СХЕМЫ И ПРИБОРЫ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВОДНОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ И ВОДОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Л. М. ЖИВИЛОВА
(ВТИ)
а ) Схемы химического контроля
На современном этапе развития теплоэнергетики требуется непрерывный прецизионный контроль за рядом показателей качества пара, питательной воды котлов и ее составляющих, за процессами химического обессоливания добавочной питательной воды и конденсата турбин, а также с целью корректирования водного режима. Оперативный контроль возможен с помощью автоматов-анализаторов, правильность действия которых периодически проверяется с помощью лабораторных приборов.
Автоматический химический контроль за водным режимом электростанций может быть осуществлен по схеме, показанной на рис. 1. Для поддержания водного режима в соответствии с заданными эксплуатационными нормами следует оперативно контролировать качество питательной воды, насыщенного и перегретого пара и конденсата турбин на выходе из конденсатора и с установки для очистки конденсата, определяя в них следующие основные показатели: солесодержание, содержание натрия, растворенного в воде кислорода, водорода в паре, pH, кремнесодержание, жесткость.
Контроль за работой водоподготовки может быть осуществлен с помощью автоматов-сигнализаторов истощения ионитных фильтров и приборов для определения концентрации регенерационных растворов.
1 Определение железа и меди, а также контроль за подачей гидразина в питательную воду предполагается производить периодически обычными методами количественного анализа вручную. Схемы и методы такого контроля в настоящей статье не рассматриваются.
Рис. 1. Принципиальная схема автоматического химического контроля водного режима электростанции.
Условные обозначения: КО — конденсатоочистка; ┘└ — устройство для отбора пробы,
— лабораторный прибор; ФД — фотоколориметрический датчик; КД — кондуктометрический датчик; ПС — показывающий самопишущий прибор; ПС — показывающий сигнализирующий прибор; S — солесодержание; ϰ — удельная электропроводность; Ж — жесткость; Н2 — содержание водорода; О — содержание кислорода; 
—содержание кремнекислых соединений; Na+ с содержание Na+, pH — величина pH; Fe — содержание железа.
При этом контроль за работой и отключение на регенерацию водород-катионитных и анионитных фильтров первой ступени производятся по величине удельной электропроводности фильтрата, анионитных фильтров второй ступени — по содержанию в обработанной воде кремнекислых соединений. Натрий-катионитные фильтры первой ступени отключаются на регенерацию при увеличении жесткости фильтрата сверх определенного, заранее заданного значения. Водород- и натрий-катионитные фильтры второй и фильтры третьей ступени иодирования отключаются на регенерацию по количеству пропущенной воды или (при постоянной производительности установки) по времени.
Для контроля за работой «предочистки» необходимы рН-метры, сигнализаторы уровня шлама в осветлителях и приборы для определения концентрации растворов коагулянта.
Наблюдение за коррекционной обработкой добавочной и питательной воды (аминирование) осуществляется в основном путем контроля величины pH среды. Подача аммиака, а также гидразина в обрабатываемую воду производится пропорционально ее расходу.
Концентрация крепких растворов реагентов при этом устанавливается постоянной и проверяется соответствующим кондуктометром.
Таким образом, для осуществления схем автоматического химического контроля водного режима электростанции и установок для водо- и конденсатоочистки необходимы следующие приборы: кондуктометры, пламяфотометры, рН-метры, кремнемеры, кислородомеры, жесткостемеры, водородомеры, а также сигнализаторы истощения ионитных фильтров и уровня шлама в осветлителях. Для контроля за качеством приготовления регенерационных растворов кислоты, соли, щелочи, аммиака и коагулянта требуются соответствующие концентратомеры.
Основные технические данные автоматических приборов оперативного химического контроля
Основные технические характеристики требующихся приборов оперативного химического контроля водного режима помещены в таблице. Эти приборы должны быть двух основных видов: а) производственные, предназначаемые для оперативного химического контроля, и
б) лабораторные, выполняющие в основном функции прецизионной проверки сведений о состоянии водного режима станции, получаемых от производственных автоматов-анализаторов, а также для периодических определений концентраций некоторых веществ, не представляющих оперативного значения.
Производственные автоматы-анализаторы подразделяются на:
а) фиксирующие, служащие для определения и фиксации величины контролируемого параметра и установления соответствия его нормам качества среды с целью получения информации о надежном состоянии водного режима основного оборудования электростанции;
б) сигнализирующие, необходимые для непрерывного наблюдения за тем или иным показателем качества анализируемой среды и оповещения персонала об отклонениях от заданного значения контролируемого параметра с целью немедленного устранения этого отклонения путем изменения автоматически или с помощью персонала режима работы оборудования.
Фиксирующие приборы показывают, как правило, абсолютное значение контролируемого параметра в момент измерения. Сигнализирующие приборы настраиваются таким образом, чтобы подавать сигнал о превышении величины контролируемого параметра сверх заданного значения.
В зависимости от назначения приборы оперативного химического контроля снабжаются вторичными записывающими или сигнальными устройствами.
В СССР ряд организаций работает над созданием лабораторных и производственных приборов химического контроля. Уже разработаны лабораторные и производственные кондуктометры и pH-метры на разные пределы измерений, кремнемеры, кислородомеры, жесткостемеры, пламяфотометры и некоторые другие приборы [Л. 1]. Опытные образцы большей части этих приборов прошли проверку на электростанциях, но лишь немногие из них серийно выпускаются заводами. Основная же часть приборов химического контроля изготовляется полукустарно в мастерских, что приводит к необоснованному перерасходу сил и средств и задерживает широкое применение автоматизированного химического контроля на электростанциях Союза.
Разнообразие химического состава анализируемых сред породило многообразие физико-химических методов, принятых за основу действия датчиков приборов химического контроля. Дело в том, что в многокомпонентных смесях, какими являются питательная вода и конденсаты, необходимо определять концентрацию какого-либо определенного вещества или группы веществ или ионов. Следовательно в каждом отдельном случае необходимо находить специфические особенности контролируемых компонентов, отличающие их от других составляющих среды, и, пользуясь этими особенностями, определять их количественно в анализируемом растворе. При этом предпочтение, как правило, отдается таким особенностям, которые позволяют наиболее просто преобразовать получаемую при анализе неэлектрическую величину в электрическую. В связи с этим для контроля за основными показателями качества водных растворов в энергетике используются главным образом приборы, действующие на основе кондуктометрических, потенциометрических, фотоколориметрических, спектрофотометрических и некоторых других методов. Причем одни и те же показатели качества воды в ряде случаев могут быть определены несколькими из этих методов.
Ниже приводится краткое описание наиболее удачных разработок приборов оперативного, производственного и лабораторного химического контроля водного режима, проверенных в эксплуатационных условиях на электростанциях Союза.
