Måling af ledningsevne. I rent og ultrarent vand

Transkript

1 Måling af ledningsevne I rent og ultrarent vand

2 Anvendelse af ledningsevne Mest anvendt til kvalitets kontrol Overvågning af renhed på vand til processen Kontrol af vand i processen Kontrol af drikkevand Kontrol/overvågning af spildevand Fordel: Høj driftsikker og følsomhed til en relativ lille omkostning Begrænsning: Målingen kan ikke anvendes til at afdække enkelte komponenter, giver kun et samlet resultat

3 Hvad er ledningsevne? En opløsnings evne til at lede elektrisk... En opløsnings evne til at lede elektrisk er afhængig af: Koncentration Mobiliteten af ioner Temperatur

4 Hvad er en ledende opløsning? Ledningsevne måles normalt i vandige opløsninger af elektrolytter. Elektrolytter er substanser der indeholder ioner, opløste salte eller sammensætninger der går i ionform i en opløsning. Stærke elektrolytter. Svage elektrolytter.

5 Definering af termer I Modstand. R = U / I [Ω] (Ohm) U = R I U = Spænding [V] (Volt) I = Strøm [A] (Ampere) R = Modstand [Ω] (Ohm) Konduktans. G = 1 / R [S] (Siemens) Celle konstant. C = d / a [cm -1 ] C = Celle konstant [cm -1 ] d = Afstand mellem elektroder [cm] a = Effektive areal af elektroder [cm 2 ]

6 Definering af termer II Ledningsevne. k= G C [S/cm] k = Ledningsevne [S/cm] G = Konduktans [S] C = Celle konstant [cm -1 ] Reference temperatur. Ledningsevne udlæsninger har ofte reference til en specifik temperatur. Typisk 20 C eller 25 C Automatisk temperatur kompensering. Målesystemet anvender algoritmer for automatisk konvertering af ledningsevnen til en reference temperatur.

7 Cellens opbygning I En areal forøgelse (a) medfører et forøget antal ioner mellem elektroderne, hvilket vil give en forøget ledningsevne. En forøget afstand (d) mellem elektroderne vil resultere i en lavere ledningsevne. Cellekonstanten C = d / a [cm -1 ] C = Celle konstant [cm -1 ] d = Afstand mellem elektroder [cm] a = Effektive areal af elektroder [cm 2 ] d a

8 Cellens opbygning II Plade Rør Punkt

9 Temperaturens indflydelse I Ledningsevne måling er temperatur-afhængig!! NaCl. Konentration

10 Temperaturens indflydelse II Ledningsevne kontra koncentration v. 25 C NaCl Indlagt korrektions funktioner i udstyr. f 25(T) for bedste kurve fit. HUSK Korrektionen er afhængig af opløsningens kemiske sammensætning og koncentration.

11 Temperatur kompensering Reference temperatur. Korrekt kompenserings funktion. Syrer : %/ C Baser : %/ C Salte : %/ C Drikke vand: 2.0 %/ C Undtaget er WFI-vand. Der ændres grænserne. WFI : 6-7 %/ C Korrekt temperaturmåling.

12 Regulativer USP USP645 ledningsevne anbefalinger for WFI *1 : Celle skal bestemmes indenfor 2%. Transmitter skal kalibreres med 0,1% modstande. Ingen temperatur kompensering; men grænser som ændres med temperaturen Display opløsning bedre end 0,1µS/cm *1 Water for injection

13 Ledningsevne værdier ved 25 C Eksempler : Ionbyttet vand 0,055 µs/cm RO vand(omvendt osmose) µs/cm Regn vand 50 µs/cm Drikke vand 800 µs/cm Industrielt spildevand 5 ms/cm Havvand 50 ms/cm 1 mol/l NaCl 85 ms/cm 1 mol/l HCl 332 ms/cm

14 Måleteknikker - konduktiv Medie-berørt ledningsevne To eller flere elektroder / poler der er i kontakt med en elektrolytisk opløsning AC strøm påtrykkes elektroder med ledningsevne meteret, den resulterende spænding måles. Fordel. God følsomhed grundet direkte mediekontakt. Ulempe. Elektroderne er modtagelige og udsat for forurening og korrosion, samt evt. polarisations effekter. Hvilket indvirker drastisk på den målte ledningsevne.

15 Måleteknikker - induktiv Induktiv ledningsevne måling. To ringkerne spoler, en driver- og en pickup-spole, placeres i opløsningen. En AC strøm påtrykkes driver- spolen, hvilket inducere en strøm i den elektrolytiske opløsning, som pickupspolen registrerer. Størrelsen af den inducerede strøm i pickup-spolen er proportional med ledningsevnen. Fordel. Ringkerne er forseglede / Ikke medie-berørt. Ulempe. Følsomheden er mindre grundet den manglende medie kontakt. - Induceret spænding

16 Typiske applikationer Kedelvand - For at kontrollere at der ikke lækager - For rent vand i kedler bliver aggressivt - Kan også bruges til ph-måling Kontrol af WFI vand Vaskeprocesser - CIP

17 Valg af korrekt sensor I Celle konstanten Brug af reference / standard væske med kendt ledningsevne. Brug af reference målesystem til bestemmelse af ledningsevne. C = K / G hvor G = Ic / Vc => C = K Vc / Ic Bemærk : Måleområde kontra celle konstanten 100 % område v. 25 C Anvendelses område Anvendelse mulig, men ved brug af 2 polet celle, er der risiko for polarisering effekter

18 Valg af korrekt sensor II Hvad er vigtigst? Performance eller dokumentation? Transmitterens begrænsning Området er angivet bredt, men er som regel bestemt af C.C. Måleområdet Skalering skal være fornuftig Installationen Repræsentativ målepunkt

19 Performance vs. dokumentation Det gyldne kompromis Åben celle - nem rengøring, krav til installation Til rent vand/wfi Stor installationsflade Ikke sart sensor Åben celle nem rengøring, mindst installationsflade Kompakte sensorer, med lille installations flade. Rengøringsvenlig??

20 Definering af måleområde Vælg realistisk måleområde - Hvad betyder måleområdet 0 150mS/cm? Eksempel: Vi vil både bruge signalet ved 10µS/cm og 150mS/cm Giver det mening?!

21 Montage Vær sikker på at der er flow igennem sensor Vælg sensor til det korrekt område

22 Typiske udfordringer I Rouge belægninger på sensorer Giver ekstra udfordring på kompakte sensorer Sørg for at rengøre sensor Rouge er en tynd, orangebrun belægning, der nærmest af sig selv dannes på rustfri stålkomponenter

23 Typiske udfordringer II Hurtige temperatur skift Afvigelser på målingen Temperatur kompensering kan ikke følge med Vælg eventuelt ekstern temperatur føler

24 Typiske udfordringer III Perler fra ion-bytter materiale Sætter sig fast i elektroderne Kan give fejl på målinger

25 Typiske udfordringer IV Kontrolmåling på WFI Hvordan udføres dette bedst? Tag en prøve ud i et bæger og mål på laboratoriet? Hvad med påvirkninger fra luftens CO2?

26 Polarisationsfejl Hvis der er valgt forkert sensor til applikation Ustabile målinger Oftest støj problemer

27 Anbefaling ved valg af sensor Bemærk : Måleområde kontra celle konstanten 100 % område v. 25 C Anvendelses område Anvendelse mulig, men ved brug af 2 polet celle, er der risiko for polarisering effekter

28 Skræddersyede kurser Hvis der er behov for at få uddybet et eller flere af emnerne i dette seminar, vil vi meget gerne skræddersy et kursustilbud til din virksomhed. Tag fat i en Insatech-medarbejder eller kontakt Annette Henriksen, ahe@insatech.com, tlf

29 Kom og snak din applikation igennem