電気伝導率分析計とは
電気伝導率分析計は、水が電流を通す能力を連続で報告します。その数値は、どのイオンかを特定することなく、溶存する全イオン量の目安として機能します。水処理系統を監視する標準的な手段であり、脱塩装置が働くにつれて読みは下がり、充填層が消耗すれば上がり、他の何かが異常を察知するよりずっと前に、清浄なコンデンセートと漏れのあるものを区別します。
分析計は箱ではなく、一対で成り立ちます。パネルに取り付けた調節計が電子回路、表示、出力、リレーを担い、水中の電極が測定を行います。電極は、セル定数、すなわち電極の伝導を電気伝導率に対応付ける幾何の項と、材質によって決まります。材質は、水に耐えるかと、どれほどの速さで汚れるかを決めます。この 2 つの性質が、一対として測定できる測定範囲を固定します。
温度を伴わない読みには意味がありません。電気伝導率は温度とともにほぼ比例して上がり、溶けているものによっても変わるため、計器はすべての読みを基準温度に補正してから表示します。水温が動くプロセスでは、この補正は省略できません。ある分析計を他と違ったものにするのは、通常、その補正の精度、設定できる電極定数の幅、そして同じ測定から関連する量、すなわち溶存固形物、抵抗率、塩分濃度を導出できるかどうかです。
電気伝導率分析計の測定原理
接触式セルが古典的な構成です。面積と間隔が固定された 2 つの電極を水に接触させ、測定が電極を分極させないよう交流電圧を印加します。セル定数とはその幾何のことで、電子回路ではなく電極を変えることによって、超純水から高濃度の食塩水までの範囲を 1 台の計器でカバーできるようにするのがこの定数です。低い定数は、電流がきわめて小さく水が絶縁体に近くなる低い電気伝導率に向きます。
接触式セルは両端で 2 つの弱点を持ちます。非常に清浄な水では信号が小さすぎて、ケーブルの静電容量と汚れが効いてきます。汚れた水や高濃度の水では電極が汚れて分極します。誘導式、すなわちトロイダル式のセルは 2 つ目のケースへの答えです。2 つのコイルを封止し、水そのものが両者の結合を作るようにして、金属がどこも試料に触れません。純水の測定は得意ではなく、接触式セルなら数日で汚れるスラリー、パルプ、高濃度溶液では正しい選択です。
温度センサは測定の一部であり、あれば便利な付加機能ではありません。計器は、すべての読みを共通の基準、通常は 25℃ に合わせて補償を掛け、使う係数は存在するイオンに依存します。組成が不明な場合は一般的な係数を適用し、残りの誤差は不確かさの一部として受け入れます。基準温度と係数を伴わない読みは、限度値とも他の計器の読みとも比較できません。
構成の選択肢
仕様のほとんどは、精度等級ではなくこれらの判断で決まります。一つが次を制約するため、順番に決めていきます。
| 構成 | 確定が必要な選択肢 | 決定対象 |
| セル方式 | 電極が接液する接触式セル、または水中に金属を出さない誘導式セル | 計器が超純水を測定できるか、そして汚れや腐食のある流路に耐えられるか。これが最初の決定です。 |
| セル定数 | 電極の幾何。一対として分解できる電気伝導率の帯を固定します | 使用範囲。高濃度の水向けに選んだ定数は純水では感度が低く、その逆も同じです。 |
| 電極材質 | ステンレス鋼、グラファイト、またはエンジニアリングプラスチックで、ボディは媒体に合わせたもの | 電極が薬品と温度に耐えるか、そしてどれほどの頻度で清掃が必要か。腐食する材質は、腐食するとともにセル定数を変えます。 |
| 温度センサ | 電極の内側に収まるセンサの種類、そして調節計が想定するものと一致するか | 補償を適用できるかどうかに直結します。センサの種類が合っていない調節計と電極の組み合わせでは、補正済みの読みを出せません。 |
| 導出パラメータ | 電気伝導率のみ、または電気伝導率に加えて溶存固形物、抵抗率、塩分濃度も | 1 台の計器で 2 つ目の目的、例えば純水ループの抵抗率表示を兼ねられるか。導出した数値は、個別の測定ではなく想定した係数に従います。 |
| 出力とリレー | アナログ出力、警報と制御のリレー、そして洗浄サイクルを順序制御できるか | 読みがプラントを制御するのか、報告するだけなのか。弁を駆動するリレーは、ランプを駆動するリレーとは異なる要求です。 |
| 取付と接続 | 調節計はパネル、壁、配管への取付。電極は浸漬、流通、挿入のいずれか。ケーブル長と端子 | 電極を流路そのものに入れるか、隔離できるバイパスに置くか。設置の仕方が、プロセスを止めずにできる保守の範囲を決めます。 |
電極は調節計より先に選びます。誤ったセル定数の電極に接続した高性能な調節計は、正しいセルに接続した単純な調節計より使用範囲が狭くなります。
電気伝導率分析計の選び方
| 決定事項 | 決め手 | 確認すべき点 |
| 電気伝導率の帯 | マイクロシーメンスの何分の一かという超純水から、高濃度の食塩水まで | これだけで接触式か誘導式かが決まり、セル定数も固定されます。他のすべてはここから従います。 |
| 水の汚れや腐食の程度 | 清浄なコンデンセート、冷却水、汚水、パルプ、酸性の流路 | 汚れの進み方が、頻繁に清掃する接触式セルと、媒体に耐える誘導式セルのどちらかを決めます。 |
| 温度が動くか | 制御されたループか、気温に沿って動く流路か | 温度が動くと、精度を制限するのはセルではなく、補償への入力になります。 |
| 読みが何を作動させるか | 作業者向けの表示、制御ループ、適合性の記録のいずれか | 制御と適合性は、分解能ではなく、出力、リレー、文書化された校正へ要求を押し進めます。 |
| 2 つ目の量が要るか | 同じプローブから得る溶存固形物、抵抗率、塩分濃度 | 導出した数値は便利ですが、想定した変換係数を伴います。読みを説明できる必要があるなら、その係数も明記してください。 |
| 電極を取り付けられる場所 | 配管に直接、バイパスに、またはタンクに浸漬 | バイパスがあって初めて、プロセスを止めずに校正が可能になります。後ではなく設計の時点で決める事項です。 |
| 環境とケーブルの取りまわし | 屋内のパネル、屋外の制御盤、そして電極までの距離 | 長いケーブルは計器よりも低定数のセルに影響します。端子は電極に合う必要があります。 |
これらのうち未確定の項目が残っても、分かっている内容をお送りください。用途の説明をもとに見積りを作成し、不足が埋まったあとで詰め直すことができます。
近似する代替機種
電気伝導率分析計 のお問い合わせが、実際にはどのタイプにあたるのか、そして選定がどこで決まるのかをまとめています。
| 近似する代替機種 | 電気伝導率分析計との違い |
| プロセス電気伝導率計 | 同じ物理的な測定を、制御系へ供給する分析計ではなく、パネル形または現場計器として使う機種です。読みでプラントを作動させ、記録も必要なら分析計の形を使い、作業者が目で見られれば足りるなら計で十分です。 |
| TDS計 | 溶存固形物の総量を報告します。これは電気伝導率の読みを想定した係数で変換したもので、個別の測定ではありません。変換はある水では成り立ち、別の水ではずれるため、指定する数値は通常、生の電気伝導率です。 |
| 塩分計 | 海水に対して定義された目盛りで塩分を報告します。海洋または汽水域の用途には正しい計器ですが、工業用水には誤りです。工業用水では、電気伝導率と塩分の関係がその目盛りの想定と異なるためです。 |
| pH分析計 | イオン量に依存せずに酸性度を測定するため、中性の溶液でも純水である場合と強い塩水性である場合の両方があり得ます。両者は代替ではなく補い合う関係で、同じ水質限度が両方を制限することがよくあります。 |
| 溶存酸素分析計 | イオン量ではなく溶存しているガスを測定します。それでも電気伝導率は関連します。電気伝導率から分かる塩分濃度は、溶存酸素の読みを濃度へ換算する入力の 1 つだからです。 |
| 水質分析計 | 電気伝導率を他のパラメータと合わせ、1 台の計器または 1 面の制御盤にまとめます。電気伝導率が制御変数である場合は専用分析計を使い、多項目の計器が残りを覆います。 |
まず決めておく価値がある境界は、数値をイオン濃度として求めるのか、溶存固形物として求めるのか、塩分濃度として求めるのかです。3 つは同じ測定から異なる仮定を経て導かれるためです。
問い合わせに含める内容
お問い合わせにこれらの内容が含まれていれば、最初の返信は質問集ではなく見積りになります。数値が不明な場合は、用途の説明をお送りいただければ、そこから必要な条件を確認します。
- カバーする電気伝導率の帯と、常用運転で見込まれる最低値および最高値
- 水の組成と温度、汚れや腐食の傾向を含む
- 接触式と誘導式のどちらのセルが必要か、そして既に決まっている場合はセル定数
- 電極に取り付ける温度センサと、調節計との一致
- 溶存固形物、抵抗率、塩分濃度も表示する必要があるか
- 設置が必要とするアナログ出力、リレー、および洗浄シーケンス
- 測定値を記録またはネットワーク化する要否と、そのプロトコル
- 調節計と電極の取付方法、ケーブル長、そしてバイパスの有無
- 数量、仕向港、希望納期