Анализатор примесей конденсата и способ их определения



Анализатор примесей конденсата и способ их определения
Анализатор примесей конденсата и способ их определения

Владельцы патента RU 2348031:

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (ИГЭУ) (RU)
Бушуев Евгений Николаевич (RU)
Козюлина Екатерина Владимировна (RU)
Ларин Андрей Борисович (RU)
Киет Станислав Викторович (RU)
Ларин Борис Михайлович (RU)

Изобретение может применяться для контроля водного теплоносителя на тепловых и атомных электрических станциях. Для определения примесей конденсата рассчитывают концентрации ионов водорода по измерению удельной электропроводности прямой и Н-катионированной пробы. При этом измеряют рН, удельную электропроводность пробы, а также удельные электропроводности Н-фильтрата пробы после каждой из 2х Н-катионитных колонок, вычисляют концентрации ионов водорода, натрия, хлоридов, щелочность, аммиака и углекислоты в пробе и определяют потерю рабочей способности Н-катионитной колонки. Также предложено устройство для осуществления данного способа. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении информативности и надежности систем химико-технологического мониторинга. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может применяться для контроля водного теплоносителя на тепловых и атомных электрических станциях.

Известен анализатор «FAM Deltocon pH» (фирма «Swan»), который состоит из Н-катионитовой колонки двух датчиков для измерения удельной электропроводности исходной и Н-катионированной проб, предназначенный для расчетного определения pH вод типа конденсата на электростанциях по дифференциальному измерению электропроводности до и после Н-катионитного фильтра.

Недостатком данного способа являются: отсутствие автоматической индикации срабатывания Н-колонки и расчетное определение только водородного показателя pH, а так же завышенные требования к составу примесей рабочей среды. Как записано в техническом описании прибора, проба должна содержать в качестве примеси в основном NaCl, а при значении pH<8 концентрация примеси (NaCl) в пробе должна быть значительно меньше концентрации подщелачивающего агента (NH3). При значениях pH ниже 7,5 прибор не обеспечивает определения заданного параметра. В реальных условиях работы энергоблоков на ГРЭС и, особенно, на ТЭЦ качество конденсата и питательной воды может меняться в широких пределах, включая значение pH, общую минерализацию, концентрацию аммиака и углекислоты. При этом концентрация бикарбонатов, определяемая общей щелочностью (NaHCO3), не меньше, а иногда и много больше, концентрации хлоридов (NaCl). Расчет pH по измерению удельной электропроводности исходной и Н-катионированной пробы в этом случае может давать большую ошибку.

Известен способ контроля качества конденсата и питательной воды [патент на изобретение №2168172. Способ контроля качества конденсата и питательной воды. 2001 г.], который основан на одновременном измерении удельной электропроводности и рН исходной и Н-катионированной пробы. Все измерения проводят с учетом температуры, а определение показателей качества воды осуществляется путем обработки измерений на ЭВМ с использованием системы уравнений, характеризующей ионные равновесия в исходной пробе воды и Н-фильтрате.

Недостатками данного способа являются: низкая точность измерения значений рН пробы, пропущенной через Н-катионитовую колонку, при значении удельной электропроводности ниже 0,3-0,5 мкСм/см и невысокая точность расчета концентрации натрия, обусловленная ограничениями алгоритма расчета концентраций примесей, что отмечалось в литературе [Ларин Б.М., Бушуев Е.Н., Козюлина Е.В. Повышение информативности мониторинга водного режима конденсатно-питательного тракта энергоблоков.//Теплоэнергетика. 2003. №7. С.2-9].

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении информативности приборов автоматического химконтроля, измеряющих электропроводность и рН прямой пробы (до Н-колонки) и электропроводность Н-катионированной пробы (после Н-колонки). Это достигается путем совмещения измерительной системы и расчетной программы.

Анализатор примесей конденсата (АПК) состоит из устройства подготовки пробы (УПП), двух параллельных каналов: канала измерения активности ионов водорода (рН) и канала измерения удельной электропроводности (χ, χн), из двух последовательно установленных H и Н' катионитовых колонок, между которыми расположен контрольный датчик удельной электропроводности.

Анализатор примесей конденсата (АПК) предназначен для непрерывного контроля удельной электропроводности (χ, χн) и рН охлажденных проб и расчета содержания аммиака и иных минеральных примесей в конденсате паровых турбин и питательной воде энергоблоков тепловых и атомных станций, а так же для обнаружения присосов охлаждающей воды в конденсаторе турбин по содержанию в конденсате ионов натрия и хлора.

Анализатор состоит из измерительного и обрабатывающего блоков.

На фиг.1 представлена конструкция измерительного блока, состоящего из устройства подготовки пробы (УЮТ) 1, двух параллельных измерительных каналов, на одном из которых установлен датчик измерения активности ионов водорода (рН) 2, на другом установлены два Н-катионитовых фильтра (4, 6), три датчика измерения удельной электропроводности (3, 5, 7), контрольный датчик 5 установлен между Н и Н' фильтрами (4, 6).

Работа анализатора осуществляется следующем образом: поступающая в измерительный блок проба, предварительно охлажденная в устройстве подготовки пробы (УПП), распределяется в два параллельных канала: канал измерения удельной электропроводности (χ и χн) и канал измерения активности ионов водорода (рН). Для предотвращения работы с истощенным Н-фильтром, последний состоит из двух последовательно включенных колонок (рабочей и страхующей), между которыми включен контрольный датчик удельной электропроводности. При срабатывании рабочей Н-колонки разность показаний удельной электропроводности χН и χН' возрастает и дает сигнал при достижении установленного значения ΔχН.

Преобразование сигналов (параметров) датчиков в удобную для цифровой обработки форму выполняет работающий под управлением микропроцессора электронный преобразователь, обеспечивающий пересчет измеренных показателей в концентрации контролируемых примесей воды. Затем осуществляется циклическая передача подлежащих регистрации величин на показывающий (вторичный) прибор или ЭВМ.

Расчетная система уравнений для обработки результатов имеет следующий вид:

- Уравнения, описывающие диссоциацию слабых электролитов в анализируемой воде:

- Уравнение электронейтральности для анализируемой воды

- Уравнение электропроводимости для анализируемой воды

- Уравнения, описывающие диссоциацию слабых электролитов в Н-фильтрате:

- Уравнение электронейтральности для Н-фильтрата

- Уравнение электропроводимости для Н-фильтрата

- Балансовое уравнение форм состояния углекислоты

В уравнения (1)÷(10) входят следующие величины:

- входные данные - показатели приборов АХК:

χпр, χН - соответственно измеряемые удельные электропроводимости в анализируемой воде и Н-фильтрате, См/см.

- выходные данные - концентрации ионов в анализируемой воде:

[H+], [NH4+], [НСО3-], [СО32-], [ОН-] - концентрации соответствующих ионов в анализируемой воде, моль/дм3; [Na+]усл - суммарная концентрация катионов натрия, кальция и магния в анализируемой воде в пересчете на ионы натрия, моль/дм3; [Cl-]усл - суммарная концентрация анионов сильных кислот (хлоридов, сульфатов и нитратов) в пересчете на хлориды, моль/дм3; [Н+]н, [Na+]H, [НСО3-]н, [СО32-]н, [ОН-]н, [Cl-]н - концентрации соответствующих ионов в фильтрате Н-фильтра, моль/дм3;

- параметры (внутренние характеристики математической модели):

Kw, KI, КII, КNH4ОН - концентрационные константы ионных равновесий воды, углекислоты по первой и второй ступеням и аммиака; λH+, λNa+ и т.д. - предельные подвижности (или эквивалентные электропроводимости) соответствующих ионов, См·см2/г-экв.

В расчетном алгоритме используются некоторые ограничения, отраженные в блок-схеме (Фиг.2).

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении информативности и надежности систем химико-технологического мониторинга. Это достигается тем, что малонадежные в условиях сверхчистых вод аналитические измерения микроконцентраций ионов натрия, аммиака, хлоридов и значения общей щелочности более точно определяются расчетом по измерению χ, χН и рН. При этом значения нормируемых показателей оператор получает в режиме реального времени, что позволяет быстро диагностировать нарушения водно-химического режима, а так же выяснять и устранять причину нарушений на ранней стадии развития ситуации. Самодиагностика рабочего состояния Н-катионированной колонки обеспечивается сравнением значений χН и χН' (фиг.1), которые не должны существенно различаться.

Примеры использования АПК в сравнении с FamDeltocon pH.

Пример 1.

Конаковская ГРЭС, энергоблок №6. Кислородно-аммиачный водный

режим (КАВР) Показатели качества питательной воды от 26.03.2007 г.: χ25=0,195 мкСм/см; χн25=0,183 мкСм/см; рН 7,63, t=31,1°С:

- результаты расчета по изложенной программе

рНрасч=7,58;

[Na+]усл=3,0 мкг/дм3;

[NH3]=16,3 мкг/дм3;

[Cl-]=5,4 мкг/дм3.;

- показания анализатора «Deltacon pH»:

χ25=0,205 мкСм/см; χн25=0,168 мкСм/см; pH 7,75;

- показания штатного щитового рН-метра: 7,60.

Пример 2.

Конаковская ГРЭС, энергоблок №8. Нейтрально-кислородный водный режим ([NH3]=0 мкг/дм3).

Показания анализатора примесей конденсата: χ25=0,142 мкСм/см; χН25=0,189 мкСм/см; pH 6,52, t=22,9°C:

- результаты расчета по изложенной программе

рНрасч=6,58;

[Na+]усл=5,5 мкг/дм3;

[NH3]=0 мкг/дм3;

[Cl-]=14,5 мкг/дм3.;

- показания анализатора «Deltacon pH»:

Анализатор отключен.

- показания штатного щитового рН-метра: 6,58.

1. Анализатор примесей конденсата, состоящий из устройства подготовки пробы (УПП), Н-катионитовой колонки, двух датчиков измерения удельной электропроводности исходной и Н-катионированной пробы, отличающийся тем, что анализатор состоит из измерительного и обрабатывающего блоков и двух измерительных каналов: на канале измерения удельной электропроводности дополнительно установлен Н-катионитовый фильтр, контрольный датчик измерения электропроводности включен между Н и Н'-катионитовыми фильтрами; на другом канале установлен датчик измерения активности ионов водорода.

2. Способ определения примесей конденсата, рассчитывающий концентрации ионов водорода по измерению удельной электропроводности прямой и Н-катионированной пробы, отличающийся тем, что измеряются значения рН, удельной электропроводности пробы, а также удельной электропроводности Н-фильтрата пробы после каждой из двух Н-катионитных колонок, вычисляются концентрации ионов водорода, натрия, хлоридов, щелочность, аммиак и углекислота в пробе и определяется потеря рабочей способности Н-катионитной колонки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, а более конкретно к устройствам, предназначенным для измерения активности ионов натрия. .

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности для измерения концентрации воды, кислорода и водорода при их совместном присутствии в газовых смесях.

Датчик // 2035806

Изобретение относится к области исследования жидких сред и может быть использовано при проектировании устройств для определения как степени, так и природы загрязнения природных и сточных вод.

Изобретение относится к электрохимии и может быть использовано в электронике, химотронике, электрохимических производствах , а также при научных исследованиях. .

Изобретение относится к средствам автоматизации количественного анализа и может быть использовано в системах контроля и регулирования в химической, коксохимической , металлургической и других отраслях промышленности для непрерывного измерения расплавов солей нитрата магния.

Изобретение относится к химической технологии получения особочистых веществ и прецизионному химическому анализу, а именно к способу электрохимического детектирования субмикропримесей и сенсору для его осуществления.

Изобретение относится к тестовому датчику аналита, содержащему, по меньшей мере, две подложки, образующие емкость, причем емкость имеет основную область и, по меньшей мере, две, по существу, химически изолированные вторичные зоны анализа, причем основная область, по существу, разделяет эти, по меньшей мере, две, по существу, химически изолированные вторичные зоны анализа; по меньшей мере, один первый рабочий электрод, включающий в себя первый проводник и композицию реагента, размещенный в основной области; по меньшей мере, один первый противоэлектрод, включающий в себя второй проводник и, по меньшей мере, одно первое окислительно-восстановительное вещество, размещенный в первой вторичной зоне анализа; и, по меньшей мере, один второй противоэлектрод, включающий в себя третий проводник и, по меньшей мере, одно второе окислительно-восстановительное вещество, размещенный во второй вторичной зоне анализа, при этом рабочий электрод, первый противоэлектрод и второй противоэлектрод являются независимо адресуемыми
Изобретение относится к области биофизики и прикладной биохимии и может быть использовано для контролируемого введения веществ в микрообъекты. Для этого вводят в микрообъект нанокапилляр, содержащий не менее двух изолированных друг от друга каналов, с последующим введением вещества. При этом используют нанокапилляр, у которого, по крайней мере, один из каналов содержит электрохимически активный материал и, по крайней мере, один канал содержит вводимое или генерирующее его вещество. Контроль за введением вещества осуществляют путем измерения изменения электрического потенциала и/или силы тока, обусловленных электрохимической реакцией на электрохимически активном материале в результате введения вещества. Изобретение позволяет повысить степень контроля за введением веществ в микрообъекты за счет определения дополнительных информативных параметров. 5 пр.

Изобретение может быть использовано для определения сплошности диэлектрических (например, полимерных) покрытий на металлическом прокате (например, стальном) в процессе выполнения деформации образцов с диэлектрическими покрытиями. Способ включает операцию подключения к измерительному прибору электролитической ячейки и образца с испытуемым покрытием и операцию создания контакта испытуемого покрытия с электропроводной жидкостью, которой предварительно заполняют электролитическую ячейку. Способ согласно изобретению дополнен операцией подключения источника тока в электрическую цепь, образованную металлическим образцом с испытуемым покрытием, электролитической ячейкой и измерительным прибором, и операцией, при осуществлении которой одновременно выполняют непрерывную деформацию металлического образца с испытуемым покрытием и непрерывный контроль сплошности нанесенного на него испытуемого покрытия. Изобретение обеспечивает возможность оперативного исследования сплошности диэлектрических (например, полимерных) покрытий и оперативного определения с высокой точностью прочности диэлектрических покрытий в процессе непрерывной деформации металлических образцов с диэлектрическими покрытиями, например при вытягивании в металлическом образце с покрытием лунки по Эриксену. 1 з.п. ф-лы.

Использование: для определения сплошности покрытия при его деформации. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит источник тока, измерительный прибор и электролитическую ячейку, изготовленную из диэлектрического материала, в нижнюю часть которой герметично вмонтирован электрод, а в верхней части закреплен контактный элемент, выполненный из пластичного коррозионно-стойкого материала, причем электролитическая ячейка снабжена системой ее заполнения электролитом, дополнительно устройство снабжено узлом деформации, под которым размещен подъемный столик с возможностью вертикального перемещения, при этом на подъемном столике жестко закреплена вертикальная направляющая с электролитической ячейкой, подпружиненной в направлении к узлу деформации, электрод подключен в электрическую цепь измерительного прибора и источника тока. Технический результат: обеспечение возможности быстрого контроля сплошности диэлектрических покрытий при деформации металлических образцов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх