Ein pH-Analysator ist das Gerät, das die Acidität in etwas umsetzt, auf das ein Steuerungssystem reagieren kann. Er sitzt in der Leitung oder an der Tankwand, misst kontinuierlich über eine Glaselektrode und hält einen Stromausgang, dem eine Dosierpumpe, ein Regler oder ein Schreiber folgen kann. Diese Reihe umfasst drei Regler zur Schalttafelmantage, die auf derselben Elektrodenchemie aufbauen: eine 4,3-Zoll-Spitzenausführung mit zwei isolierten Ausgängen und einem getrennten Reinigungskontakt sowie zwei 2,8-Zoll-Stufen, die dieselbe pH-Genauigkeit in kleineren Gehäusen mit einem einzigen Ausgang bieten.
Die Stufen lassen sich am leichtesten als Entscheidung über das Gehäuse und den Kreis lesen und nicht über die Messung. Alle drei messen pH auf ±0,02, und alle drei nehmen dieselben Elektroden auf. Was unterhalb der Spitzenausführung anders ist: wie viele Werte das Gerät gleichzeitig übertragen kann, wie viele Kontakte es bietet und wie viel Schalttafelfläche es belegt.
Was der Regler misst
Die primäre Messgröße ist der pH-Wert. Dahinter steht eine zweite, ORP, die dasselbe Gerät misst, wenn statt einer pH-Elektrode eine ORP-Elektrode eingebaut ist. Die beiden sind keine Varianten voneinander: Der pH-Wert gibt die Wasserstoffionenaktivität auf einer logarithmischen Skala an, während ORP die oxidierende oder reduzierende Neigung der Lösung in Millivolt angibt. Ein chlorhaltiger Strom kann einen stabilen pH-Wert halten, während sich sein ORP bewegt; ein Desinfektionskreis und ein Neutralisationskreis messen also unterschiedliche Dinge, auch wenn sie in derselben Anlage stehen.
Die Spitzenausführung erweitert den pH-Bereich auf -(2,0016,00) und unterstützt eine Antimonelektrode, was in starker Säure und starker Lauge zählt, wo eine Glasmembran nicht bestehen würde. Die beiden kleineren Stufen arbeiten über 014 pH. Auf der ORP-Seite erreicht die Spitzenausführung ±2000 mV, die Einstiegsausführung ist auf -1000~+1000 mV begrenzt, und die gehobene Ausführung deckt diesen Bereich ab, wobei ±2000 mV auf Bestellung erhältlich sind.
Wie die Messung arbeitet
Eine Glasmesselektrode und eine Referenzelektrode bilden eine elektrochemische Zelle, und die Spannung über ihr hängt von der Wasserstoffionenaktivität der Lösung zwischen ihnen ab. Die Antwort ist logarithmisch, eine feste Änderung in Millivolt entspricht also einer festen Änderung des pH-Werts und nicht einer proportionalen. Der Regler wandelt diese Spannung über eine Kalibrierung, die gegen Pufferlösungen mit bekanntem pH-Wert erstellt wurde, in einen pH-Wert um und wendet eine Temperaturkompensation an, sodass die Elektrodenantwort auf die tatsächlich gemessene Temperatur korrigiert wird.
Daraus folgen drei Konsequenzen, und alle drei wiegen schwerer als die Elektronik. Die erste ist, dass die Messung ein Vergleich ist, die Referenzhälfte der Zelle also ebenso wichtig ist wie die Messhälfte: Eine teilweise verstopfte oder erschöpfte Referenzverbindung zeigt sich als Messwert, der driftet oder langsam anspricht, und kein Nachkalibrieren heilt das. Die zweite ist, dass die Glasmembran ein Verschleißteil ist. Sie altert, sie dehydriert, wenn sie austrocknen darf, und sie wird von Flusssäure und von starker Lauge bei erhöhter Temperatur angegriffen. Die dritte ist, dass die Temperaturkompensation die Elektrode korrigiert und nicht den Prozess: Wo sich der pH-Wert des Prozesses tatsächlich mit der Temperatur verschiebt, folgt die Kompensation der Elektrodenantwort und meldet den wahren pH-Wert bei dieser Temperatur, was eine andere Aussage ist als der pH-Wert, gegen den die Spezifikation geschrieben wurde.
Die Kompensationsanordnung unterscheidet sich nach Stufe. Die Spitzenausführung bietet manuelle Kompensation plus automatische lineare Kompensation, mit eigener Säure-, Laugen- und Reinstwasserkompensation für die Ströme, bei denen ein einzelnes lineares Modell nicht genau genug ist. Die gehobene Ausführung nimmt einen NTC10K- oder Pt1000-Sensor auf und die Einstiegsausführung einen NTC10K, beide über einen Bereich von -10 bis 130 °C. Bei jeder Stufe wird der nutzbare Bereich durch die jeweils verbaute Elektrode festgelegt, und das Material liefert keine Temperaturtabelle für die Elektrodenreihe.
Die Wahl zwischen den drei Stufen
Beginnen Sie beim Kreis und nicht bei der Schalttafel. Muss die Installation einen Wert übertragen und eine Last schalten, leisten die kleineren Stufen die ganze Arbeit in einem Ausschnitt von 96 x 96 mm oder 100 x 100 mm. Müssen pH-Wert und ein zweiter Wert beide übertragen werden, sind die zwei isolierten Ausgänge der Spitzenausführung das, was dies ohne ein zweites Gerät möglich macht, und ihre drei Kontakte - zwei Alarm und einer Reinigung - erlauben es, eine Strahl- oder Bürstenreinigung zu takten, ohne ein Alarmrelais zu belegen.
Prüfen Sie dann die Versorgung, denn die drei Stufen sind darin nicht austauschbar. Die Spitzenausführung nimmt AC (85265) V oder DC (21,626,4) V auf und läuft damit mit dem, was eine Schalttafel bereitstellt. Die Einstiegsausführung nimmt AC 220 V ±10 % bei 50 Hz oder DC 24 V, und die gehobene Ausführung AC 220 V ±10 % bei 50 oder 60 Hz oder DC 24 V ±20 % bei einer Eingangsleistung von nicht unter 6 W. Das Material warnt ausdrücklich davor, diese zu vermischen, und eine Schalttafel, die mit einer Spannung außerhalb der engeren Bereiche versorgt wird, braucht die Spitzenausführung oder eine separate Versorgung.
Klären Sie anschließend die Schalttafel selbst. Die drei Gehäuse haben unterschiedliche Größen und die Frontrahmen sind nicht austauschbar, der Ausschnitt muss also festgelegt sein, bevor die Schalttafel gebaut wird. Gehäusewerkstoff, Dichtung und Schutzart sind im Material nicht angegeben, was an einer abspritzbaren Wand zählt.
Die Elektrode auswählen
Der Regler ist nur die Hälfte des Kreises, und bei den meisten Installationen ist die Elektrode das, was darüber entscheidet, ob die Messung funktioniert. Das Material führt eine Teilreihe passender Elektroden auf - ein Modell mit Kunststoffkörper für kontinuierliche Online-Arbeit und fünf Glasmodelle für allgemeine Wasserqualität - ohne Parametertabelle für eines davon. Messbereiche, Temperaturgrenzen, Druckgrenzen und Anschlussgewinde müssen daher je Modell bestätigt werden, statt von dieser Seite abgelesen zu werden.
Vier Fragen entscheiden über die Elektrode, und sie sollten beantwortet werden, bevor das Gerät bestellt wird. Was im Medium ist: Flusssäure, starke Lauge, Sulfide, Öle, Proteine und schwere Feststoffe greifen jeweils einen anderen Teil der Zelle an. Bei welcher Temperatur es läuft, einschließlich eines etwaigen Reinigungs- oder Sterilisationszyklus, da dies sowohl die Elektrodenwahl als auch ihre Lebensdauer bestimmt. Wie hoch der Leitungsdruck ist und ob er schwankt, weil die Referenzverbindung auf Druck reagiert und ein schwingender Zustand oder Vakuum die Referenz in die Probe ziehen kann. Und wie der Sensor erreichbar ist: Eine Elektrode, die nicht entnommen und gereinigt werden kann, ohne die Leitung zu entleeren, ist eine Elektrode, die driften wird.
Die eigene Warnung des Materials ist es wert, wiederholt zu werden. Der Temperaturkompensationsbereich ist mit -10 bis 130 °C angegeben, doch der nutzbare Messbereich gehört der Elektrode, und eine Elektrodentemperaturtabelle wird nicht geliefert. Wo der Prozess heiß läuft, ist das eine Frage für das Angebot und keine Annahme von dieser Seite.
Ausgänge, Alarme und der Regelkreis
Alle drei Stufen bieten einen isolierten Stromausgang, der das Gerät und das empfangende Gerät elektrisch getrennt hält und eine Masseschleife zwischen ihnen vermeidet. Die Spitzenausführung hat zwei Kanäle, über den Messbereich zuweisbar, mit ±0,1 %FS und nach NAMUR NE43. Die gehobene und die Einstiegsausführung haben einen Kanal mit ±0,2 %F.S. Jede Stufe ist für eine Höchstlast von 750 Ω ausgelegt, was für einen üblichen Leitungsweg hoch genug ist, aber nicht unbegrenzt: Der Widerstand der Leitung und des empfangenden Geräts muss darin bleiben, sonst lässt sich der übertragene Strom nicht mehr regeln, und der am fernen Ende gelesene Wert driftet vom gemessenen ab, ohne dass ein Fehler angezeigt wird.
Die Alarmkontakte sind Relaiskontakte, und das Material gibt ihre Schaltleistung an und nicht nur ihren Typ. Die Spitzenausführung trägt drei SPST-Kontakte, zwei für Alarme und einen für die Reinigung, in Schließer- und Öffnerausführung, ausgelegt für 250 VAC / 5 A. Die beiden anderen Stufen tragen zwei Kontakte, ausgelegt für AC 250 V / 3 A. Eine Dosierpumpe oder ein Magnetventil innerhalb dieser Werte lässt sich direkt schalten; darüber, oder bei einer induktiven Last, lautet die Empfehlung des Materials selbst, ein Relais zwischenzuschalten, sodass das Gerät eine Spule schaltet und nicht die Last. Das hält die Kontakte innerhalb ihrer Belastbarkeit und verlagert den Verschleiß auf ein austauschbares Teil.
Messgrenzen und Auswahlkriterien
Der Wert von ±0,02 pH ist die elektrische Genauigkeit des Reglers. Er ist nicht die Genauigkeit der installierten Messung, die durch den Zustand und das Alter der Elektrode bestimmt wird, durch die Frische der Pufferlösungen, gegen die kalibriert wird, durch die Frage, ob die Kompensation zum tatsächlichen Strom passt, und durch das Medium selbst. Eine belegte Kugel oder eine teilweise verstopfte Referenzverbindung verschiebt den Messwert weit stärker als der Eigenfehler des Reglers; deshalb ist das Verfahren, auf das es ankommt, das Reinigen, das Kalibrieren in frischer Pufferlösung und das Ersetzen einer Elektrode, die nicht mehr besteht, statt das Nachkalibrieren einer, die ausgefallen ist.
Mehrere Parameter werden im Material nirgends angegeben: die Schutzart, die Grenzwerte für Umgebungstemperatur und -feuchte und die Isolationsfestigkeit. Hier wird nichts abgeleitet, um diese Lücken zu füllen. Sie sind als erforderliche Angaben aufgeführt, und der Hinweis des Materials selbst, dass alle Werte Nennwerte des Lieferanten sind und gegen das gelieferte Typenschild und Handbuch zu bestätigen sind, gilt für die ganze Seite.
Die Schalttafelmantage legt außerdem ein Montagedetail fest, das vor dem Ausschnitt bedacht werden sollte. Das Material zeigt einen um 15 Grad gewinkelten Einbau der Elektrode, was eine Empfehlung dazu ist, wie der Sensor sitzen soll, damit seine empfindliche Membran das Medium vollständig berührt und sich keine Blasen an ihr sammeln; es ist kein zweiter Weg, den Regler zu montieren. Der Regler selbst ist ein versenktes Schalttafelgerät, dessen Rahmen an der Schalttafelfront sitzt, und das Material vermerkt, dass bei abweichender Darstellung in den Zeichnungen das gelieferte Handbuch gilt.
Wo ein Messwert eher an eine Probe herangetragen als in einer Leitung gehalten werden muss, ist das Gerät das falsche: Ein pH-Messgerät wird zur Probe getragen und dort abgelesen, und es braucht keine Versorgung, keine Verdrahtung und keinen Schalttafelausschnitt. Der Analysator existiert, weil der Messwert an Ort und Stelle bleiben und etwas treiben muss. Wo die Anforderung eine einzelne Stichprobe ist oder eine Feldkampagne über viele Punkte, ist das Messgerät sowohl günstiger als auch praktischer.
Bestellung
Ein Angebot kann aus der in der Anfrage beschriebenen Aufgabe heraus erstellt werden. Die Größen, die die Antwort festlegen, sind das Medium und seine Temperatur, der erwartete pH- oder ORP-Bereich und das Band, das gehalten werden muss, der Leitungsdruck und ob er schwankt, die am Messpunkt verfügbare Montageanordnung und wie viel Zugang zum Ausbau besteht, wie viele Werte übertragen werden müssen und womit sie gelesen werden, ob der Messwert eine Dosierung treiben oder nur aufgezeichnet werden muss, die verfügbare Schalttafelversorgung und die Schutzart, die der Aufstellungsort verlangt. Menge, Bestimmungshafen und gewünschter Liefertermin vervollständigen sie.
Jeder der folgenden Werte stammt aus der Quelldokumentation. Ist ein Parameter im verfügbaren Material nicht angegeben, wird er als Angabe erforderlich gekennzeichnet statt geschätzt.
