據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院2025年發(fā)布的《火電廠水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行效率白皮書》顯示，國(guó)內(nèi)近42%的在役火電機(jī)組曾因循環(huán)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)引發(fā)凝汽器結(jié)垢、腐蝕問題，導(dǎo)致機(jī)組供電煤耗平均升高3.8g/kWh，非計(jì)劃停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)提升27%【1】。傳統(tǒng)人工取樣送檢的監(jiān)測(cè)方式存在24-72h的滯后性，無法及時(shí)響應(yīng)水質(zhì)波動(dòng)，隨著雙碳目標(biāo)下電廠節(jié)水降耗要求的持續(xù)收緊，電廠循環(huán)水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的必備配套設(shè)施。

一、技術(shù)背景與發(fā)展歷程

早期電廠循環(huán)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)以人工實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)為主，僅能實(shí)現(xiàn)周度或月度的離散采樣，無法捕捉循環(huán)水系統(tǒng)的短時(shí)水質(zhì)突變，往往是凝汽器出現(xiàn)換熱效率下降、端差升高等問題后才發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常，運(yùn)維成本和損失風(fēng)險(xiǎn)居高不下。隨著電力智能化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)逐步進(jìn)入電廠水務(wù)管控場(chǎng)景，從*初的單參數(shù)獨(dú)立檢測(cè)，到2020年后的多參數(shù)一體化集成，再到2025年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)與水質(zhì)處理系統(tǒng)、機(jī)組DCS系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)管控，目前國(guó)內(nèi)在役機(jī)組的電廠循環(huán)水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滲透率已達(dá)58%，較2023年提升22個(gè)百分點(diǎn)，成為水務(wù)智能化改造的核心模塊。

二、核心原理與系統(tǒng)配置

電廠循環(huán)水水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用“感知-傳輸-計(jì)算-管控”四層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)全流程監(jiān)測(cè)。前端感知層由多參數(shù)傳感器模組構(gòu)成，直接部署于循環(huán)水進(jìn)水、出水母管位置，可實(shí)時(shí)采集pH、濁度、電導(dǎo)率、總硬度、氯離子、總磷、微生物含量等核心水質(zhì)參數(shù)，部分高參數(shù)機(jī)組配套的監(jiān)測(cè)設(shè)備還可同步采集凝汽器換熱管的腐蝕速率數(shù)據(jù)；傳輸層采用電力專用無線傳輸專網(wǎng)或者有線光纖通道，符合電力等保2.0的安全要求，數(shù)據(jù)傳輸延遲不超過1s；邊緣計(jì)算層可對(duì)前端采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，過濾異常干擾數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到參數(shù)超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)可觸發(fā)本地聲光告警，同步上傳至后臺(tái)管控平臺(tái)；后臺(tái)管控層可實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)、分析、可視化展示，同時(shí)可對(duì)接水質(zhì)處理加藥系統(tǒng)，根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整藥劑投加量，形成閉環(huán)管控邏輯。

三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性

相較于傳統(tǒng)人工檢測(cè)模式，電廠循環(huán)水在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)較為突出：首先是監(jiān)測(cè)時(shí)效性大幅提升，采樣頻率可設(shè)置為1-10min/次，可實(shí)時(shí)捕捉循環(huán)水水質(zhì)的短時(shí)波動(dòng)，避免因水質(zhì)突變引發(fā)的凝汽器結(jié)垢、腐蝕問題；其次是可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接對(duì)接水質(zhì)處理系統(tǒng)，無需人工介入即可調(diào)整運(yùn)維策略，據(jù)*電網(wǎng)2025年發(fā)布的電力水務(wù)智能化試點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，部署在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電廠，循環(huán)水藥劑消耗量平均降低16%，凝汽器物理清洗周期延長(zhǎng)40%，年運(yùn)維成本可降低12-18萬(wàn)元/臺(tái)機(jī)組【2】；此外監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期存儲(chǔ)溯源，為水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化、技改評(píng)估提供數(shù)據(jù)支撐。

當(dāng)前該技術(shù)也存在一定局限性：部分高濁度、高含鹽量的循環(huán)水場(chǎng)景下，前端傳感器電極易出現(xiàn)結(jié)垢、附著問題，需要每3-6個(gè)月進(jìn)行一次校準(zhǔn)維護(hù)，運(yùn)維頻次高于普通工業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備；極端水質(zhì)波動(dòng)場(chǎng)景下，部分電化學(xué)傳感器的檢測(cè)精度會(huì)出現(xiàn)±2-5%的偏差，需要配合輔助校準(zhǔn)算法修正誤差。

四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與招標(biāo)參數(shù)要求

目前電廠循環(huán)水在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的選型、安裝、運(yùn)行需符合多項(xiàng)國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其中電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 1823-2018《火電廠循環(huán)冷卻水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)條件》對(duì)設(shè)備的參數(shù)范圍、檢測(cè)精度、防護(hù)等級(jí)做出了明確規(guī)定，2025年新發(fā)布的DL/T 2468《電力水務(wù)系統(tǒng)智能化技術(shù)導(dǎo)則》進(jìn)一步要求監(jiān)測(cè)設(shè)備需具備數(shù)據(jù)開放接口，可對(duì)接電廠現(xiàn)有SCADA、水務(wù)管控平臺(tái)，滿足智能化管控的要求【3】；此外傳感器的性能需符合IEC 60746系列電化學(xué)分析器性能標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求【4】。

結(jié)合近年國(guó)內(nèi)電廠的招標(biāo)參數(shù)要求，常規(guī)配置的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備需滿足以下核心指標(biāo)：pH檢測(cè)范圍0-14，檢測(cè)精度±0.05pH；濁度檢測(cè)范圍0-100NTU，檢測(cè)精度±0.1NTU；電導(dǎo)率檢測(cè)范圍0-2000μS/cm，檢測(cè)精度±1%FS；設(shè)備外殼防護(hù)等級(jí)不低于IP65，可適應(yīng)電廠戶外、半戶外的安裝環(huán)境；平均無故障工作時(shí)間不低于8000h，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期不低于1年。

五、應(yīng)用場(chǎng)景與選型建議

電廠循環(huán)水在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的配置需結(jié)合機(jī)組參數(shù)、循環(huán)水系統(tǒng)類型針對(duì)性選擇：300MW以下的中小型機(jī)組、開式循環(huán)水系統(tǒng)，可選擇基礎(chǔ)款配置，僅需覆蓋pH、濁度、電導(dǎo)率、總硬度4項(xiàng)核心參數(shù)即可滿足運(yùn)行要求；300MW及以上的亞臨界、超臨界機(jī)組，閉式循環(huán)水系統(tǒng)，需額外配置氯離子、總磷、腐蝕速率監(jiān)測(cè)模塊，避免凝汽器不銹鋼換熱管出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂問題；采用再生水作為補(bǔ)水水源的電廠，還需新增COD、氨氮、微生物含量監(jiān)測(cè)模塊，避免微生物滋生引發(fā)的黏泥堵塞問題。

選型過程中需重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)維度：首先是設(shè)備合規(guī)性，需明確符合現(xiàn)行電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，提供第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的性能檢測(cè)報(bào)告；其次是傳感器的抗干擾能力，可要求廠商提供在同類水質(zhì)場(chǎng)景下的運(yùn)行案例，驗(yàn)證長(zhǎng)期運(yùn)行的檢測(cè)穩(wěn)定性；*后是系統(tǒng)兼容性，需支持標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，可對(duì)接電廠現(xiàn)有管控系統(tǒng)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島問題。2025年某省能源集團(tuán)下屬2臺(tái)660MW超臨界機(jī)組完成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造后，凝汽器端差穩(wěn)定控制在2℃以內(nèi)，循環(huán)水濃縮倍數(shù)從3.5提升至4.8，年節(jié)水約12萬(wàn)m3，取得了較好的運(yùn)行收益。

六、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望

隨著傳感技術(shù)和人工智能算法的迭代，電廠循環(huán)水在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將向三個(gè)方向發(fā)展：一是前端傳感器的低維護(hù)升級(jí)，固態(tài)電化學(xué)傳感器、免校準(zhǔn)光學(xué)傳感器的應(yīng)用將逐步普及，傳感器的維護(hù)周期可從當(dāng)前的3-6個(gè)月延長(zhǎng)至12個(gè)月以上，降低運(yùn)維工作量；二是預(yù)測(cè)性管控功能的強(qiáng)化，基于歷史水質(zhì)數(shù)據(jù)、機(jī)組運(yùn)行參數(shù)訓(xùn)練的AI算法，可提前7-14天預(yù)測(cè)凝汽器結(jié)垢、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，提前調(diào)整水質(zhì)處理策略，從被動(dòng)響應(yīng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)防控；三是與數(shù)字孿生電廠的深度融合，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將作為循環(huán)水系統(tǒng)數(shù)字孿生模型的核心輸入，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)模擬，為水務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化、能耗管控提供更精準(zhǔn)的支撐。

參考文獻(xiàn)

【1】 中國(guó)電力科學(xué)研究院. 2025火電廠水務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行效率白皮書[R]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2025.

【2】 *電網(wǎng)有限公司. 2025電力水務(wù)智能化試點(diǎn)項(xiàng)目運(yùn)行報(bào)告[R]. 北京: *電網(wǎng)科技部, 2025.

【3】 DL/T 2468-2025, 電力水務(wù)系統(tǒng)智能化技術(shù)導(dǎo)則[S]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2025.

【4】 IEC 60746-2:2018, 電化學(xué)分析器性能表示 第2部分: pH值[S]. 日內(nèi)瓦: 國(guó)際電工委員會(huì), 2018.