22-6. Анализаторы для определения растворенного в воде и паре водорода

В настоящее время в энергетике уделяют большое внимание методу контроля скорости коррозии металла внутренних поверхностей пароводяного тракта парогенераторов, основанному на определении в питательной воде и паре содержания водорода, являющегося неизбежным продуктом такой коррозии. Применяемый лабораторный метод анализа требует много времени, не может отражать динамики процессов и не обладает необходимой точностью. Если учесть, что скорость коррозии металла определяется совокупностью факторов, а именно водным и температурным режимами,

то только автоматический непрерывный контроль за водородом в воде и паре дает возможность оперативно контролировать правильность режима эксплуатации парогенератора. Надежный непрерывный контроль за содержанием водорода в воде и паре позволит решить стоящую перед энергетиками задачу повышения надежности и продления срока службы парогенераторов.

Известно, что растворимость данного газа в воде (конденсате пара) зависит от парциального давления этого газа в находящейся над водой газовой среде и не зависит от состава газов этой среды.

Следовательно, если контролируемую воду (конденсат), содержащую растворенный водород, поместить в атмосферу кислорода, то водород будет выделяться из воды до тех пор, пока не наступит состояние равновесия. При этом чем больше водорода содержится в воде, тем большее количество его будет выделяться в окружающую кислородную среду. При уменьшении содержания водорода в воде часть его, ранее выделившаяся в кислородную среду, будет снова растворяться в воде до наступления нового состояния равновесия.

Рис. 22-6-1. Принципиальная схема термокондуктометрического анализатора для измерения водорода в паре или воде.

Таким образом, по концентрации водорода в кислородной среде можно судить о содержании водорода, растворенного в воде (конденсате пара), используя для этой цели метод измерения теплопроводности газовой смеси, состоящей из водорода и кислорода, по отношению к кислороду. Приборы, основанные на измерении теплопроводности газовой смеси, принято называть термокондуктометрическими анализаторами. Они получили широкое распространение в ряде зарубежных стран.

На рис. 22-6-1 приведена принципиальная схема термокондуктометрического анализатора для определения содержания водорода в паре или питательной воде парогенераторов. Анализатор состоит из следующих устройств и элементов: приемного преобразователя, использующего измерительную схему неуравновешенного моста; вторичного прибора например, автоматического потенциометра; стабилизированного источника питания ИПС; электролизера заполненного водным раствором едкого кали, для получения

чистого кислорода; приемной колонки ПК с водяным затвором, в которую поступает контролируемая проба воды или конденсата пара; напорной колонки НК, которая поддерживает постоянство давления перед приемной колонкой преобразователя; диафрагмы для стабилизации расхода пробы. Небольшое избыточное давление кислорода в приемной колонке поддерживается постоянным с помощью барботажного клапана, который на рис. 22-6-1 не показан.

Резисторы мостовой схемы выполнены из манганиновой проволоки. Плечи моста являющиеся чувствительными элементами, изготовляются из тонкой остеклованной платиновой проволоки диаметром примерно Чувствительный элемент помещен в герметически закрытую камеру, заполненную чистым кислородом (сравнительным газом). Чувствительный элемент помещен в рабочую камеру, которая с помощью канала соединена с верхней частью приемной колонки. Таким образом, рабочая камера имеет диффузионный подвод газовой смеси. Для увеличения площади соприкосновения пробы конденсата (воды) с кислородной средой в приемной колонке установлена никелевая спираль.

Температура стенок камер чувствительных элементов преобразователя должна быть одинакова. Для этой цели камеры выполняют массивными, из металла с хорошей теплопроводностью. В корпусе камер делают канал, через который поступает проба воды из напорной колонки в приемную колонку.

Для снижения давления и температуры анализируемой пробы анализаторы снабжаются дополнительными устройствами. Например, проба пара для анализа, отобранная из паропровода, предварительно поступает в холодильник через дроссель, обеспечивающий снижение давления и необходимый расход пара. Из холодильника конденсат пара, имеющий температуру около поступает в напорную колонку преобразователя.

Кислород из электролизера, как было сказано выше, непрерывно подается в приемную колонку Одновременно в эту колонку поступает анализируемая проба конденсата или воды и удаляется через водяной затвор в сливную воронку. При этом конденсат (вода) соприкасается со средой кислорода и выделяет растворенный водород. Эта газовая смесь, состоящая из кислорода и водорода, поступает в рабочую камеру с чувствительным элементом Вследствие этого изменяются условия теплоотдачи от чувствительного элемента нагреваемого током, к стенкам камеры, так как теплопроводность бинарной газовой смеси иная, чем сравнительного газа (кислорода). В силу этих обстоятельств температура чувствительного элемента понижается, а следовательно, уменьшается его сопротивление. При этом на вершинах измерительной диагонали моста из-за нарушения его равновесия появится напряжение и указатель вторичного прибора займет положение, соответствующее значению сопротивления чувствительного элемента а следовательно, и содержанию водорода в анализируемой пробе.

Шкалу вторичного прибора анализаторов, применяемых для определения растворенного в воде и паре водорода, градуируют в микрограммах на литр или микрограммах на килограмм

Рассмотренная принципиальная схема прибора используется в анализаторе для определения растворенного в воде водорода, выпускаемом фирмой «Кембридж» (Англия). Диапазон измерения водорода — от 0 до Анализаторы фирмы «Кембридж» применяются в СССР на ряде ТЭС для определения содержания водорода в паре парогенераторов. Пределы допускаемой основной погрешности анализатора не превышают верхнего предела.