電廠在線化學(xué)儀表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用

目錄

第一章在線電導(dǎo)率表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用.................................................2

第一節(jié)在線電導(dǎo)率表基礎(chǔ)知識...................................................2

第二節(jié)Polymetron9125型在線電導(dǎo)率表..........................................13

第二章在線pH表和鈉表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用............................................27

第一節(jié)電位分析法基本知識..................................................27

第二節(jié)離子選擇性電極........................................................29

第三節(jié)參比電極..............................................................33

第四節(jié)離子選擇性電極的性能及測定方法........................................34

第五節(jié)測量電池..............................................................38

第六節(jié)測量電池對變送器的一般要求...........................................40

第七節(jié)Polymetron9135型純水在線pH表........................................45

第八節(jié)AMISodiumP型在線鈉表...............................................55

第三章溶氧表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用......................................................61

第一節(jié)溶氧表基礎(chǔ)知識.......................................................61

第二節(jié)溶氧表的校正..........................................................71

第三節(jié)Polymetron9182型溶氧分析儀...........................................73

第四節(jié)SWANAMUOxytrace在線溶氧表.........................................79

第四章在線硅表和磷表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用..............................................83

第一節(jié)硅表基礎(chǔ)知識.........................................................83

第二節(jié)Polymetron9210型在線硅表.............................................84

第三節(jié)SWAN在線硅/磷表.....................................................93

第一章在線電導(dǎo)率表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用

電導(dǎo)率儀表是火電廠最常用的一種在線化學(xué)儀表，其特點是：結(jié)構(gòu)簡單、使用

方便、維護量小。

第一節(jié)在線電導(dǎo)率表基礎(chǔ)知識

一、基本原理

電導(dǎo)率表采用的測量原理是電導(dǎo)分析法。由電導(dǎo)池（傳感器）、變送器和顯示器

三部分組成。電導(dǎo)池的作用是把被測電解質(zhì)的電導(dǎo)率轉(zhuǎn)換成容易測量的電量一一定

溶液的電導(dǎo)（電阻）；變送器的作用是把電導(dǎo)池輸出的電阻轉(zhuǎn)換成顯示器要求的信號

形式；顯示器的作用是把傳感器檢測出來的信號用被測參數(shù)（如電導(dǎo)率）的數(shù)值顯

示出來。

基本概念：電導(dǎo)池、電極常數(shù)、電導(dǎo)率

電解質(zhì)溶液依靠離子在電場作用下的定向遷移而導(dǎo)電，把兩塊金屬板放在電解

質(zhì)溶液中，與溶液一起構(gòu)成導(dǎo)電通路，就構(gòu)成了電導(dǎo)池。若把電源接到兩塊金屬板

（電極）上，在電場的作用下，溶液中的陰陽離子便向與本身極性相反的金屬板方

向移動并傳遞電子，象金屬導(dǎo)體一樣，離子的移動速度與所施加的電壓有線性關(guān)系，

因此電解質(zhì)溶液也遵守歐姆定律，可用下式計算：

R=pL（1-1）

A

式中：電導(dǎo)儀

是溶液的電阻，。；

、導(dǎo)線）

L：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的平均長度，cm；電極

A：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的有效截面積,cn?；_____________

P：電解質(zhì)溶液的電阻率，Q-emo

:三條水溶施M卷三:

設(shè)有截面積為Acm?、相距Lem的兩片平行金屬電

極置于電解質(zhì)溶液中。根據(jù)歐姆定律，在溫度一定時.，圖IT電導(dǎo)測量示意圖

兩平行電極之間溶液的電阻R與距離力成正比、與電極的截面積4成反比.

電解質(zhì)溶液的電阻除了和電解質(zhì)溶液的濃度有關(guān)外，還和電解質(zhì)溶液的種類與

性質(zhì)一電解質(zhì)的電離度、離子的遷移率、粒子半徑和離子的電荷數(shù)以及溶劑的介電

常數(shù)和粘度等有直接關(guān)系。

P值的大小表示了溶液的導(dǎo)電能力。但是，習(xí)慣上溶液的導(dǎo)電能力用電阻率的

倒數(shù)K來量度（穴=!），爾為溶液的電導(dǎo)率。另外，溶液的導(dǎo)電能力也可用電阻的

P

倒數(shù)電導(dǎo)G（（7=-）,其單位為S。這樣可得到如下關(guān)系式：

R

A

G=--K（1-2）

電導(dǎo)電極的構(gòu)造：電導(dǎo)電極或稱電導(dǎo)池，是測量電導(dǎo)的傳感元件。常規(guī)用的電

極一般是兩個金屬片（或圓筒）用絕緣體固定在支架上。

電導(dǎo)電極的常數(shù)和溫度系數(shù)：當(dāng)電極制成后，對每支電極而言，兩個金屬片（或

圓筒）的面積N和距離L是不變的，人是一個常數(shù)，稱為電極常數(shù)，用K表示。則

A

式（1-2）可改寫為：

K=K?G（1-3）

K——溶液的電導(dǎo)率（比電導(dǎo)）,S-cm'?

表1-1推薦選才擇的電極常數(shù)

測量范圍，gS/cm推薦選用電極的電極常數(shù)，cm」

K<200.01

l<K<2000.1

10<K<20001

100<A,<2000010

1000<A,<20000050

如果要直接準(zhǔn)確測量電極的面積Z和距離乙是很困難的。所以電極常數(shù)利用已

知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液間接地測量。在一定溫度下，一定濃度的氯化鉀溶液的電

導(dǎo)率是固定的。只要將待測電極浸在已知濃度的氯化鉀溶液中，測出電阻尺或電導(dǎo)

G,代入上式便可求出電極常數(shù)K。

表1-2氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度與電導(dǎo)率的關(guān)系

氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液的電導(dǎo)率（25"C）,pS/cm

0.001147

0.011410

0.112856

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:

(1)0.1mol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取在105℃干燥2h的優(yōu)級純氯化鉀(或基準(zhǔn)

試劑)7.4365g,用新制備的II級試劑水(20℃±2℃)溶解后移入1L容量瓶中，并

稀釋至刻度，混勻。

(2)0.01mol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取在105℃干燥2h的優(yōu)級純氯化鉀(或基

準(zhǔn)試劑)0.7440g,用新制備的II級試劑水(20℃±2℃)溶解后移入1L容量瓶中，

并稀釋至刻度，混勻。

(3)0.001mol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:于使用前準(zhǔn)確吸取0.01mol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶

液100ml,移入1L容量瓶中，用新制備的I級試劑水(20℃±2℃)稀釋至刻度，混

勻。

配制0.001mol/L氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液所用的I級試劑水應(yīng)先煮沸排除二氧化碳，配

制過程中減少與空氣接觸。該標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)現(xiàn)配現(xiàn)用。

以上氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)保存在硬質(zhì)玻璃瓶中，密封保存。

二、影響電導(dǎo)率測量的因素

1.溫度對溶液電導(dǎo)率的影響

溶液溫度升高，離子水化作用減弱，溶液黏度降低，離子運動阻力減小，在電

場作用下，離子的定向運動加快，因而使溶液的電導(dǎo)率增大；反之，溶液溫度下降,

其電導(dǎo)率減小。當(dāng)被測液濃度較低時，電導(dǎo)率與溫度關(guān)系可近似表示為：

Kt=Ke[1+￡(5)](1-4)

式中K、、Kto---溶液溫度分別為t、品時的電導(dǎo)率，gS/cm；

萬一一溶液的電導(dǎo)率溫度系數(shù)；

一般情況下，在0?50℃范圍內(nèi)，鹽類溶液的廠平均值為0.023℃二酸類溶液的

夕平均值為0.016℃'；堿類溶液的用平均值為0.019r

不同的溶液具有不同的電導(dǎo)率溫度系數(shù)。同一溶液的電導(dǎo)率也隨溫度的變化而

改變。所以，若以電導(dǎo)率來表示水的品質(zhì)或溶液的濃度，必須在一定的溫度條件下

才有意義。我國電力系統(tǒng)中以25℃為基準(zhǔn)溫度。如果被測溶液的溫度偏離基準(zhǔn)溫度，

則需對所測得的電導(dǎo)率進行修正，即換算成基準(zhǔn)溫度下的數(shù)值，否則將造成較大的

測量誤差。

工業(yè)在線電導(dǎo)率儀表通常在其測量電路中設(shè)置溫度補償電路來消除溫度的影響。

但一般的溫度補償措施只能減少溫度的影響，很難達(dá)到完全補償。

2.電導(dǎo)池電極極化對電導(dǎo)率測量的影響

在電極式電導(dǎo)池中，為了測量溶液的電導(dǎo)率，必須有兩塊金屬板插入溶液中作

為測量電極，在兩電極之間加上一定的電壓，如果所加電壓是直流電壓，該電導(dǎo)池

實際上也是一個電解槽，在電場力的作用下，正離子向負(fù)極運動，在負(fù)極獲得電子

變成中性原子，同時負(fù)離子向正極運動，在正極放出電子變成中性原子。因為離子

放電過程的速率遠(yuǎn)大于離子遷移的速率，所以在正極附近負(fù)離子相對減少，在負(fù)極

附近正離子相對減少。在兩極附近的溶液不能維持電中性，就形成內(nèi)電場。在溶液

中這種由離子濃度分布不均產(chǎn)生內(nèi)電場的現(xiàn)象稱為濃差極化。濃差極化所產(chǎn)生的電

場與外電場方向相反，起阻止離子導(dǎo)電的作用，相當(dāng)于增大了溶液電阻，因而引起

了誤差。

除濃差極化外，還會引起化學(xué)極化?；瘜W(xué)極化是由于溶液在外電場作用下，在

電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)生成物在電極與溶液間形成一個電勢與外加電壓方向

相反的“原電池”。其電勢為極化電勢。極化電勢的極性與外加電壓相反，等效地增

加了溶液的電阻，同樣會給測量帶來誤差。

化學(xué)反應(yīng)的生成物（如某些氣體的氣泡）附著在電極表面，使溶液與電極的有

效接觸面積減小，導(dǎo)致電導(dǎo)值減小，等效地增加了溶液的電阻，造成了測量誤差。

采用交流電源作為電導(dǎo)池的電源，可減少電極極化帶來的測量誤差。一般來說，

溶液越濃，越易極化，采用的交流電源的頻率相應(yīng)地越高。但電源頻率過高會增大

電極系統(tǒng)電容的影響，造成測量誤差。因此，在有些電導(dǎo)儀中設(shè)有高、低頻電源，

供測量不同濃度溶液時選擇。

把伯電極表面制成伯黑，可大大增大其有效面積，使電極表面的電流密度顯著

下降，在被測液是濃溶液時能有效消弱化學(xué)極化的影響。但伯黑電極表面有吸附溶

質(zhì)的作用，易造成濃差極化，所以在測量稀溶液時不宜采用。

3.電極系統(tǒng)的電容對電導(dǎo)率測量的影響

當(dāng)向電極施加直流電壓時，電極表面會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生極化電阻，從而

對溶液電阻(電導(dǎo)的倒數(shù))的測量產(chǎn)生誤差；為了消除極化電阻的影響，一般向電

極施加交流電壓。電導(dǎo)電極浸入溶液后，電極表面會形成雙電層，因而電極表面有

電容存在。電極的導(dǎo)線也存在分布電容。在交流電的作用下，測量的不僅是純電阻,

而是電阻和容抗組成的阻抗。其等效電路如圖12所示。

RpRP

圖1-2電導(dǎo)電極測量等效電路

RL—溶液電阻；Rp—極化電阻；Cd—微分電容；C)一分布電容

在測量普通水時，由于分布電容G很小，其容抗1/(2叫)很大，可忽略其影

響，主要是消除表面極化電阻的影響，因此采用較高的測量頻率，微分電容a產(chǎn)生

的容抗i/(2町很小，造成極化電阻短路，測量的阻抗等于溶液電阻

在測量高純度水的時候，由于溶液電阻&很大，接近分布電容產(chǎn)生的容抗

1/(2nfCj),測量的阻抗等于溶液電阻&和分布電容產(chǎn)生的容抗1/(2的并聯(lián)總

阻抗，從而造成測量結(jié)果偏離真正需要測量的溶液電阻火人為了消除分布電容的影

響，一般測量高純度水的時候采用較低的測量頻率，使分布電容產(chǎn)生的容抗1/(2nfCf)

大大增加，從而減少對測量溶液電阻&的影響。采用特殊的電極接線、盡量縮短電

極接線長度以減少分布電容。另外，選擇電極常數(shù)小的電導(dǎo)電極，降低電極之間溶

液的電阻，也可減少純水測量時分布電容的影響。

4.一些可溶性氣體對溶液電導(dǎo)率的影響

火力發(fā)電廠的工作介質(zhì)中溶解了某些氣體，如氨、二氧化碳等，它們與水分子

作用后能產(chǎn)生離子，增強了溶液的導(dǎo)電能力，使溶液電導(dǎo)率增加。

三、氫電導(dǎo)率的測量

氫電導(dǎo)率測量是被測水樣經(jīng)過氫型陽離子交換樹脂，將陽離子去除，水樣中僅

留下陰離子（如。-504寸043403-田83-和9）和相應(yīng)的氫離子，而水中的氫氧根

離子則與氫離子中和消耗掉，不在電導(dǎo)中反映。因此測量氫電導(dǎo)率可直接反映水中

雜質(zhì)陰離子的總量。假設(shè)某種離子占主導(dǎo)，則可以從氫電導(dǎo)率估算這種離子最大濃

度。例如，設(shè)水樣中其他陰離子濃度為零，可根據(jù)氫電導(dǎo)率估算出水中HC03-（以

C02計）的最大濃度（見表1-3）。又例如，設(shè)水樣中其他陰離子濃度為零，可根據(jù)

氫電導(dǎo)率估算出水中C1-的最大濃度（見表1-4）。

從表1-4可以看出，如果控制給水的氫電導(dǎo)率小于0.07RS/cm（25。0,其水中

C1-濃度不超過2陽小。這樣，通過簡單的氫電導(dǎo)率，可以估算出某個有害陰離子的

最大濃度，以及整個有害陰離子的控制水平。

表1-3二氧化碳濃度與氫電導(dǎo)率的關(guān)系（25℃,無其他陰離子時）

CO2(mg/L)0.000.010.020.050.10

氫電導(dǎo)率（fiS/cm）0.060.090.120.210.32

表1-4氯離子與氫電導(dǎo)率的關(guān)系（25。，無其他陰離子時）

Cl-(gg/L)0.002.04.06.010

氫電導(dǎo)率（jiS/cm）0.060.070.080.100.14

四、影響氫電導(dǎo)率測量準(zhǔn)確度的因素及解決方法

1.溫度補償系數(shù)的影響

由于溫度的變化影響水的電導(dǎo)率，同一個水樣的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增大,

為了用電導(dǎo)率比較水的純度，需要用同一溫度下的電導(dǎo)率進行比較，按國標(biāo)規(guī)定，

用25℃時的電導(dǎo)率進行比較。由于測量時水樣的溫度不總是25°C,需要將不同溫

度下測量的電導(dǎo)率進行溫度補償，補償?shù)?5K時的電導(dǎo)率值。電導(dǎo)率溫度補償如下

式：

叫把也=X柞/[1+f(上25)](1-5)

式中DDebo----換算成25°C時水樣的電導(dǎo)率，gS/cm；

X樣---1℃時測得水樣的電導(dǎo)率值,gS/cm；

￡一一溫度補償系數(shù)。

對于pH為5?9,電導(dǎo)率為30g/cm?300g/cm的天然水，￡的近似值為0.02。

對于電導(dǎo)率大于lOgS/cm的中性或堿性水溶液，其溫度校正系數(shù)一般在0.017?

0.024的范圍內(nèi)，因此取溫度校正系數(shù)為0.02,一般可滿足應(yīng)用需要。

對于大型火力發(fā)機組水汽系統(tǒng)，給水、蒸汽和凝結(jié)水的氫電導(dǎo)率一般小于

0.2gS/cm,接近純水的電導(dǎo)率，此時溫度校正系數(shù)是隨溫度和水的純度(電導(dǎo)率)

而變化的一個變量。

表1-5表示理論純水電導(dǎo)率、溫度系數(shù)與溫度的關(guān)系，可見溫度系數(shù)是隨著溫

度的變化而發(fā)生變化的。

表1-5理論純水電導(dǎo)率、溫度系數(shù)與溫度的關(guān)系

t,℃101520253035

V理，X10Vs/cm22.931.341.855.071.491.1

溫度系數(shù)a/'0.0390.0430.0480.0580.066

例如35°C時測得水樣的電導(dǎo)率為0.091lg/cm,從表1-5查出溫度系數(shù)為0.066,

根據(jù)(1-5)式進行溫度補償,00(259=0.0911/[(1+0.066X10)]=0.055gS/cm；

如果按一般的溫度系數(shù)0.02進行溫度補償,。。(25℃)=0.0911/[(1+0.02X10)]

=0.076gS/cm,由此產(chǎn)生的誤差為：

(0.076-0.055)/0.055=38%

由此可見，如果將電導(dǎo)率表的溫度補償系數(shù)設(shè)定為0.02,對于給水、凝結(jié)水和

蒸汽氫電導(dǎo)率的測量會產(chǎn)生較大的誤差。

解決辦法：

(1)將測量爐水電導(dǎo)率和給水電導(dǎo)率的電導(dǎo)率表的溫度補償系數(shù)設(shè)為0.02。建

議將測量給水、凝結(jié)水和蒸汽氫電導(dǎo)率的電導(dǎo)率表的溫度補償系數(shù)根據(jù)所測水樣電

導(dǎo)率范圍和溫度范圍，設(shè)為0.03?0.06。

（2）盡可能調(diào)整控制水樣的溫度在25℃±2℃范圍內(nèi)。

（3）選用具有非線性自動溫度補償功能的電導(dǎo)率儀表監(jiān)測給水、凝結(jié)水和蒸汽

的氫電導(dǎo)率。目前某些在線電導(dǎo)率監(jiān)測儀表具有自動非線性溫度補償功能。其原理

是：儀表中已儲存了各溫度、各電導(dǎo)率下的溫度系數(shù)；儀表電導(dǎo)池內(nèi)帶有自動溫度

測量傳感器，儀表根據(jù)所測量的電導(dǎo)率和溫度，自動選取相應(yīng)的溫度補償系數(shù)，并

將溫度補償后得到的電導(dǎo)率值顯示在屏幕上。采用這種非線性自動溫度補償?shù)碾妼?dǎo)

率儀表監(jiān)測電導(dǎo)率很低的純水，可以大大減少溫度變化產(chǎn)生的誤差。

2.電極常數(shù)的影響

實際使用發(fā)現(xiàn)，某些國產(chǎn)的電導(dǎo)率在線監(jiān)測儀

表部分電導(dǎo)電極的出水孔開孔位置太低，低于測量

電極導(dǎo)流孔（見圖1-3）0這樣一方面使測量電極不

能全部浸入水中，從而使電極常數(shù)發(fā)生變化，與電

極上標(biāo)明的電極常數(shù)不同，從而造成較大的測量誤

差（測量的電導(dǎo)率明顯偏低）；另一方面，由于外

電極導(dǎo)流孔的位置在出水孔上方，測量電極內(nèi)的水

不流動，造成測量響應(yīng)速率大大降低，當(dāng)水樣的電

導(dǎo)率發(fā)生變化時，測量電極內(nèi)的水樣是“死水”，電

導(dǎo)率儀顯示的仍然是以前水樣的電導(dǎo)率，從而造成較

大的測量誤差。

解決辦法：

首先應(yīng)檢查電導(dǎo)電極是否存在出水孔開孔位置太低，是否低于測量電極導(dǎo)流孔

（見圖1-3）。如果存在上述情況，應(yīng)對電極進行更換或改造。改造措施是將電極外

殼出水孔向上移，使之高于電極導(dǎo)流孔。

另外，應(yīng)對電極的電極常數(shù)進行檢驗校正。如果采用“標(biāo)準(zhǔn)溶液法”進行電極

常數(shù)的標(biāo)定，將電極從在線裝置上取下浸入已知標(biāo)準(zhǔn)溶液中進行校正可能產(chǎn)生誤差,

因為電極實際使用時浸入水樣的高度不同，導(dǎo)致實際使用時的電極常數(shù)與“標(biāo)準(zhǔn)溶

液法”標(biāo)定的電極常數(shù)不同。電極常數(shù)檢驗方法見《DL/T6772009火電廠在線化

學(xué)儀表檢驗規(guī)程》。

3.氫型交換柱設(shè)計不合理

某些化學(xué)監(jiān)測儀表配套廠家設(shè)計安裝的氫型交換柱設(shè)計不太合理，更換樹脂時

只能將不帶水的樹脂裝入交換柱。投入運行后，水樣從上

部流進交換柱的樹脂層中，樹脂之間的空氣由于浮力的作

用向上升，水流的作用力將氣泡向下壓，造成大量氣泡滯

留在樹脂層中?？諝馀菔顾l(fā)生偏流和短路，使部分樹脂

得不到?jīng)_洗，這些樹脂再生時殘留的酸會緩慢擴散釋放，

空氣中的二氧化碳也會緩慢溶解到水樣中，使測量結(jié)果偏

高，影響氫電導(dǎo)率測量的準(zhǔn)確性。

解決辦法：

對氫型交換柱系統(tǒng)進行改造，使更換樹脂時能夠保存

水，樹脂與水同時裝進交換柱中，避免運行時樹脂層中存

在空氣泡。也可以采用從交換柱底部進水，頂部出水的運

行方式減少氣泡的數(shù)量。

4.氫型交換樹脂

由于氫電導(dǎo)率測量首先使水樣通過氫型交換柱，測量經(jīng)過陽離子交換樹脂進行

交換反應(yīng)后水樣的電導(dǎo)率，所以氫型交換柱陽離子交換樹脂的狀態(tài)對測量結(jié)果有顯

著的影響。實際使用過程中發(fā)現(xiàn)存在以下兩方面的問題：

（1）交換樹脂釋放氯離子

氫型交換柱中一般使用強酸性陽離子交換樹脂，這種樹脂處理不當(dāng)有產(chǎn)生裂紋

的趨勢。當(dāng)有裂紋的樹脂進行再生處理時，再生液（一般為鹽酸）會擴散到裂紋中，

再生后的水沖洗很難將裂紋中的鹽酸沖洗干凈。當(dāng)這種樹脂裝入交換柱中投入運行,

樹脂裂紋中殘存的氯離子會緩慢地擴散出來，造成氫電導(dǎo)率測量結(jié)果偏高。由于水

樣中離子濃度非常低，這種樹脂裂紋中殘存的氯離子對測量結(jié)果的影響很大。

解決該問題的方法是：

（1）新樹脂初次使用時一定要先浸入10%NaCl鹽水中，以防止樹脂開裂；

（2）對樹脂進行檢查，在10?100倍的實體顯微鏡下觀察樹脂裂紋情況，一

般要求有裂紋的樹脂顆粒小于樹脂總數(shù)的2%,最好小于1%。

（3）樹脂在鹽酸中再生后，應(yīng)使用二級除鹽水連續(xù)沖洗8h以上，再裝入交換

柱中投入使用。

（2）氫型交換樹脂失效后產(chǎn)生的影響

在氫型交換樹脂未失效之前，通過交換柱的水樣中的陽離子只有氫離子。當(dāng)氫

型樹脂失效后，部分其他陽離子穿透交換柱進入測量電極中。由于水汽系統(tǒng)一般采

用加氨處理，先穿透交換柱的陽離子主要是鏤離子（NH「），會對氫電導(dǎo)率測量結(jié)果

產(chǎn)生影響，造成測量誤差。

在陽離子漏出初期，交換柱出水水樣中只有少量鉉離子，氫離子數(shù)量相應(yīng)減少，

陽離子總量基本不變，水樣的pH值升高，電導(dǎo)率降低。這是因為同樣數(shù)量的鏤離

子的電導(dǎo)率比相同數(shù)量的氫離子的電導(dǎo)率小得多。因此，在交換柱失效初期，氫電

導(dǎo)率測量結(jié)果偏低。此時水質(zhì)超標(biāo)不容易被發(fā)現(xiàn)。

在陽離子漏出一段時間以后，由于大量錢離子漏出，水中鉉離子總量遠(yuǎn)大于陰

離子（除氫氧根以外）的總量，導(dǎo)致水樣呈堿性，電導(dǎo)率大大增加，使氫電導(dǎo)率測

量結(jié)果偏高。

為了解決上述問題，采用變色陽離子交換樹脂進行氫電導(dǎo)率的測量。由于變色

陽離子交換樹脂失效前后的顏色明顯不同，可以在鏤離子漏出前進行再生處理，從

而排除了氫型交換樹脂失效引起的錯誤信息，提高了電導(dǎo)率測量結(jié)果的可靠性。

五、電磁濃度計

電磁濃度計是通過測量溶液的電導(dǎo)率來確定溶液濃度的儀表。它的電導(dǎo)傳感器

是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，是一種非接觸式儀表，尤其適合測量腐蝕性溶液的濃

度。它可避免電極式電導(dǎo)率儀中因極化而造成的精密度下降、工作不穩(wěn)定等許多問

題，具有精密度高、經(jīng)久耐用、使用方便等優(yōu)點。電磁濃度計工作原理見圖1-5所

不。

Rx

圖1-5感應(yīng)式電極示意圖

圖中L、L2為環(huán)形變壓器，L接交流電源G,稱為勵磁變壓器，L1的副線圈為

被測溶液構(gòu)成的溶液環(huán)，可等效為等效電阻Rx，Rx與被測溶液的電導(dǎo)率或濃度c

有關(guān)。當(dāng)L上接上電源后，產(chǎn)生一個感生電流Ix”在lx作用下，L2的副邊繞組中

產(chǎn)生感應(yīng)電勢U,U的大小與lx有關(guān)，而lx與溶液等效電阻Rx有關(guān)，因而U的大

小與lx有關(guān)。測量U就能測出溶液濃度Co

目前，電廠常用的酸、堿濃度計的電感電極就是采用上述原理制成的。

第二節(jié)Polymetron9125型在線電導(dǎo)率表

一、儀器的主要特點

圖1-6電導(dǎo)電極示意圖圖1-7變送器表頭示意圖

Polymetron9125型在線電導(dǎo)率表的電導(dǎo)電極為雙電極式電導(dǎo)電極，即溫度電極

與電導(dǎo)電極一體化。電極式傳感器型號有8310\8311\8312,如圖1-6所示，變送器

表頭如圖1-7所示。

電極型號(電極常數(shù))電導(dǎo)的測量范圍

8310(0.01cm-1)0.01PS/cm~200uS/cm

8311(0.1cm*1)0.10uS/cm~2mS/cm

8312(1.0cm-1)1uS/cm~20mS/cm

環(huán)境溫度范圍：-20...200°C

樣水壓力：小于10巴

顯示精度：0.001uS/cm<0.1°C

精度：顯示值的土1%,溫度<±0.4°C

溫度傳感器：Pt100/Pt1000

溫度補償類型：不補償、自動(-20-2000C)、手動

溫度補償范圍：線性的：非線性的：超純水、HCL

（鹽酸）和NaCL（氯化鈉）

變送器輸出：0?20mA或4~20mA

最大負(fù)荷：800Q

精度：0.1mA

二、儀表的主要操作

1.主菜單

9125變送器由1個顯示屏和4個功能鍵組成：

Esc鍵用于后退，返回上一級菜單。

Enter鍵用于確認(rèn)和選擇輸入位。

中間的兩個鍵，分別是右功能鍵和左功能鍵，是根據(jù)文字和符號定義的功能鍵:

四確定參數(shù)

主菜單

選擇菜單

返回主顯示MENU（菜單）

顯示主菜單：CALIBRATION（校準(zhǔn)）

Disp2顯示屏幕2；MAINTENANCE（維護）

<PROGRAMMING（編程）

Disp3顯不屏幕3：SERVICE（服務(wù)）

校準(zhǔn)期間確認(rèn)測俄數(shù)值

:Select（選擇）

減少數(shù)值

增加數(shù)值

2.設(shè)置

儀表初次投運之前，需設(shè)置一些參數(shù)，主要有：

1）電極常數(shù)設(shè)置：電極常數(shù)一般標(biāo)在電導(dǎo)電極的頭部，進入電極常數(shù)設(shè)置菜單，輸

入標(biāo)注的電極常數(shù)值。

2）溫度補償類型設(shè)置：根據(jù)被測水樣特點，設(shè)置儀表溫度補償?shù)念愋?，如線性的、

非線性的：超純水、HCL（鹽酸）和NaCL（氯化鈉卜自動、手動等。

3）校準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置：如校準(zhǔn)類型等，詳見儀表操作說明。

4）輸出設(shè)置

5）報警設(shè)置

3.儀表校準(zhǔn)

9125型電導(dǎo)率儀的校準(zhǔn)分為溫度校準(zhǔn)和電導(dǎo)

CALIBRATION（校準(zhǔn)）

校準(zhǔn)。

TDSCALIB.（TDS校準(zhǔn)）

電導(dǎo)校準(zhǔn)分為TDS校準(zhǔn)、電導(dǎo)校準(zhǔn)和溫度校COND.CALIB（電導(dǎo)校準(zhǔn)）

準(zhǔn)。電廠通常監(jiān)測水質(zhì)的電導(dǎo)率值，而不是含鹽量TEMP.CALIB（溫度校準(zhǔn)）

PRAMETERS（參數(shù)）

濃度值，所以TDS校準(zhǔn)一般情況下不用。

HISTORIC（歷史記錄）

電導(dǎo)校準(zhǔn)類型有三種：電氣校準(zhǔn)、1點校準(zhǔn)和

2點校準(zhǔn)。-Select（選擇）

電氣校準(zhǔn)，可實現(xiàn)儀器內(nèi)部的電子校準(zhǔn)，1點校準(zhǔn)適用于斜率校準(zhǔn)。

1）電氣校準(zhǔn)

從液體中取出探頭，松開探頭連接器的螺絲，把一個標(biāo)準(zhǔn)電阻連接到電導(dǎo)模塊

的輸入/輸出終端，表頭應(yīng)該顯示該電阻對應(yīng)的理論電導(dǎo)率值。

2）2點校準(zhǔn)

將電極從溶液中取出，儀器先進行零點校準(zhǔn)。

將電極浸入已知電導(dǎo)率值的標(biāo)準(zhǔn)液中，測量值穩(wěn)定后輸入待測標(biāo)液的電導(dǎo)率值。

3）1點校準(zhǔn)

將電極浸入已知電導(dǎo)率值的標(biāo)準(zhǔn)液中，測量值穩(wěn)定后輸入待測標(biāo)液的電導(dǎo)率值。

溫度校準(zhǔn)是在工廠實現(xiàn)的。選擇電氣校準(zhǔn)溫度，用PtlOO進行電氣校準(zhǔn)。分別

將兩個已知阻值的電阻連接到temp+和temp-的接線端子上。這兩個電阻的精度為

0.1%o

具體的校正操作見該儀器的《操作指導(dǎo)書》。

4.錯誤信息

錯誤信息

說明/可能引起的原因

10.3傳感器連接不正確

mS/cm

溫度傳感器損壞

PtlOO/PtlOOO如果需要可替換它

SHORTCIRCUIT

（短路）

12.7

mS/cm；傳感器連接不正確

?

溫度傳感器損壞

PtlOO/PtlOOO：

如果需要可斡換它

OPENCIRCUIT：

■士?—（a開i路a）——二匚a■■.

60電阻率值低產(chǎn)測量范圍的卜限

Q.cm

MEASURE（測量值）

TOOLOW（太低）

"15f2"電仔率僅高了測量范圍的上限

：mS/cm?

II

：MEASURE（測量值）：

TOOHIGH（太高）

校正期間的出錯信息：按ESC鍵離開菜單并可再次校準(zhǔn)。

COND.CALIB.電氣的零點漂移超出編程的極限.

（電導(dǎo)校準(zhǔn)）可再次校準(zhǔn)

OFFSET（偏移量）

OUTOFLIMITS

（超出極限）

斜率漂移超出編程的極限。

極限：50…150%

—―——.一一一一一.—————

COND.CALIB.

（電導(dǎo)校準(zhǔn)）溫度漂移超出編程的極限。

極限：±20°C

△T：-30.0℃

△TG溫，

OUTOFLIMITS

（超用物限）

第三節(jié)SWAN各類電導(dǎo)率表

電導(dǎo)率（比導(dǎo)）儀陽導(dǎo)儀除氣電導(dǎo)儀（比導(dǎo)陽導(dǎo)儀+加熱除氣測量組件）

一、基本特點

電導(dǎo)率輸入

電極SwansensorUP-Con1000-SL,兩電極傳感器，內(nèi)置PM000溫

度電極；

電極常數(shù)

缺省值00415cm”,可選擇0.005-1.000cm-1；

流通池

不銹鋼材質(zhì)，帶流量調(diào)節(jié)閥和流量計，電極安裝采用快速鎖定式安裝。

測量范圍分辨率

0.055-0.999pS/cm0.001|iS/cm

1.00—9.99p.S/cm0.01|iS/cm

10.0—99.9|iS/cm0.1piS/cm

100—999pS/cm1|iS/cm

1.00—2.99mS/cm0.01mS/cm

3.0—9.9mS/cm0.1mS/cm

10—30mS/cm1mS/cm

量程自動切換

水樣要求

?流量：5-20L/h

?溫度max.50℃

?進口壓力：max.2bar

?出口壓力：無壓

離子交換樹脂

在線氫電導(dǎo)率表的流通池上配有一升陽離子交換樹脂，在流量為10L/h,氨

濃度為1mg/L時可用4個月,在流量為5L/h,氨濃度為1mg/L時可用5個月。

精度

測量值的士1%

溫度補償

?用于高純水的非線性補償

?中性鹽

?強酸

?強堿

?氨水

?乙醇胺

?嗎啾

?線性補償0.00-10.00%/℃

?無

溫度輸入

?Pt1000溫度電極(DINclassA)

?測量范圍:-30-+250℃

?分辨率：0.1℃

流量輸入

SWAN數(shù)字流量計

變送器主要技術(shù)參數(shù)和功能

?環(huán)境溫度:-10-+50℃

?濕度：10-90%

操作

?儀表分為"Messages"、"Diagnostics"、"Maintenance"、"Operation"

和“Installation”五個主菜單，操作簡單；

?用戶菜單可有英文、德文、法文和西班牙文四種選擇；

?每個主菜單可設(shè)密碼保護；

?屏幕可顯示過程值、流量、報警和操作狀態(tài)；

?存儲器可儲存操作步驟和校準(zhǔn)歷史，數(shù)據(jù)采集器可以一定的時間間隔記錄

1500個數(shù)值。

變送器溫度監(jiān)測

可編程高低溫報警

1個報警結(jié)點

?綜合報警干結(jié)點可用于測量值和儀表故障報警

?最大負(fù)載:1A/250VAe

1個輸入

一個干結(jié)點輸入可編程為保持和遠(yuǎn)程中斷

2路繼電器輸入

?兩路干結(jié)點可編程為測量值限位開關(guān)或控制器或計時器

?最大負(fù)荷:1A/250VAe

2路信號輸出（第三路為選項）

?兩路模擬輸出可用于輸出測量值輸出或連續(xù)控制輸出

?輸出電流:0/4-20mA

?最大負(fù)載：510

1個RS232串口

用微軟超級終端將數(shù)據(jù)下載到PC或用于變送器版本更新

1個RS485串口（選項）

?Modbus或ProfibusDP協(xié)議，電流隔離

?數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計算機需要Modbus串口和Webserver網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

二、除氣電導(dǎo)率儀特點

設(shè)計原理：當(dāng)凝汽器漏氣時，樣水中將溶入C02,使電導(dǎo)率值升高。經(jīng)有效除氣

后的陽導(dǎo)值（除氣電導(dǎo)）才能真正反映樣水的雜質(zhì)影響。

氫沸

交:除氣電導(dǎo)

樣水比導(dǎo)（總電導(dǎo)）換氫電導(dǎo)

柱氣

水32。）...........H+OH-H-OH-H+0H-

口+cu-口+

堿化試劑（NH40H）….…NH4+OH-

，

鹽（NaCl）........................Na+Cl-HCl'H+CI-

2H，CO2'

CO2................................2H+CO2-3

3這才是雜質(zhì)離子

無法判斷是雜質(zhì)

主要是堿化試劑的體現(xiàn)。

離子還是C02的

的貢獻，掩蓋了

影響。

雜質(zhì)的影響。

應(yīng)用：凝汽器檢漏

觀察現(xiàn)象：凝結(jié)水的陽導(dǎo)值升高。

運行人員關(guān)注：冷卻水（水冷系統(tǒng)）或空氣是否有泄漏（凝泵漏氣或空冷系

統(tǒng)漏氣）？冷卻水的進入將會提高鹽度（主要是氯化鈉），空氣進入將會提高C02

的濃度。

測定方法一：陽導(dǎo)+鈉離子測量--------陽導(dǎo)儀+鈉表

測定方法二：陽導(dǎo)+除氣電導(dǎo)測量--------SWAN除氣電導(dǎo)儀

如果除氣電導(dǎo)值=陽導(dǎo)值，則說明樣水中沒有C02。

如果除氣電導(dǎo)值<陽導(dǎo)值，則說明樣水中有C02。以除氣電導(dǎo)值來判斷水

質(zhì)。

SWAN除氣電導(dǎo)儀特點：

1.自冷卻一一獨特設(shè)計樣水自身作為冷卻水，省去另加冷卻水系統(tǒng)。

2.斷樣、超溫保護：根據(jù)流量計和溫度計的測量值自動判斷給加熱器送電還

是斷電。

3.配備氣壓計：根據(jù)氣壓計在就地測量的氣壓值，自動選擇除氣最佳的樣水

溫度（低于沸點2攝氏度）防止因樣水沸騰蒸發(fā)濃縮，水質(zhì)發(fā)生變化。

4.可同時測量比導(dǎo)、陽導(dǎo)、除氣陽導(dǎo)、pH值和氨溶度5個參數(shù)，可自行設(shè)置分

屏顯示各個參數(shù)的測量值。

5.長壽命鈦電極，電極常數(shù)精確到小數(shù)點后5位數(shù)。

6.監(jiān)測樣水流量和溫度，并給出報警。

7.溫度補償精確。

8.樹脂柱自動除氣。

9.樹脂失效報警。

10.樹脂預(yù)沖洗（選項），使儀表迅速投入正常工作。

第四節(jié)Polymetron9215C酸堿濃度計

一、8398型感應(yīng)型電導(dǎo)探頭

圖1-88398型感應(yīng)型電導(dǎo)探頭圖1-9探頭的安裝

Polymetron9215C酸堿濃度計配置的傳感器探頭為8398型感應(yīng)性電導(dǎo)探頭,

如圖1-8所示。

對測試水樣的技術(shù)要求：

溫度：1400C（2840F）

壓力：18bar

測量范圍：0?2000mS/cm

重復(fù)性：＜±2%或±0.004mS/cm,取最大者

電極常數(shù)：2.35

響應(yīng)時間：溫度測量值在2分鐘內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定值的90%；電導(dǎo)率測量值在1秒鐘

內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定值的90隊

為了避免干擾，當(dāng)電極安裝在管道或槽罐內(nèi)，8398電極至少留出1cm的

間隙，如圖1-9所示。

二、儀器的主要特征

9125c濃度變送器配備有一個測量輸入通道，可連接一個感應(yīng)式電導(dǎo)探頭和

溫度探頭Pt100或Pt1000；9125c濃度變送器還配有2個模擬量輸出（0或4?20

mA）

內(nèi)置若干濃度曲線，測量范圍見下表所示。

內(nèi)部曲線測量范圍

HCI0..18%

HNO30..30%

H2SO40..30%

NaOH0..15%

NaCI0..26%

三、儀器的主要操作

菜單使用規(guī)則同9125型電導(dǎo)率表。

主菜單

土旅單可進入儀表的4個主要功能：

MENU

校外單

CALIBRATIONCALIBRATIONEift

按照參比測限能夠調(diào)節(jié)儀衣的測6

MAINTENANCE

PROGRAMMING

?MAINTENANCE維護菜單

SERVICE

能夠中斷儀發(fā)測貿(mào)

Select

?PROGRA、I、TIZG編程-菜單

按照應(yīng)用能夠?qū)x衣編程

SERVICE服務(wù)?浜單-

允i午行資格的人員進行服務(wù)

2.校正

該菜單允許進入"濃度校準(zhǔn)"，"溫度校準(zhǔn)”

和"參數(shù)"

濃度校準(zhǔn)菜單

接受編程模式用Enter鍵進入不同的校準(zhǔn)模式

濃度校準(zhǔn)子菜單

該菜單允許配置校準(zhǔn)類型：

電氣

2點電氣校準(zhǔn)，對于第1點，從液體中取

出探頭。對于第2點,通過電極用一個閉

壞線路連接一個可編程值的電阻

2點校準(zhǔn)

2點手動校準(zhǔn)。對「第1點，從液體中取

出探頭，對于第2點，把探頭浸入一個已

知濃度的溶液。當(dāng)校準(zhǔn)時用戶輸入這個溶

液值

-1點校準(zhǔn)

1點于動校準(zhǔn)。把探頭浸入一個已知濃度

的溶液，與校準(zhǔn)時用戶輸入這個溶液值

校準(zhǔn)菜單：2點校準(zhǔn)舉例

于?動校準(zhǔn)編程和操作如卜:

CONC.CAUB.第一步：

PROBEOUT

從液體中取出電極

Press

ENTER

CONCCAUB.第二步:

當(dāng)測量值穩(wěn)定時,儀器自動

進入到卜一步

符號A閃爍10~20秒

CONC.CAUB.

第三步：

CALIB.SOL

Press把探頭浸入校準(zhǔn)液中

ENTER

第四步：

“i測量值穩(wěn)定時,按OK

第五步：

可以改變所顯小的值

溫度校準(zhǔn)菜單：

用Enter鍵按EXECUTION進入模式,

然后進入溫度校準(zhǔn)屏耨

TEMP.CALIB.

6.8IL測量穩(wěn)定,按OK鍵

℃

28.3%——

TEMP.CALIB.

6.8可能改變溫度數(shù)值

℃

TEMP.CALIB.

AT：-2,5eC顯小結(jié)果

Press

ENTER

注意

溫度調(diào)節(jié)限值在-50。（？和+20。＜7之間

第二章在線pH表和鈉表基礎(chǔ)知識及應(yīng)用

在線pH表和鈉表的測量原理是電位分析法。電位分析法是指通過測量電極

系統(tǒng)與被測溶液構(gòu)成的測量電池（原電池）的電動勢，獲知被測溶液離子活度（或

濃度）的分析方法。用于該分析法的儀器稱為電位式分析儀器。

電位式分析儀器主要由測量電池和高阻毫伏計（或離子計）兩部分組成。測

量電池是由指示電極、參比電極和被測溶液構(gòu)成的原電池，參比電極的電極電位

不隨被測溶液濃度的變化而變化，指示電極對被測溶液中待測離子很敏感，其電

極電位是待測離子活度的函數(shù)，所以原電池的電動勢與待測離子的活度有一一對

應(yīng)關(guān)系，可見，原電池的作用是把難以直接測量的化學(xué)量（離子活度）轉(zhuǎn)換成易

測量的電學(xué)量（測量電池的電動勢）。高阻毫伏計是檢測測量電池電動勢的電子

儀器，如果它兼有直接讀出待測離子活度（或濃度）的功能，就稱其為離子計（或

離子活度計）。

電廠水汽分析中，氫離子、鈉離子含量的測定采用電位式分析儀器。

第一節(jié)電位分析法基本知識

一、原電池、電極電位

原電池由兩個電極和連通兩電極的電解質(zhì)溶液組成。在外電路沒有接通時，

兩電極間就存在一電位差，該電位差等于原電池的電動勢。當(dāng)外電路接通時，有

電流在內(nèi)外電路中流動。

原電池的電動勢與兩電極各自的電極電位有關(guān)。通常把金屬和它所插入的該

金屬的鹽溶液構(gòu)成的體系稱為半電池，并稱該金屬為電極。金屬與溶液間的電位

差稱為該電極的電極電位。電極電位不僅與該金屬的種類有關(guān)，而且與溶液中該

金屬的離子濃度有關(guān)。

一個原電池是由兩個半電池組成的。由于倆電極的電極電位不同，原電池就

有電動勢產(chǎn)生。例如，在銅鋅電池中，鋅與鋅鹽組成一個半電池，銅和銅鹽組成

一個半電池，由于銅電極電位高于鋅電極電位，就形成電動勢，且銅電極為正極,

鋅電極為負(fù)極。銅鋅原電池的電動勢是很容易測量的，但是對每個電極電位的絕

對值是無法確定的，只能用比較的方法求出相對值。在實際工作中，必須選定一

特定的參比電極作為電位標(biāo)度，把它的電極電位作為假定的電位零點。在電化學(xué)

中，用作零點位的電極是標(biāo)準(zhǔn)氫電極。

如果將某金屬放入該金屬鹽的溶液中，在金屬離子的濃度為lmol/L,溫度為

25℃條件下，金屬電極與標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成的原電池電動勢叫做該金屬電極的標(biāo)準(zhǔn)

電極電位。顯然，它只與金屬的種類有關(guān)，常見金屬電極的電極電位可以在有關(guān)

書中查到。非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的電極電位與溶液中離子的活度及溫度之間的關(guān)系由能

斯特方程來描述。若電極反應(yīng)為：

氧化態(tài)+neU還原態(tài)

則電極電位由能斯特方程表示為：

E=Ea+—(2-1)

〃F白還原態(tài)

式中：E：平衡電極電位，V；

￡'：標(biāo)準(zhǔn)電極電位，V；

n:得失電子數(shù)；

F：法拉第常數(shù)，96485C/mol；

R：氣體常數(shù)，8.314J/(mol-K)；

T：熱力學(xué)溫度，K；

”化態(tài)：氧化態(tài)物質(zhì)的活度，mol/L；

。還原態(tài)：還原態(tài)物質(zhì)的活度，mol/L,純固體的活度為1,氣體用氣壓表示。

如果將能斯特方程中的自然對數(shù)改用常用對數(shù)表示，則

5=爐+紀(jì)曳嗎且包運(2.2)

&還原態(tài)

能斯特方程是電位分析方法的理論基礎(chǔ)。

二、電極的種類

電極大體可分為五類，每一類包括多種電極。

?第一類電極：金屬與該金屬溶液構(gòu)成的電極。如鋅電極等，其陽離子濃度

越大，電極電位越高;

?第二類電極：由金屬及該金屬的一種固體難溶鹽構(gòu)成的電極。如Ag-AgCl

電極、甘汞電極等，電極電位隨陰離子濃度的增大而降低；

?第三類電極：氧化還原電極；

?第四類電極：金屬與其難溶氧化物構(gòu)成的電極，如：睇一氧化睇電極；

?第五類電極：膜電極，包括絕大多數(shù)離子選擇性電極。如pH、pNa等。