在线式工业离子色谱分析测量装置

摘要

一种在线式工业离子色谱分析测量装置，专门针对火电机组，应用于工业流程中，采用液相色谱技术进行水汽质量的在线分析测量的检测仪器。本在线式工业离子色谱分析测量装置主要由样品制备系统、恒温系统、检测系统、自动校准系统和数据处理系统组成；样品制备系统与恒温系统之间，恒温系统与检测系统之间使用不锈钢管道连接，自动校准系统与检测系统之间也使用不锈钢管道连接；样品制备系统、恒温系统、自动校准系统及检测系统与数据处理系统连接。使用本装置可以对火电厂水汽介质中离子总含量和阴离子含量进行实时、连续的监督、控制，从而达到有效地扼制和缓解因热力设备腐蚀和积盐对火电厂安全经济生产所构成的威胁的目的。

说明书

技术领域

一种在线式工业离子色谱分析测量装置，专门针对火电机组，应用于 工业流程中，采用液相色谱技术进行水汽质量的在线分析测量的检测仪器， 涉及水质分析仪器领域，特别适用于火电厂生产过程中水汽质量的连续分 析监测。

背景技术

发电机组在热力生产过程中由于水和蒸汽介质长期处于高温、高压和 高(负荷)流速条件下运行，再加上目前电网调峰期间频繁的启动、停运 和备用的现实情况，使热力设备(特别是水冷壁和过热器)中的金属材料 长期处于热应力和机械应力之中，此时锅内的水汽品质就会成为加速金属 材料的腐蚀过程的一个关键因素。腐蚀是热力设备损坏的最直接原因，对 电厂安全经济、稳定生产所构成的威胁极为严重！

现代腐蚀理论研究表明，在热力设备的水、汽介质中，如果有大量的 氯离子[Cl^-]和硫酸根[SO₄^-2]等侵蚀性离子存在，由于水汽介质中的这些阴 离子对金属材料的钝化膜有极强的分解破坏作用，因此，水汽介质中的这 些阴离子就具有更强的腐蚀性。

为此有必要研究出一种“专门针对火电机组的实际情况，应用于工业 流程中，采用液相色谱技术进行介质(水汽)质量的在线分析测量的检测 仪器，以便随时监督、控制水汽介质中离子的含量，从而达到有效地扼制 和缓解因腐蚀对火电厂安全经济生产所构成的威胁的目的。

发明内容

本发明的目的是生产一种专门针对火电机组，应用于工业流程中，对 水汽质量进行在线连续分析监测的离子色谱仪。

本在线式工业离子色谱分析测量装置主要由样品制备系统、恒温系统、 检测系统、自动校准系统和数据处理系统组成；样品制备系统与恒温系统 之间，恒温系统与检测系统之间使用不锈钢管道连接，自动校准系统与检 测系统之间也使用不锈钢管道连接；样品制备系统、恒温系统、自动校准 系统及检测系统与数据处理系统连接。

样品制备系统由水样流量调整阀、温度探头、超温保护阀、测量对象 转换阀、离子分离器、离子分离器入口控制阀和离子分离器出口控制阀组 成，水样流量调整阀与超温保护阀相联，中间设有温度探头；超温保护阀 为三通阀，超温保护阀的一通为直排水，超温保护阀的另一通分别与离子 分离器入口控制阀和测量对象转换阀相通；离子分离器入口控制阀分别与 离子分离器和备份离子分离器相连；离子分离器和备份离子分离器与离子 分离器出口控制阀相连；离子分离器出口控制阀与测量对象转换阀相连。

恒温系统由加热器、制冷装置、搅拌器、热交换管、水箱测温探头、 水箱组成；加热器、搅拌器、热交换管、水箱测温探头装在水箱内；制冷 装置与水箱相连；检测系统由电导率仪、电子流量计组成；电导电极、电 子流量计由管道相连；自动校准系统由标样注入泵、标样控制阀、排水阀、 排水泵组成；它们依次由管道相连；数据处理系统为一台工控机。

样品制备系统的测量对象转换阀与恒温系统的热交换管相连；恒温系 统的热交换管与检测系统的电导率仪相连；自动校准系统的标样控制阀通 过测量/校准转换阀与检测系统的电导率仪相连；

温度探头、超温保护阀、测量对象转换阀、离子分离器、离子分离器 入口控制阀、离子分离器出口控制阀，加热器、制冷装置、水箱测温探头、 标样注入泵、标样控制阀、排水阀、排水泵组成；测量/校准转换阀、电 导率仪、电子流量计分别通过导线与数据处理系统相连。

在线式工业离子色谱分析测量装置的工作方式：样品通过水样流量调 整阀1进入温度探头2对样品温度进行测量，如果温度超过45℃则超温保 护阀5动作，样品直接排掉，如果温度低于45℃则由测量对象转换阀8控 制，当装置进行比电导率和离子总含量的分析测量时水样不经过分离器3 或4，直接进入恒温系统，恒温系统由加热器16、水箱测温探头17、制冷 装置18、搅拌器19、样品热交换管22、水箱21组成，水样经过样品热交 换管22与水箱21中的液体进行热交换，将水样温度严格控制在25±1℃， 然后水样进入检测系统进行测量，检测系统由电子流量计14、电导率仪15 组成，电导率仪15为高精度电导率仪，其电极常数为0.001cm^-1。当装置进 行氢电导率与阴离子含量的分析测量时，水样进入离子分离器3或4，离子 分离器为两套，一用一备，当一套失效后，可以由分离器入口控制阀6和 分离器出口控制阀7控制自动切换到另一套运行。水样在离子分离器中实 现阴、阳离子的分离，再进入检测系统进行测量。本装置还具备电导率仪 15自动校准功能，当装置进行电导率仪15自动校准操作时，测量/校准切 换阀9动作，测量水样被切断，同时标样注入泵12启动，标样控制阀11 打开，排水阀10打开，排水泵13启动，使用标液对管道进行冲洗，冲洗 一定时间后，排水阀10关闭，排水泵13停止，使标液进入电导率仪15， 对电导率仪15进行校准。以上所有测量信号都通过电路汇入数据处理系统 20，由数据处理系统20处理后发出相应的控制信号进行控制，传感器的测 量信号也经数据处理系统20处理后过进入数据终端显示，同时通过GPRS 无线通讯技术可以实现测量数据的远程传输以及“装置”的远程升级与监 控。

本装置可以同时实现比电导率的分析测量、氢电导率的分析测量、离 子总含量的分析测量与阴离子含量的分析测量四项功能，其性能指标为：

比电导率测量范围：0～10.0μS/cm，误差±0.5％FS；

氢电导率测量范围：0～5.0μS/cm，误差±1.0％FS；

离子总含量测量范围：0～300μg/kg，误差±10％FS；

阴离子含量测量范围：0～150μg/kg，误差±10％FS。

附图说明

图1是本在线式工业离子色谱分析测量装置的连接示意图。

具体实施方式

本在线式工业离子色谱分析测量装置主要由样品制备系统、恒温系统、 检测系统、自动校准系统和数据处理系统组成；样品制备系统与恒温系统 之间，恒温系统与检测系统之间使用不锈钢管道连接，自动校准系统与检 测系统之间也使用不锈钢管道连接。

样品制备系统由水样流量调整阀1、温度探头2、超温保护阀5、测量 对象转换阀8、离子分离器3和4、离子分离器入口控制阀6和离子分离器 出口控制阀7组成，水样流量调整阀1与超温保护阀相联5，中间设有温度 探头2；超温保护阀5为三通阀，超温保护阀5的一通为直排水，超温保护 阀的另一通分别与离子分离器入口控制阀6和测量对象转换阀8相通；离 子分离器入口控制阀6分别与离子分离器3和备份离子分离器4相连；离 子分离器3和备份离子分离器4与离子分离器出口控制阀7相连；离子分 离器出口控制阀7与测量对象转换阀8相连；

恒温系统由加热器16、制冷装置18、搅拌器19、热交换管22、水箱 测温探头17、水箱21组成；加热器16、搅拌器19、热交换管22、水箱测 温探头17装在水箱21内；制冷装置18与水箱21相连；检测系统由电导 率仪15、电子流量计14组成；电导率仪15、电子流量计14由管道相连； 自动校准系统由标样注入泵12、标样控制阀11、排水阀10、排水泵13组 成；它们依次由管道相连；数据处理系统为一台工控机20；

样品制备系统的测量对象转换阀8与恒温系统的热交换管22相连；恒 温系统的热交换管22与检测系统的电导率仪15相连；自动校准系统的标 样控制阀11通过测量/校准转换阀9与检测系统的电导率仪15相连；

温度探头2、超温保护阀5、测量对象转换阀8、离子分离器3和4、 离子分离器入口控制阀6、离子分离器出口控制阀7，加热器16、制冷装置 18、水箱测温探头17、标样注入泵12、标样控制阀11、排水阀10、排水 泵13组成；测量/校准转换阀9、电导率仪15、电子流量计14分别通过 导线与数据处理系统相连。