CN112903759A - 一种硅表的在线校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种在线硅表的校准系统及方法，包括混合标准溶液、在线电导率表、泵和在线硅表。不同于传统的硅标液离线校准方式，该方法将氨标准溶液与二氧化硅标准溶液按照一定浓度比例配置成标准混合溶液，加入流动的纯水中后，由于二氧化硅在水中不电解、不产生电导率，可以通过测量水样电导率计算出标准混合溶液中氨的浓度，进而得出水样中二氧化硅的浓度，实现在线硅表的在线校准。该系统及方法比传统的硅标液离线校准方法更准确，能有效减少离线校准受到的环境影响及干扰，提高了在线硅表测量准确性。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂在线化学仪表测量及校准领域，具体为一种硅表的在线校准系统及方法。
背景技术
硅表在国内外电力行业广泛应用，主要用于除盐水、给水、炉水和蒸汽中的硅含量的在线测量，目的是为了防止二氧化硅进入水汽系统在热力设备和汽轮机叶片沉积，降低机组热效率，甚至对热力设备的损坏。
发电厂硅表属于在线化学仪表，根据DL/T 677-2018《发电厂在线化学仪表检验规程》的要求，硅表应每月进行一次整机校验。根据测量要求不同的在线硅表，检验人员将浓度为20μg/L或100μg/L的二氧化硅标准溶液倒入仪表测量池中，让硅表进行手动校准。由于整个校验离线完成，二氧化硅标液在人工制备和倒入测量池的过程中，很难避免空气中粉尘、气溶胶等包含了大量的游离二氧化硅的颗粒进入硅表校验环节中，对硅表在线测量造成误差，影响发电厂水质监控，对安全生产带来危害。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种硅表的在线校准系统及方法，能够准有效地对硅表进行在线校准。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种硅表的在线校准方法，包括以下步骤：
步骤1、将一定量的氨与二氧化硅加入高纯水中配制成浓度比为1:n的标准溶液，将配置好的标准溶液加入在线纯水系统中得到混合水样；
步骤2、测量混合水样的电导率，根据NH4 +和OH-的极限摩尔电导率得到混合水样中氨电离平衡后NH4 +的浓度；
步骤3、根据混合水样中NH4 +的浓度以及氨在水溶液中的电离平衡常数得到混合水样中氨电离前的初始浓度；
步骤4、根据混合水样中氨的浓度并结合步骤1氨与二氧化硅的浓度比确定混合水样中二氧化硅的浓度，根据二氧化硅的浓度对在线硅表进行检验和校准。
优选的，步骤2中混合溶液NH4 +的浓度x确定方法如下：
其中，
和
分别为NH4 +和OH-的极限摩尔电导率，κ为混合水样的电导率。
优选的，通过电导率表测量混合水样的电导率κ。
优选的，步骤3中混合水样氨电离前的初始浓度a的确定方法如下：
其中，K为氨在混合水样中的电离平衡常数，
和
分别为NH4 +和OH-的极限摩尔电导率，κ为混合水样的电导率。
优选的，步骤5中混合水样二氧化硅浓度b的确定方法如下：
一种硅表的在线校准方法的系统，其特征在于，包括电导率表、在线硅表和标准溶液罐；
所述电导率表的进水端连接发电厂水汽循环系统的进水管，电导率表的出水端连接在线硅表的进水端，标准溶液罐的出口连接进水管，并位于电导率表的进水端。
优选的，所述标准溶液罐通过泵与进水管连接。
优选的，所述标准溶液罐中灌注有标准溶液，标准溶液由氨与二氧化硅按照1:n的浓度比例配置而成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种在线硅表的校准方法，将氨标准溶液与二氧化硅标准溶液按照一定浓度比例配置成标准溶液，加入流动的纯水中后，由于二氧化硅在水中不电解、不产生电导率，可以通过测量水样电导率计算出标准溶液中氨的浓度，进而得出水样中二氧化硅的浓度，实现在线硅表的在线校准。该系统及方法比传统的硅标液离线校准方法更准确，能有效减少离线校准受到的环境影响及干扰，提高了在线硅表测量准确性。
附图说明
图1为本发明一种硅表的在线校准系统的结构图。
图中：1、进水管；2、标准溶液罐；3、泵；4、电导率表；5、在线硅表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1，一种硅表的在线校准系统，包括电导率表4和在线硅表5。
所述电导率表4的进水端连接发电厂水汽循环系统的进水管，电导率表4的出水端连接在线硅表5的进水端，标准溶液罐2的出口连接进水管，并位于电导率表4的进水端。
高纯水流入进水管1，水泵将标准溶液罐2中的标准溶液注入进水管，标准溶液和高纯水混合形成混合溶液依次经过电导率表和在线硅表5后排出。
上述标准溶液由氨与二氧化硅按照n:1的浓度比例配置而成。
测量原理如下：
标准溶液罐2的标准溶液和高纯水的混合水样依次流入电导率表4和在线硅表5，根据电导率表4和在线硅表5测量混合水样的电导率κ和混合水样的二氧化硅的浓度c。
已知氨在水溶液中的电离平衡常数K、NH4 +的极限摩尔电导率
OH-的极限摩尔电导率
以及氨的浓度a与二氧化硅的浓度b比浓度比n，通过电导率表4测量得到的混合水样的电导率κ，可以计算得到混合水样中二氧化硅浓度b，再与在线硅表5的测量值c进行比对，对在线硅表5进行在线校准。通过调整泵3的工况，可以调节标准溶液的加入量，得到不同浓度的二氧化硅，对不同测量范围的在线硅表5进行在线校准。
下面对本发明一种硅表的在线校准方法进行详细的说明，包括以下步骤：
步骤1、将标准溶液加入发电厂水汽循环系统进水管的纯水中，混合水样中氨的浓度a与二氧化硅的浓度b比为a:b＝1:n，氨的浓度为c(NH3)＝a，二氧化硅的浓度为c(SiO2)＝b，氨水电离方程式如下：
NH3+H2O＝NH4 ++OH-
步骤2、获取纯水和标注溶液形成的混合水样的电导率，并结合NH4 +和OH-的极限摩尔电导率确定混合水样中氨电离平衡后NH4 +的浓度；
具体的，根据电导率表测量混合水样的电导率κ，然后根据如下公式计算电离平衡后铵离子的浓度。
其中，
和
分别为NH4 +和OH-的极限摩尔电导率。
步骤3、根据氨在混合水样中的电离平衡常数以及达到电离平衡后铵离子的浓度得到混合水样中氨的浓度；
氨水电离平衡方程如下：
c(NH4 +)＝c(OH-)＝x
电离平衡后氨的浓度如下：
c(NH3)＝a-x
氨在混合水样中的电离平衡常数K如下：
K＝x2/(a-x)
其中，a为氨的浓度，x为铵离子的浓度。
步骤4、根据混合水样中氨浓度并结合氨与二氧化硅的浓度比确定混合水样中二氧化硅的浓度。
步骤5、根据二氧化硅的浓度对在线硅表进行检验和校准。
由于氨在水溶液中电离平衡常数K、NH4 +的极限摩尔电导率
OH-的极限摩尔电导率
以及和浓度比n均为常量，只需测量混合水样电导率κ，可以得到二氧化硅的浓度，改变泵的工况，通过调节水样中二氧化硅浓度大小，对不同测量范围的在线硅表进行检验、校准。
本发明的一种硅表的在线校准方法，由于发电厂水汽循环系统均采用了纯水加氨的处理方式，为了确保在线硅表校准环境与日常检测环境一致，避免水质差异产生误差，因此标准溶液的配备也选择纯水加氨的方式，将氨标准溶液与二氧化硅标准溶液按照一定浓度比配置成标准溶液，加入纯水中，二氧化硅在水中不电解、不产生电导率，可以通过测量电导率计算出标准溶液中氨的浓度，进而得出二氧化硅的浓度，根据二氧化硅的浓度实现对在线硅表进行检验和校准。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种硅表的在线校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将一定量的氨与二氧化硅加入高纯水中配制成浓度比为1:n的标准溶液，将配置好的标准溶液加入在线纯水系统中得到混合水样；
步骤2、测量混合水样的电导率，根据NH4 +和OH-的极限摩尔电导率得到混合水样中氨电离平衡后NH4 +的浓度；
步骤3、根据混合水样中NH4 +的浓度以及氨在水溶液中的电离平衡常数得到混合水样中氨电离前的初始浓度；
步骤4、根据混合水样中氨的浓度并结合步骤1氨与二氧化硅的浓度比确定混合水样中二氧化硅的浓度，根据二氧化硅的浓度对在线硅表进行检验和校准。
2.根据权利要求1所述的一种硅表的在线校准方法，其特征在于，步骤2中混合溶液NH4 +的浓度x确定方法如下：
其中，
和
分别为NH4 +和OH-的极限摩尔电导率，κ为混合水样的电导率。
3.根据权利要求2所述的一种硅表的在线校准方法，其特征在于，通过电导率表测量混合水样的电导率κ。
4.根据权利要求1所述的一种硅表的在线校准方法，其特征在于，步骤3中混合水样氨电离前的初始浓度a的确定方法如下：
其中，K为氨在混合水样中的电离平衡常数，
和
分别为NH4 +和OH-的极限摩尔电导率，κ为混合水样的电导率。
5.根据权利要求4所述的一种硅表的在线校准方法，其特征在于，步骤5中混合水样二氧化硅浓度b的确定方法如下：
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的一种硅表的在线校准方法的系统，其特征在于，包括电导率表(4)、在线硅表(5)和标准溶液罐(2)；
所述电导率表(4)的进水端连接发电厂水汽循环系统的进水管，电导率表(4)的出水端连接在线硅表(5)的进水端，标准溶液罐(2)的出口连接进水管，并位于电导率表(4)的进水端。
7.根据权利要求6所述的一种硅表的在线校准方法的系统，其特征在于，所述标准溶液罐(2)通过泵与进水管连接。
8.根据权利要求6所述的一种硅表的在线校准方法的系统，其特征在于，所述标准溶液罐(2)中灌注有标准溶液，标准溶液由氨与二氧化硅按照1:n的浓度比例配置而成。
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