DE4410953A1 - Leitfähigkeitsfühler - Google Patents
LeitfähigkeitsfühlerInfo
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Description
Die Wasserbedingungen im Kessel einer Dampferzeugungsanlage -
oder einer anderen Wasserdampfanlage - werden in der Regel
durch einen Leitfähigkeitsfühler kontrolliert. Bei solchen
Anlagen ist es sehr wichtig zu wissen, wie hoch der Gehalt
an Verunreinigungen im Wasser ist. Die Verunreinigungen treten
hierbei als gelöste Gase und als gelöste oder suspendierte
Feststoffe auf. Indem man die Leitfähigkeit des Wasser mißt,
kann man auf den Gehalt der insgesamt gelösten Feststoffe
(TDS) schließen. Läßt man den TDS-Gehalt zu hoch ansteigen,
kann einerseits der Wirkungsgrad des Verfahrens sinken, und
andererseits kann die Anlage durch Korrosion und Ablagerungen
auf den Wärmeleitflächen der Dampf- und Kondensatorsysteme
ernsthaft beschädigt werden.
Daher muß bekanntlich der Wert der insgesamt gelösten Fest
stoffe (TDS) im Kesselwasser kontrolliert werden. Steigt deren
Gehalt untragbar an, wird ein Teil des verschmutzten Wassers
abgelassen ("abgeblasen") und frisches Wasser nachgegeben.
Durch das Abblasen wird jedoch dem System Energie entnommen.
Das Abblasen muß deshalb sehr kontrolliert erfolgen, was eine
genaue Kontrolle des Gehalts an Verunreinigungen im Wasser
erforderlich macht. Bekannte Leitfähigkeitsfühler bestimmen
die Leitfähigkeit des Kesselwassers, indem sie den Stromfluß
zwischen Fühlerspitze und Erde, beispielsweise der Kesselwand,
bestimmen. Dazu wird gewöhnlich eine konstante Wechselspannung
am Fühler angelegt, weil bei einer Wechselspannung Polarisa
tionseffekte, die zu Ungenauigkeiten führen können, vermieden
sind. Bei solchen Fühlern besteht jedoch das Problem, daß
sich dann an der Spitze des Fühlers Kesselstein ablagern kann,
was dann die Messungen verzerrt. Der Fühler muß deshalb
regelmäßig entfernt und gereinigt werden, wofür der Kessel
entleert werden muß.
Erfindungsgemäß wird ein Leitfähigkeitssensor zur Verfügung
gestellt, enthaltend einen Fühler und eine Betriebsschaltung,
die bei normalem Betrieb des Sensors eine Wechselspannung
am Fühler bereitstellt. Die Betriebsschaltung weist
erfindungsgemäß eine Einrichtung auf, die während eines
Reinigungsvorgangs am Fühler eine Gleichspannung anlegt.
Es wurde überraschend gefunden, daß schon 30 bis 300 Sekunden
Fühlerreinigen mit einem Gleichstrom von 100 bis 500 mA den
Fühler wieder sauber macht. "Sauber" bedeutet hier, daß die
vom Fühler bestimmte Leitfähigkeit wie bei einem Fühler ist,
der auf seiner Oberfläche keinen Kesselstein aufweist. Durch
das Anlegen der Gleichspannung wird nicht unbedingt der
Kesselstein entfernt, aber die Gasblasen, die bei der
Elektrolyse entstehen, machen den Kesselstein mikroporös,
so daß das Kesselwasser wieder bis an die Fühleroberfläche
gelangt. Damit haben die elektrischen Eigenschaft des Kessel
steins keinen Einfluß auf die Leitfähigkeitsbestimmungen durch
den Sensor.
Die Einrichtung zum Anlegen der Gleichspannung kann ein fester
Teil der Betriebsschaltung sein, die mit dem Fühler verbunden
ist. Für diesen Fall umfaßt die Betriebsschaltung auch eine
Zeitmeßeinrichtung, die die Zeit zwischen den Reinigungs
vorgängen sowie die Dauer eines Reinigungsvorgangs bestimmt.
Die Einrichtung zum Anlegen der Gleichspannung kann auch in
einer tragbaren Einheit enthalten vorliegen. Sie ist dann
so ausgelegt, daß sie lösbar mit dem Rest der Betriebsschaltung
verbunden werden kann, zum Beispiel durch eine Steckverbindung.
Der Wartungsingenieur verbindet dann für den Reinigungsvorgang
die tragbare Einheit mit den verschiedenen Fühlern.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Reinigen eines Leitfähigkeitsfühlers, der bei Normalbetrieb
mit einer Wechselspannung arbeitet. Das erfindungsgemäße Ver
fahren besteht darin, daß die Wechselspannung unterbrochen
wird, und an dem Fühler eine Gleichspannung angelegt wird.
Die Gleichspannung kann für 30 bis 300 Sekunden bestehen.
Die Gleichspannungszeit beträgt vorzugsweise zwischen 60 und
180 Sekunden.
Die Zeit zwischen den Gleichspannungseinsätzen beträgt minde
stens 1 Stunde und längstens 10 Stunden. Vorzugsweise ist
das Intervall nicht kürzer als 3 Stunden und nicht länger
als 5 Stunden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie
sie ausgeführt werden kann, wird nun beispielhaft auf die
beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch einen Leitfähigkeitsfühler und die
zugehörige Überwachungsschaltung;
Fig. 2 eine Perspektivansicht des Leitfähigkeitsfühlers
vom Gerät nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt durch die Fühlerspitze des Geräts
nach Fig. 1.
Siehe Fig. 1. Die Fühlerbaugruppe 2 ist mit einem Ringwulst
5 am Kessel 4 befestigt. Eine Leitung 6 versorgt die Fühler
baugruppe 2 mit Strom. Die Fühlerbaugruppe 2 besitzt ein mit
einem Gewinde versehenes Gehäuse 8, an das ein Fühlerschaft
10 befestigt ist. Am Ende des Fühlerschafts 10, der in den
Kessel 4 hineinreicht, liegt die Fühlerspitze 12. Die Leitung
6 ist durch den Fühlerschaft elektrisch mit der Fühlerspitze
verbunden. Der Fühlerschaft 10 besitzt einen Isoliermantel
7.
Die Leitung 6 ist mit der Betriebsschaltung 13 für den Fühler
2 verbunden. Die Betriebsschaltung hat eine Überwachungs- 14
und eine Reinigungsschaltung 18, und ein (von einer Uhr
20) zeitgesteuerter Schalter 16 schaltet den Fühler 2
wechselweise zwischen diesen um.
Die Überwachungsschaltung 14 legt eine Wechselspannung an
der Fühlerspitze an und bestimmt den resultierenden Wechsel
strom zwischen Fühlerspitze 12 und Kesselwand 4. Sowohl die
Überwachungs- 14 als auch die Reinigungsschaltung 18 sind
mit dem Kessel 4, der elektrisch als Erde fungiert, verbunden.
Bei der Reinigungsschaltung wird an die Fühlerspitze 12 eine
Gleichspannung angelegt.
Die Überwachungs- 14 und die Reinigungsschaltung 18 erhalten
den Strom aus der gleichen Quelle, z. B. aus dem Stromnetz.
Der Netzstrom wird dann zum benötigten Wechsel- oder
Gleichstrom umgewandelt.
Fig. 2 beschreibt die Fühlerbaugruppe 2 genauer. Die Füh
lerbaugruppe besitzt einen länglichen Körper, wovon ein Ende
so ausgelegt ist, daß es in den Kessel 4 eingeschoben werden
kann. Es ist ein Gewindeabschnitt 22 vorgesehen, damit der
Fühler in eine entsprechende Bohrung der Kesselwand 4 ge
schraubt werden kann. Eine Dichtung 24 dichtet das Ganze.
Am Ende des Fühlerschafts 10 befindet sich eine Fühlerspitze,
die in den Kessel 4 hineinragt.
Fig. 3 zeigt im Schnitt den Endabschnitt des Fühlerschafts
10, an dem die Fühlerspitze montiert ist. Der Fühlerschaft
10 besteht aus elektrisch leitendem Material. Die Fühlerspitze
12 hat ein überstehendes Gewindeteil 26, das in eine Gewinde
bohrung des Fühlerschaft 10 schraubbar ist. Eine elektrisch
isolierende Abdeckung 28 umgibt das Endteil des Schafts 10.
Sie besteht beispielsweise aus PTFE (TeflonTM). Der Fühlerschaft
ist zudem von einem Isoliermantel 30, der gleichfalls aus
PTFE bestehen kann, bedeckt.
Bei Normalbetrieb steht der Schalter 16 so wie in Fig. 1
gezeigt. Die Überwachungsschaltung 14 steuert dabei die Fühler
baugruppe 2, legt einen Wechselstrom an, und aus den Strom
werten bestimmt sie die Leitfähigkeit zwischen Fühler 12 und
Kesselgehäuse 4. Die Leitfähigkeit wird schließlich in eine
Anzeige für den Gehalt an Verunreinigungen im Wasser des
Kessels 4 umgesetzt. Die Frequenz des Wechselstroms, der an
der Überwachungsschaltung anliegt, beträgt gewöhnlich ca.
1000 Hz, so daß zwischen Fühlerspitze 12 und Kesselwand 4
ein Stromfluß erfolgt. Nach einiger Zeit lagert sich bei
Betrieb an der Fühlerspitze 12 Kesselstein ab, was die Ge
nauigkeit der Leitfähigkeitsmessungen beeinträchtigt. Um dem
abzuhelfen, verbindet das in Fig. 1 gezeigte System, d. h.
der Schalter 16, regelmäßig die Fühlerspitze 12 mit der
Reinigungsschaltung 18. Diese erzeugt einen Gleichstrom an
der Fühlergruppe 2 von beispielsweise 150 mA, so daß zwischen
der Fühlerspitze 12 und der Erde, d. h. der Kesselwand 4, ein
Strom fließt. Die Reinigungsschaltung 18 arbeitet gerade so
lange, bis die Fühlerspitze 12 wieder sauber wird. Der
Zeitgeber 20 steuert den Schalter 16 und bestimmt die
Zyklusdauer, mit der die Reinigungsschaltung 18 mit der
Fühlerbaugruppe 2 geschaltet wird, und auch, wie oft die
Reinigungsschaltung 18 den normalen Betrieb des Systems
unterbricht. Die Steuerkennwerte des Zeitgebers 20 können
so verändert werden, daß der Verschiedenheit der Anlagen
Rechnung getragen wird, je nachdem, ob sich rasch oder nur
allmählich Kesselstein an der Fühlerspitze ablagert. Gewöhnlich
beträgt der Reinigungszyklus 3 Minuten auf 4 Stunden.
Bei einer anderen Ausführung entfällt der Zeitgeber 20, und
die Reinigungsschaltung 18 ist in einer tragbaren Netzeinheit
eingebaut. Diese Einheit ist dann zur Wartung von mehreren
Fühlern verwendbar. Bei einer tragbaren Einheit wird voraus
sichtlich die Zeit zwischen den Reinigungsvorgängen länger
sein als bei einem Fühler, der festbleibend mit einer, wie
in Fig. 1 gezeigten Betriebsschaltung geschaltet ist. Die
Trageinheit ist dann gewöhnlich für höhere Stromflüsse von
beispielsweise 300 mA ausgelegt.
Claims (11)
1. Leitfähigkeitssensor, enthaltend einen Fühler und eine
Betriebsschaltung, die bei normalem Sensorbetrieb eine
Wechselspannung am Fühler anlegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betriebsschaltung Einrichtungen hat, um bei der
Fühlerreinigung am Fühler eine Gleichspannung anzulegen.
2. Leitfähigkeitssensor nach Anspruch 1, wobei die Be
triebsschaltung einen Schalter enthält, der zwischen
Normalbetrieb des Fühler und Reinigungsbetrieb umschalten
kann.
3. Leitfähigkeitssensor nach Anspruch 2, wobei die Betriebs
schaltung Zeitgeber enthält, die den Schaltvorgang
steuern.
4. Leitfähigkeitssensor nach irgendeinem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Anlegen einer
Gleichspannung am Fühler ein ständiges Teil der Be
triebsschaltung umfaßt.
5. Leitfähigkeitssensor nach irgendeinem der Ansprüche 1
bis 3, wobei die Einrichtung zum Anlegen einer Gleich
spannung am Fühler in einer tragbaren Einheit, die sich
zur lösbaren Verbindung mit der übrigen Betriebsschaltung
eignet, untergebracht ist.
6. Verfahren zur Reinigung eines Leitfähigkeitsfühlers,
an dem bei Normalbetrieb eine Wechselspannung anliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß verfahrensgemäß das Anlegen
der Wechselspannung unterbrochen und eine Gleichspannung
angelegt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei am Fühler periodisch
für nicht weniger als 30 Sekunden und nicht mehr als
300 Sekunden eine Gleichspannung angelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Anwendung der
Gleichspannung nicht weniger als 60 Sekunden und nicht
mehr als 180 Sekunden dauert.
9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei
die Zeit zwischen den Anwendungen der Gleichspannung
nicht kürzer ist als 1 Stunde und nicht länger als 10
Stunden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Zeit zwischen den
Anwendungen der Gleichspannung nicht kürzer ist als 3
Stunden und nicht länger als 5 Stunden.
11. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 10, wobei
das Anwenden der Gleichspannung am Fühler einen Stromfluß
durch den Fühler von zwischen 100 und 500 mA bedingt.
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GB (1) | GB2276943B (de) |
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---|---|---|---|---|
EP2533036A1 (de) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | Judo Wasseraufbereitung GmbH | Verfahren zum Betrieb eines Leitfähigkeitssensors, insbesondere zur Reinigung der Elektrodenoberflächen des Leitfähigkeitssensors, und Wasserenthärter enthaltend einen solchen Leitfähigkeitssensor |
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-
1994
- 1994-03-29 DE DE19944410953 patent/DE4410953A1/de not_active Ceased
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Also Published As
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GB2276943A (en) | 1994-10-12 |
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Legal Events
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