DE4409933A1

DE4409933A1 - Einrichtung zur Überwachung der Sauerstoffkonzentration

Info

Publication number: DE4409933A1
Application number: DE19944409933
Authority: DE
Inventors: Lothar Braun
Original assignee: OREG DRAYTON ENERGIETECHNIK GM
Current assignee: OREG DRAYTON ENERGIETECHNIK GM
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: DE4409933C2

Description

Stand der Technik 1. Allgemeines

Nach einschlägigen nationalen und internationalen Vorschriften und Standards wird empfohlen, die Korrosion beispielsweise in hydraulischen Heizungsanlagen zu überwachen. Der Hintergrund für Überwachungsforderungen ist die Tatsache, daß beispiels weise der im Heizungswasser gelöste Sauerstoff zur Korrosion des Systems führt, soweit korrodierbare Stoffe vorhanden sind, was im Normalfall zutrifft. So sind u. a. der Stahl-Heizkessel, Rohrleitungen und aus Stahl gefertigte Armaturen durch den im Heizungswasser befindlichen Sauerstoff korrosions-bedroht.

In korrosions-bedrohten Anlagen - beispielsweise einer Hei zungsanlage - werden Systemparameter wie Druck und Temperatur mit einfachen, preiswerten Geräten überwacht. Die kosten günstige Überwachung der Sauerstoff-Konzentration im System scheiterte jedoch bisher an einem Verfahren, das preiswert genug ist, um auch in Standard-Anlagen eingesetzt zu werden. Sauerstoff-Meßgeräte für die Bestimmung von Augenblicks- Konzentrationen kosten auch in der billigsten Ausführung das 10 bis 100fache von Thermometern oder Druckmessern.

Es ist aus der EP 0387 816 B1, Fig. 25 bis 27 auch schon be kannt, die Sauerstoffkonzentration, wie anhand der Zeichnung nachfolgend erläutert, zu messen.

In einem Flüssigkeitsfluß 3, dessen Sauerstoffkonzentration zu messen ist, sind zwei Elektroden 1 und 2 aus zwei unter schiedlichen Metallen, beispielsweise Nickel und Platin eingebracht, so daß je nach Sauerstoff-Konzentration eine Spannung abgegriffen werden kann. Man könnte ein Milli- Amperemeter in den Elektroden-Stromkreis anschließen, so daß ohne weiteres ein Maß für die Sauerstoff-Konzentration vorhanden wäre. Das Europa-Patent 03 87 816 zeigt eine solche Anordnung. Sie hat allerdings 2 entscheidende Nachteile:

- Sie erzeugt nur eine Momentan-Anzeige ohne Integration der Meßwerte und ist damit keine Anzeige der Progression der Korrosion.
- Die Elektroden sind bereits nach kurzer Betriebszeit im "schmutzigen" Heizungswasser "vergiftet" und liefern keine brauchbaren Ergebnisse mehr.

Vorteile der Erfindung

Hier setzt der Erfindungsgedanke an. Es wird ein Gerät vorgeschlagen, das die Konzentration des gelösten Sauer stoffs - beispielsweise im Wärmeträger des Heizungssystems - erfaßt und integriert mit einer Erfassungs-Sicherheit und -Genauigkeit, die beispielsweise der Erfassung mit einfachen Thermometern und Druckmessern gleichkommt.

Die Erfindung kommt mit sehr kleinen Meßströmen aus, die nicht dauernd die Elektroden durchfließen, sondern nur in Form von sehr kurzen Impulsen in langen Zeitabständen auftreten müssen. Die Integration kann mit Hilfe einer Auswertschaltung in Form einer stromsparenden CMOS-Elektronik durchgeführt werden mit digitaler oder analoger Anzeige der Integrationswerte der Sauerstoff-Konzentration. In einer preiswerten Ausführung be sitzt das Gerät ein Coulomb-Meter. Es hat den Vorzug, ohne aufwendige Elektronik auskommen zu können; der Strom durch die Elektroden kann sehr gering gehalten werden; der Aufbau des Gesamtgeräts kann ähnlich wie gängige Thermometer und Druckmesser gestaltet werden, so daß die Ablesung ähnlich unproblematisch erfolgen kann.

Zeichnungsbeschreibung

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Auch bei der Erfindung ragen zwei Elektroden 1 und 2 in einen Flüssigkeitsstrom. Über die Kontakte 4a eines Relais 4 sind die Elektroden 1 und 2 von Zeit zu Zeit mit einem µ-Pro zessor 6 verbindbar, der ein in seiner Amplitude der augen blicklichen kurzzeitigen Messung entsprechenden Impuls erzeugt, der entweder dem Antrieb eines Zählers 8 oder einem Coulomb- Meter 9 oder dem Antrieb eines Zeigerinstruments 10 zugeführt wird. Der Impuls löst in den Meßgeräten eine der Impulshöhe entsprechende Veränderung aus.

Der µ-Prozessor 6 enthält auch eine Intervallelektronik, die Relais 4 und 5 und deren Kontakte 4a und 5a steuert.

Die Funktionsweise des integrierenden Korrosionsanzeigers ist wie folgt:
Das von der Sauerstoff-Konzentration erzeugte Potential zwischen Kathode 1 und Anode 2 bewirkt einen impulsförmi gen Stromfluß durch das im Stromkreis liegende Coulomb-Meter 9. Um eine Vergiftung der Elektroden durch ständigen Strom durchfluß zu vermeiden, wird der Stromkreis in Zeitabständen von Stunden oder Tagen nur für wenige Augenblicke mittels der Intervallautomatik, der Relais und der Kontakte geschlossen.

Um an den Elektroden einen Reinigungseffekt zu erzielen, wird mit Hilfe einer Hilfs-Spannungsquelle 11 und des vom µ-Prozessor gesteuerten Relais 5 ein umgekehrtes Potential an die Elektroden angelegt.

Ein weiterer Reinigungseffekt entsteht durch die Anordnung der Elektroden in der Strömung der Flüssigkeit. Bei hoher Sauer stoff-Konzentration fließt während des geschlossenen Strom kreises ein relativ hoher Strom durch das Coulomb-Meter. Ist die Sauerstoff-Konzentration niedrig oder Null, fließt ein ge ringer Strom bzw. ist der Stromfluß gestoppt. Um eventuelle Temperatureinflüsse auf das Meßergebnis zu kompensieren, ist der µ-Prozessor auch mit einem Temperaturfühler 7 verbunden.

Auf diese Weise integriert das Coulomb-Meter die Sauerstoff- Konzentration über die Zeit. Dies ergibt ein genaues Ab bild von Korrosionsvorgängen an korrodierbaren Stoffen im System.

Beispielsweise ist bekannt, daß nur geringe oder keine Korro sionsgefahr besteht, wenn die Sauerstoff-Konzentration des gelösten Sauerstoffs unterhalb einer Rate von 0,1 Milligramm/Tag bleibt. Bei einem solchen geringen Wert wird die Anzeige marke am Coulomb-Meter über die Zeit nur sehr wenig nach oben wandern. Bei höheren Konzentrationen dagegen wird schon nach kurzer Zeit sich die Marke bereits im mittleren oder oberen Bereich befinden, so daß der Betreiber der Anlage rechtzeitig gewarnt wird und Antikorrosionsmaßnahmen durchführen kann.

Die Anzeigen der Meßeinrichtungen 9 und 10 sind analog, die der Meßeinrichtung 8 digital.

Claims

1. Einrichtung zur Überwachung der Sauerstoffkonzentration in einem Flüssigkeits-, insbesondere Wasserfluß, die zwei in den Flüssigkeitsfluß hineinragende Elektroden aus unter schiedlichem Material aufweist und bei der diese Elektroden mit einer Meßeinrichtung für die sich zwischen den Elek troden ausbildende, von der Sauerstoffkonzentration ab hängende Spannung verbunden sind dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine die Meßergebnisse integrierende Meßeinrichtung (8, 9, 10) ist und daß eine Schalteinrichtung (4, 4a, 6) vorgesehen ist, die die Meßeinrichtung (8, 9, 10) nur von Zeit zu Zeit mit den Elektroden (1, 2) verbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Coulomb-Meter (9) ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Antrieb für eine Zeigeranzeige (10) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung der Antrieb eines Zählers (8) ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) in Phasen ohne Messung wenigstens zeitweise mit einer Gegenspannungs quelle (11) verbunden sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (4, 4a, 6) auch die Anschaltung der Gegenspannungsquelle (11) bewirkt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung durch eine Intervallelektronik (in 6) betätigt wird.