Pomiary pH, redox, przewodności, rezystywności, zmętnienia, zasolenia oraz zawartości tlenu to podstawowe parametry fizykochemiczne, które są mierzone i kontrolowane w różnych instalacjach przemysłowych i nie tylko. Do pomiaru w/w parametrów służą różnego rodzaju mierniki i przetworniki pH, redox, przewodności, itp. Parametry te są mierzone głównie w instalacjach przeznaczonych do oczyszczania i przygotowywania wody (t.j. oczyszczalnie ścieków, stacje przygotowania wody, itp.), linie do przygotowania powierzchni przed malowaniem (różnego typu myjki) lub linie do obróbki galwanicznej, itd. Do po pomiaru, relacji, kontroli, sterowania pH, potencjału redox (ORP), konduktancji, zawartości tlenu oferujemy różnego rodzaju przetworniki, cyfrowe mierniki, regulatory i elektroniczne rejestratory procesów fizykochemicznych.
Pomiar pH jest jednym z najczęściej wykonywanych pomiarów, ponieważ wartość pH ma bardzo duży wpływ na przebieg szeregu procesów technologicznych. Przemysłowy pomiar pH odbywa się najczęściej w oparciu o układ składający się ze przemysłowej elektrody pH oraz przetwornika lub miernika. Przemysłowa elektroda pomiarowa pH pozwala na pomiar ciągły, bez przerywania procesu technologicznego. Zakres pomiarowy przemysłowej elektrody pH pokrywa praktycznie cały zakres pomiaru pH (0…14pH). W zależności od aplikacji mogą być stosowane są różnego rodzaju elektrody pH. Elektrody szklane charakteryzują się wysoką niezawodnością oraz żywotnością, przy założeniu, że zostały odpowiednio dobrane, zamontowane i są prawidłowo konserwowane i eksploatowane.
Przetworniki, mierniki i regulatory przewodności i zasolenia AER-102-ECH (Shinko Technos) – https://acse.pl
Typowa elektroda pH składa się z dwóch elektrochemicznych półogniw, elektrody pomiarowej i elektrody odniesienia. Elementem pomiarowym jest szklana membrana, która posiada negatywny ładunek, natomiast jony wodorowe występujące w mierzonym medium są naładowane dodatnio, dlatego im większa liczba jonów wodorowych gromadzi się na powierzchni membrany, tym na niej pojawia się większy potencjał (potencjał dodatni). Wartość pH mierzonego medium nie ma wpływu na potencjał elektrody odniesienia, który jest stały. Różnica potencjału dwóch elektrod powoduje wytworzenie sygnału elektrycznego czujnika (napięcia). Do powstania napięcia na elektrodzie konieczne jest połączenie galwaniczne pomiędzy oboma elektrodami, połączenie to jest realizowane przez diafragmę oraz elektrolit wypełniający system odniesienia (żelowy roztwór chlorku potasu KCL). Jony elektrolitu docierają do mierzonego roztworu przez diafragmę, zapewniając w ten sposób transport ładunku elektrycznego. Poprawność doboru elektrody pH determinuje jej żywotność, a co za tym idzie częstotliwość jej kalibracji lub wymiany.
Podstawą prawidłowego doboru elektrody pH jest poznanie właściwości mierzonego medium oraz miejsca montażu elektrody. Podstawowymi parametrami doboru elektrody są: rodzaj medium, jego temperatura oraz ciśnienie.
Kolejnym etapem jest wybór rodzaju diafragmy. Im bardziej przepuszczalna jest diafragma, tym bardziej stabilny jest potencjał elektrody odniesienia. Diafragma jest połączeniem pomiędzy elektrodą odniesienia i elektrodą pomiarową. Diafragma zapewnia stałe połączenie pomiędzy tymi układami (nie może ulec zatkaniu). Jeśli mamy do czynienia z czystym medium, takim jak woda basenowa, czy woda pitna wtedy właściwym wyborem będzie pojedyncza diafragma ceramiczna. Dla cięższych mediów pomiarowych, ale ciągle klarownych i niezanieczyszczonych można zastosować potrójną diafragmę ceramiczną. Zastosowanie tego typu diafragm w zanieczyszczonym medium będzie kończyło się jej zatkaniem. Dlatego dla mediów zanieczyszczonych, które mogą zawierać cząstki stałe stosuje się diafragmy w postaci pierścienia teflonowego lub też diafragmy otworowe (np. elektrody KPI10 i KPI11). W takim przypadku częściowe zabrudzenie membrany nie będzie prowadziło do przerwania połączenia pomiędzy elektrodą pomiarową, a elektrodą odniesienia. Nie należy stosować diafragm teflonowych do mediów czystych, ponieważ powierzchnia dyfundowania elektrolitu do medium jest znacznie większa, co będzie skutkowało szybszym jego wyczerpaniem, skracając jednocześnie żywotność elektrody pH.
Ważymy elementem przy pomiarze pH jest kompensacja temperatury mierzonego medium. Wartość pH bardzo silnie zależy od temperatury, dlatego w procesach, gdzie temperatura się zmienia należy stosować kompensację temperatury. Temperatura procesu może być kompensowana za pomocą zintegrowanego z elektrodą czujnika temperatury lub zewnętrznego czujnika temperatury (Pt100 lub Pt1000). W sytuacji, gdy temperatura procesu jest stała i nie zmienia się podczas procesu, może być ustawiona stała temperatura kompensacji (np. na +23°C). Przy pomiarze pH na poziomie 7pH temperatura nie ma wpływu. Podczas doboru elektrody pH trzeba również brać pod uwagę ciśnienie i temperaturę procesu oraz sposób montażu elektrody.
Aby zapewnić dużą żywotność elektrody pH musi być ona odpowiednio zamontowana i eksploatowana:
Elektrody pH podlegają procesom naturalnego zużycia i muszą być okresowo wymieniane. Na żywotność elektrody ma wpływ bardzo wiele czynników, dlatego nie jest możliwe dokładne określenie czasu żywotności elektrody pH w danym procesie technologicznym. Żywotność elektrody można przedłużyć stosując się do powyższych zasad.
Poza doborem elektrody ważnym elementem układu do pomiaru i regulacji pH jest dobór odpowiedniego urządzenia pomiarowego (przetwornika, miernika lub regulatora). Nasze przetworniki (kontrolery) mogą być wyposażone wyjścia analogowe lub/i wyjścia przekaźnikowe, interfejs RS485 (Modbus RTU) oraz wiele dodatkowych funkcji użytkowych. Regulatory i kontrolery pH, które są wyposażone w wyjścia przekaźnikowe mogą sterować bezpośrednio elektrozaworami odpowiedzialnymi za utrzymanie odpowiedniego poziomu pH. To sterowanie może odbywać się w sposób proporcjonalny lub typu ON/OFF. Niektóre regulatory mogą być wyposażone w wyjście służce do automatycznego i cyklicznego sterowaniem czyszczeniem i przepłukiwaniem elektrody pH. Przetworniki pH mogą być wyposażone w dwa wyjścia analogowe, jedno dla pH, a drugie dla temperatury mierzonego medium. Nasze przetworniki pH różnią się sposobem montażu, oferujemy urządzenia do montażu naściennego, do montażu panelowego (tablicowe) lub do montażu na szynie DIN.
Pomiar potencjału redox odbywa się za pomocą szklanej elektrody redox(ORP), która pozwala na pomiar wartości redox w sposób ciągły, bez przerywania procesu technologicznego. Redox to głównie wskaźnik jakości wody. Wartość podawana jest w miliwoltach (mv). Zakres pomiarowy naszych przetworników obejmuje praktycznie cały zakres pomiaru redox (+/-1999mV). Potencjał redox oznacza zdolność wody do wchodzenia w reakcję chemiczną zwaną utlenianiem (oksydacją) lub redukcją.
Zasada doboru, montażu i eksploatacji elektrod redox są podobne jak dla elektrod do pomiaru pH. Przetworniki i regulatory potencjału redox (ORP) mogą być również wyposażone wyjścia analogowe, wyjścia przekaźnikowe, interfejs komunikacyjny RS485 (Modbus RTU) oraz wiele różnych funkcji użytkowych. Sterowanie potencjałem redox może odbywać się na zasadzie regulacji włącz/wyłącz lub proporcjonalnie. Natomiast interfejs komunikacyjny RS485 (Modbus ASCII/RTU) umożliwia łączenie naszych przetworników i regulatorów z panelami HMI, sterownikami PLC i systemami wizualizacji i zrządzania SCADA.
Przewodność cieczy jest obok pomiaru pH jest najczęściej mierzonym parametrem w analitycznym. Przetworniki przewodności (konduktometry) służą do określania jakości wody używanej w procesach produkcyjnych, takich jak przemysł spożywczy (np. produkcja soków), przemysł piwowarski, farmaceutyczny, kosmetyczny oraz w produkcji farb i lakierów. Przewodność cieczy, zwana również przewodnością elektryczną cieczy lub konduktancją cieczy, określa zdolność cieczy do przewodzenia prądu elektrycznego.
Przewodność elektryczna wody umożliwia ocenę stopnia mineralizacji wody, czyli stopnia jej zasolenia (zanieczyszczenia). Przewodność elektryczna wody wzrasta wraz ze wzrostem zawartości rozpuszczonych w niej jonów (kationów i anionów). Woda zawierająca małą ilość rozpuszczonych jonów wykazuje małą przewodność elektryczną; woda morska o dużym zasoleniu i dużej ilości rozpuszczonych jonów, bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny. Przewodność elektryczna jest powiązana z twardością wody, woda bardziej twarda tym zawiera więcej kationów wapnia Ca²⁺ i magnezu Mg²⁺, co a za tym idzie ma większa przewodność elektryczną. Przewodność wody zależy od stopnia jej zanieczyszczenia, zwiększa się wraz ze wzrostem zanieczyszczeń w wodzie. Woda czysta praktycznie nie przewodzi prądu elektrycznego. Przewodność cieczy zależy również od temperatury procesu. Wzrost temperatury procesu powoduje zwiększenie ruchliwości jonów, co powoduje wzrost przewodnictwa cieczy. Pomiar przewodności wody wykonuje się również, aby oszacować całkowitą ilość soli rozpuszczonych w wodzie (TDS), która również określa stopień zanieczyszczenia wody. Przeliczenie wartości przewodności wody na TDS zależy od składu chemicznego.
Do pomiaru i regulacji przewodności wykorzystuje się sondy przewodności oraz współpracujące z nimi konduktometry, przetworniki lub elektroniczne regulatory. Typowa sonda przewodności składa z dwóch jednakowych elektrod, które są umieszczone w stałej od siebie odległości. Przepływający pomiędzy elektrodami prąd zależy od przewodności mierzonej cieczy.
Dobór sondy przewodności polega głównie na wyborze sondy o odpowiedniej stałej celi pomiarowej w zależności do przewidywanego zakresu pomiarowego przewodności. Należy używać sondy z niską stałą celi do pomiarów mediów o niskiej przewodności, sondy wysoką stałą celi do pomiarów średniej i wysokiej przewodności.
W naszej ofercie znajduje się szeroka gama konduktometrów, przetworników, mierników i kontrolerów przewodności. Zazwyczaj mogą one być wyposażone w wyjścia analogowe, wyjścia przekaźnikowe, interfejs RS485 (Modbus RTU) oraz wiele innych przydatnych w pomiarach i eksploatacji funkcji. Kontrola przewodności cieczy może odbywać się na zasadzie regulacji włącz/wyłącz lub proporcjonalnej. Przetworniki przewodności i regulatory, które wyposażone są w interfejs komunikacyjny RS485 (Modbus ASCII/RTU) umożliwiają łączenie ich z panelami HMI, sterownikami PLC i systemami wizualizacji i zrządzania SCADA.
Zobacz przetworniki pH, przetworniki redox (ORP), konduktometryczne przetworniki przewodności produkcji Delta Ohm i Shinko Technos.
Zobacz również nasze regulatory pH i temperatury.
