Vanskeligt at måle pH i kedelvand

Vanskeligt at måle pH i kedelvand - lav ledningsevne gør opgaven besværlig, hvis ikke man anvender det rette udstyr

Problemstillingen

Når man arbejder med kedler, er det vigtigt at undgå belægninger, da disse giver dårligere varmetransmission og dermed dårligere effektivitet. Derfor anvender man behandlet vand for at sikre, at der er et begrænset antal partikler og ioner i kedlen, som kan danne belægninger. Når vandet har været igennem flere forskellige processer, har det en pH på omkring pH 7 ved 25 °C. Når man hæver temperaturen er pH = 6,12 ved 100 °C. Så jo højere temperatur, jo lavere pH. Derfor bliver der tilsat base, typisk NH₃ eller NaOH, for at hæve pH til omkring pH 9. Dette for at sikre, at det ikke er surt og dermed korrosivt ved højere temperatur.

Både belægninger og korrosion er noget, man bestemt ønsker at undgå, da det kan betyde ekstra vedligeholdelse og dermed driftsstop.

Billedet viser et komplet doseringssystem til syre/base, hvor en Yokogawa pH transmitter og en beholder med pumpe er koblet sammen. Doseringssystemet består af en tank med omrører, der sikrer at syre/base kommer rundt i hele tanken. pH transmitteren styrer doseringspumpen vha. den indbyggede PID-regulator. Denne løsning fås i forskellige størrelser.

Måleteknisk udfordring

Det vanskelige ved at måle pH og styre en basedosering opstår, fordi ledningsevnen er meget lav, hvilket stiller store krav til pH elektrode og pH transmitter. Da pH elektroden er nedsænket i et medie med lav ledningsevne, vil vandet trænge ind i diafragmaet og skylle nogle af ionerne ud i forsøg på at danne en ligevægtstilstand. Dette betyder at hvis ikke man anvender det korrekte referencesystem, som sikrer at diafragmaet er fyldt med ioner hele tiden, vil spændingsfald hen over diafragma fortolkes af pH transmitteren som et pH signal.

Løsning

Der er to ting, man skal sikre sig med sit pH loop for at få en pH værdi, som kan bruges til noget. Man skal anvende et referencesystem, hvor trykket er stabilt, så der ikke opstår en udvaskning af ioner pga. den lave ledningsevne i mediet. Med et referencesystem, som altid sikrer overtryk på referenceelektrolytten, uanset procestrykket, sikrer man den bedste kontakt med mediet.

Figur 2: Skematisk visning af hvordan differentielforstærkerne, i en Yokogawa pH transmitter, er bygget op. Dette gør det muligt at lave individuel sensorovervågning af glas og reference.

I en pH forstærker fra Yokogawa er der tre indgangsforstærkere – se figur 2. Dette sikrer en sikker og stabil måling af pH. Liquid Earth (LE) er en separat jord, som sikrer målekredsen mod støj, ved at bringe hjertet af transmitteren på samme spændingsniveau som mediet. Den laver sensorovervågning ved at måle modstand mellem pH glas og LE, og modstand mellem reference og LE. Derved kan man se, hvis der skulle komme forhøjet modstand hen over referencen, som følge af udvaskning af ioner. På den måde kan man sikre, at den pH værdi man styrer efter også er korrekt.

Figur 3: Sensorovervågning gør det muligt at få en alarm i tilfælde af glasbrud, hvis sensoren ikke er neddykket i mediet, eller hvis der er belægninger på elektroden som resulterer i dårlig kontakt til mediet.

Figur 3 viser andre eksempler på hvad sensorovervågning sikrer imod. Denne funktion er ikke kun velegnet til opgaver med lav ledningsevne, men til alle pH opgaver, hvor man vil sikre en stabil og pålidelig pH måling.

pH transmitteren har også en anden fordel, som kan have stor betydning, når man har med syre/base dosering at gøre. Den har en indbygget PID-regulator, som kan styre en doseringspumpe ud fra den pålidelige pH måling. På ovenstående billede vises en totalløsning til syre/base dosering, hvor en kompakt doseringsenhed, med tilhørende pumpe, er styret af PID-regulatoren i pH transmitteren fra Yokogawa.

Gennemgang af jeres anlæg

Har I et kedel-/fjernvarmeanlæg, hvor I ikke er sikre på, om jeres pH måling er korrekt, så kontakt Insatech. Vi vil så arrangere en gennemgang af jeres vandbehandlingsanlæg. I sikres mindst mulig driftsstop og størst udnyttelse af energi fra kedlen, og sparer derved penge, og ikke mindst, giver I jeres kunder den mest optimale ydelse.