Для определения концентраций примесей в условиях модельных растворов и промышленных вод энергетического котла автор разработал математическую модель ионных равновесий минеральных примесей водного теплоносителя. Для проверки методики расчета показателей качества питательной воды и пара энергетического котла, предлагаемой автором, на базе лабораторного стенда НПП «Техноприбор» проводилось исследование по моделированию проб питательной воды и пара. Отдельные результаты опытов при сравнении расчетных и измеренных концентраций аммиака приведены в табл. 1, откуда видно, что отклонение расчетных значений от измеренных находится в среднем в пределах 5 %. Таким образом, ошибка косвенного измерения составила около 5 %, что приемлемо для условий оперативного химконтроля. Наряду с лабораторными опытами проводились исследования в промышленных условиях. Результаты расчетов и параллельных химических анализов водно-химического раствора (ВХР) приведены в табл. 2.
Разработка автоматического анализатора АПК-051 позволила в одной пробе теплоносителя количественно определять несколько нормируемых показателей. В основу разрабатываемого измерительного комплекса положены измерения удельной электропроводности прямой и Н-катионированной пробы, а также водородного показателя рН, выполняемые практически одновременно из одной пробы охлажденного теплоносителя. Аналогичный подход принят за рубежом в производстве измерительных систем автоматического химического контроля (АХК) нового поколения и реализован, в частности, в дифференциальном измерителе FAM Deltocon pH фирмы SWAN (Швейцария).
Выбор перечня выходных параметров измерительной системы анализатора примесей теплоносителя определяется возможностями математической модели ионных равновесий и перечнем нормируемых и диагностических показателей (рис. 1).
Ввиду невозможности разделения на компоненты в рамках принятой математической модели присутствующие в водном теплоносителе катионы, включая Na+, Ca2+, Mg2+, из которых преобладающим является натрий, могут быть рассчитаны и выведены на АПК в форме «условного натрия»: Naусл = [Na+]. Анионы сильных кислот, включая хлориды и сульфаты, из которых преобладают хлориды в форме условных хлоридов: Clусл = [Cl–]. Бикарбонаты в водах теплоэнергетического хозяйства принято определять в форме интегрального показателя – общей щелочности (Щo), что целесообразно сделать и здесь в выводных показателях АПК. Концентрация аммиака должна рассчитываться. Она выводится в выходных параметрах АПК в виде суммарной концентрации молекулярной и ионной форм: