制，此因素可以排除。
关于静电荷，在低电导率条件下，水的pH数据测量很容易受到静电荷的影响，引起测量数据的波动。低电导率的水，其性质类似于绝缘体，在水流动时，水分子与电极表面发生类似于绝缘体之间的摩擦，产生静电荷。因而水的流速越快，产生的静电荷就越多。这些静电荷在水中难以被及时转移，容易在电极表面累积，形成电位差。由于这种电位差的存在，在测量低电导率水的pH数据时，测量数据容易出现波动，并且与水实际的pH值相差较大。而在pH标准溶液中，由于标准溶液的电导率很高，且标准溶液处于静止，流速为零，导致pH在线仪表的标定值与实测值存在差异。
作为核电站二回路系统的导热介质的水，其电导率很低，一般在10μs/cm左右。因而，需要考虑静电荷对pH数据测量的影响。
理论上，水的流速(通常情况下，流通池的容积不变，流量与流速呈正比)越大，测量pH数据的波动幅度也会越大，而且与标定值的偏大也会越大。但在线测量需要同时考虑取样代表性的问题，流量过低，测出的pH数据无法及时反映二回路系统的pH状况；另一方面，即使在低流速的状况下，依然会有静电荷产生，静电荷无法消除。因而，需要找出波动幅度在可接受范围内的条件下，且测量值与标定值在允许偏差范围内的待测试水样(即上述待测试液体)的流量。
通过对多台与二回路系统连接的pH测试装置30(二回路系统与pH测试装置30之间连接有上述冷却装置10和流量调节装置20)在不同流量下进行pH数据测量，获得多组pH数据，以评估pH测试装置30(此处的pH测试装置30可以等同于pH在线仪表)的最佳测试流量。
测试条件如下，通过流量调节装置20调整流经pH测试装置30的待测试液体的流量，稳定第一时长，然后获取第二时长内的pH测试数据。在此处，第一时长可以根据流量调节装置20与pH测试装置30的物理距离进行确定。若流量调节装置20与pH测试装置30的物理距离较近，调整后的流量可以较快稳定，可以适当减少第一时长。第一时长可以是10分钟。第二时长可以根据实际需要进行确定，如可以设置为5分钟。测量数据如下表。
表1第一pH在线仪表在不同流量下测试获得的pH数据
通过实验室分析氨的方法对上述待测试液体(水)的pH值进行标定，获得的pH值为9.85。
表2第二pH在线仪表在不同流量下测试获得的pH数据
通过实验室分析氨的方法对上述待测试液体(水)的pH值进行标定，获得的pH值为9.88。
表3第三pH在线仪表在不同流量下测试获得的pH数据
通过实验室分析氨的方法对上述待测试液体(水)的pH值进行标定，获得的pH值为9.84。
表4第四pH在线仪表在不同流量下测试获得的pH数据
通过实验室分析氨的方法对上述待测试液体(水)的pH值进行标定，获得的pH值为9.86。
表5第五pH在线仪表在不同流量下测试获得的pH数据
通过实验室分析氨的方法对上述待测试液体(水)的pH值进行标定，获得的pH值为9.88。
表6第六pH在线仪表在不同流量下测试获得的pH数据
通过实验室分析氨的方法对上述待测试液体(水)的pH值进行标定，获得的pH值为9.85。
从表1-6可以看出，随着流量的增加，pH数据的波动幅度越来越大。考虑到取样的及时性、波动幅度的可接受性以及测量的准确性，可将pH在线仪表的预设流量范围设定为60-80ml/min。若流量调节装置20的调节方式为手动调节，则可在相应的流量计刻度设置标记，提醒工作人员将流量调节至该预设流量范围内。在后续的监测中，将pH在线仪表的流量控制在该预设流量范围内，pH在线仪表的测量数据的波动幅度可以稳定在±0.02，满足水质监测的要求。
可选的，参见图2，冷却装置10包括第一冷却器101和连接于第一冷却器101的第二冷却器103，第一冷却器101用于使所述待测试液体冷却至指定温度范围，第二冷却器103为恒温调节器，用于调节经第一冷却器101冷却后的待测试液体的温度，使所述待测试液体达到所述目标温度。
本实施例中，指定温度范围可以是40±5℃。目标温度可以是25±1℃。第一冷却器101可选用耐压型的冷却器。如南京国能环保公司生产，型号为GLQ-30的冷却器，其最高压力45MPa，最高温度650℃，最大流量2000ml/min，外壳材质为304不锈钢，管程材质为316不锈钢。第二冷却器103的型号可与第一冷却器101相同，但设置的冷却参数不同。图2中的箭头用于指示待测试液体的流向。
可选的，所述百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统还包括第一过滤器102和第二过滤器104；第一冷却器101通过第一过滤器102连接第二冷却器103，第二冷却器103通过第二过滤器104连接流量调节装置20。
可选的，第一冷却器101与二回路系统之间设置有第一隔离阀；
第一冷却器101与第一过滤器102之间设置有第二隔离阀；
第二冷却器103与第一过滤器102之间设置有第三隔离阀；
第二冷却器103与第二过滤器104之间设置有第四隔离阀；
流量调节装置20与第二过滤器104之间设置有第五隔离阀。
本实施例中，为了维护的方便，可以在各个设备之间设置隔离阀。在此处，第一隔离阀、第二隔离阀、第三隔离阀、第四隔离阀和第五隔离阀可选用相同类型的隔离阀。各个设备与隔离阀可使用管道连接，管道可使用不锈钢管，如直径为10mm的不锈钢管。
可选的，流量调节装置20包括流量调节阀门201和流量计202，流量调节阀门201用于调节所述待测试液体的流量，使流量计202的测量值处于所述预设流量范围。
本实施例中，流量调节阀门201可以是自动控制的调节阀门，也可以是手动控制的调节阀门。流量计202可根据待测试流体的性质和常用流量范围选用适配的流量计202。
可选的，pH测试装置30包括流通池301、表头303和电极302，表头303与电极302通过导线连接；流通池301的入口端与流量调节装置20连接，电极302的测试头浸没于流通池301内的待测试液体中。
本实施例中，可根据实际需要确定流通池301的大小。并根据实际的测试环境选用适配的表头303和电极302。在此处，电极302指的是用于测量pH数据的电极。
可选的，流量调节装置20还包括分流调节装置，分流调节装置用于分流进入流量调节装置20的流量，高于预设流量范围的待测试液体自分流调节装置直接排出。
本实施例中，分流调节装置可以是分流的阀门，将从冷却装置10流出的待测试液体分成两路，一路流经pH测试装置30，另一路直接外排(未图示)。若冷却装置10的待测试液体的流量是额定的，则可在分流调节装置对待测试液体的流量进行分流，保证流量调节装置20的流量处于预设流量范围内，而高于预设流量范围的待测试液体则直接外排。这样可以保证取样的及时性。
本发明实施例提供的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统的有益效果在于：与现有技术相比，百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统充分考虑取样的及时性、pH数据波动幅度的可接受性和pH数据测量的准确性，使得改进后的仪表测试系统pH测量数据的波动幅度可以稳定在±0.02，满足水质监测的要求。
本发明实施例还提供了一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试方法，使用了上述百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统对所述二回路系统的待测试液体的pH数据进行测量，所述测试方法包括：
待测量液体从二回路系统流入冷却装置；
所述冷却装置将待测试液体冷却至目标温度；
通过流量调节装置控制流经pH测试装置的待测试液体的流量，使所述测试液体的流量处于预设流量范围内；
通过所述pH测试装置测量所述待测试液体的pH数据。
百万千瓦级核电站pH在线仪表测试方法的具体处理步骤可参照上一实施例百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统的描述，在此不再赘述。
可选的，所述pH数据的波动幅度小于或等于0.02。
可选的，所述预设流量范围包括60-80ml/min。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，包括冷却装置、流量调节装置和pH测试装置；
所述冷却装置的进口端与二回路系统连接，所述冷却装置的出口端与所述流量调节装置连接，所述冷却装置用于将所述二回路系统流入的待测试液体冷却至目标温度；
所述流量调节装置远离所述冷却装置的一端与所述pH测试装置连接，所述流量调节装置用于控制流经所述pH测试装置的待测试液体的流量，使所述测试液体的流量处于预设流量范围内；
所述pH测试装置，用于测量所述待测试液体的pH数据。
2.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述预设流量范围包括60-80ml/min。
3.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述冷却装置包括第一冷却器和连接于所述第一冷却器的第二冷却器，所述第一冷却器用于使所述待测试液体冷却至指定温度范围，所述第二冷却器为恒温调节器，用于调节经所述第一冷却器冷却后的待测试液体的温度，使所述待测试液体达到所述目标温度。
4.如权利要求3所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统还包括第一过滤器和第二过滤器；所述第一冷却器通过所述第一过滤器连接所述第二冷却器，所述第二冷却器通过所述第二过滤器连接所述流量调节装置。
5.如权利要求4所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述第一冷却器与所述二回路系统之间设置有第一隔离阀；
所述第一冷却器与所述第一过滤器之间设置有第二隔离阀；
所述第二冷却器与所述第一过滤器之间设置有第三隔离阀；
所述第二冷却器与所述第二过滤器之间设置有第四隔离阀；
所述流量调节装置与所述第二过滤器之间设置有第五隔离阀。
6.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述目标温度为25±1℃。
7.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述流量调节装置包括流量调节阀门和流量计，所述流量调节阀门用于调节所述待测试液体的流量，使所述流量计的测量值处于所述预设流量范围。
8.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述pH测试装置包括流通池、表头和电极，所述表头与所述电极通过导线连接；所述流通池的入口端与所述流量调节装置连接，所述电极的测试头浸没于所述流通池内的待测试液体中。
9.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统，其特征在于，所述流量调节装置还包括分流调节装置，所述分流调节装置用于分流进入所述流量调节装置的流量，高于所述预设流量范围的待测试液体自所述分流调节装置直接排出。
10.一种百万千瓦级核电站pH在线仪表测试方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任意一项所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试系统对所述二回路系统的待测试液体的pH数据进行测量，所述测试方法包括：
待测量液体从二回路系统流入冷却装置；
所述冷却装置将待测试液体冷却至目标温度；
通过流量调节装置控制流经pH测试装置的待测试液体的流量，使所述测试液体的流量处于预设流量范围内；
通过所述pH测试装置测量所述待测试液体的pH数据。
11.如权利要求10所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试方法，其特征在于，所述pH数据的波动幅度小于或等于0.02。
12.如权利要求10所述的百万千瓦级核电站pH在线仪表测试方法，其特征在于，所述预设流量范围包括60-80ml/min。
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