DE19850444C2

DE19850444C2 - Verfahren zur Analytik strömender Flüssigkeiten und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE19850444C2
Application number: DE1998150444
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Leye
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr Leye Anlagen- und Analysentechnik 0 De GmbH
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: DE19850444A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analytik strömender Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere in der Kraftwerkstechnik. Eine Vor richtung in kompakter oder modularer Bauweise dient der Durchführung des Verfah rens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Es sind bereits Verfahren bekannt, strömende Flüssigkeiten zu analysieren. Dazu gibt es eine kaum überschaubare Vielzahl von Verfahren, zusammenfassender Darstellungen, Handbücher und dergleichen.

Es ist auch bereits bekannt, in einem Dampf-Wasser-Kreislauf eines Kraftwerkes die Bestandteile des Wassers analytisch zu kontrollieren. Eine häufig verwendete Methode ist die Leitfähigkeitsmessung. Der Dampfstrom wird kontinuierlich oder diskontinuierlich kontrolliert. Neben der Leitfähigkeit werden pH, O₂, Na⁺, Si, m- und p-Wert bestimmt. Zur Durchführung der Messungen wird so verfahren, daß aus dem Medienstrom eine Probe entnommen wird. Das geschieht kontinuierlich über eine Sonde, die über eine eingeschweißte Hülse in den Medienstrom eintaucht. Durch ein Rohr aus V4A Stahl wird die Probe an den Meßplatz geleitet und dort nach hinreichender Abkühlung und Entspannung (Drosselung) vermessen.

Für das Entnahmerohr gibt es eine Vielzahl angebotener technischer Lösungen. Diese sind häufig verbunden mit einem Probenahmekühler und einem Kationenfil ter, wobei letzterer eine Differenzleitfähigkeitsmessung in z. B. einem Messkopf ermöglicht (DE 297 19 752 U1). Der Messkopf ist gegenüber herkömmlicher Tech nik deutlich verkleinert und gestattet - mit in einem zur Aufnahme von kompakt angeordneten Leitfähigkeitsmesszellen geeigneten Behälter für die Messungen vorher und nachher und einem dazwischengeschalteten Kationenfilter - Differenz leitfähigkeitsmessungen.

Es ist üblich, dass aus dem Dampf-Wasser-Kreislauf eines Heizkraftwerkes laufend Proben entnommen werden, im Umfang von 60 l/h, Diese Flüssigkeitsmenge wird auf +25 Grad C gekühlt und die Messungen werden in an sich bekannter Weise durchgeführt. Der Druck des Produktsstromes wird vor der Beaufschlagung der Messzellen jeweils durch Ventile gemindert, die technisch raffiniert ausgestattet sind. Im Anschluss an die Druckminderung kann die Fließrate der Flüssigkeit in einem Rohr recht genau gemessen werden (US 4 516 425).

Sofern die Kühlwassertemperaturen nicht ausreichen, um die geforderte Meß temperatur der Analysenflüssigkeit zu erreichen, wird ein Elektrokühler eingesetzt, mittels dem - bevorzugt in klimatisch heißen Regionen - das gesamte Probengut (60 l/h) thermostatiert wird. Dies erfordert einen hohen Energieaufwand.

Die Nachteile des Standes von Wissenschaft und Technik fassen sich wie folgt beschreiben:

1. Die herkömmliche Probenahmetechnik ist mit einem großen Verrohrungs- und Montageaufwand verbunden.
2. Gleiches trifft nach Art und Anzahl für die derzeit notwendigen relativ hochwertigen Ventile zu, die dem Systemdruck standhalten müssen.
3. Durch das notwendige Vorhandensein der Verteilventile und der damit gegebenen Möglichkeit der Manipulation können Veränderungen der Strö mungsverhältnisse und damit des analytischen Ergebnisses der Leitfähig keits- und pH-Messung verursacht werden.
4. Die konventionelle Probenahmetechnik ist außerordentlich schwer automati sierbar.
5. Nicht automatisierbar ist die Wiederinbetriebnahme herkömmlicher Pro benahmetechnik nach Revisionen oder dergleichen. Sie ist vielmehr mit hohem manuellen Aufwand verbunden.
6. Die Totvolumina sind relativ groß und damit die Verfügbarkeit aktueller Analysewerte unzureichend.
7. Die bevorzugt in heißen Klimazonen erforderliche Thermostatierung ist bei 60 l Medium pro Stunde mit hohem Anlagen- und Energieaufwand ver bunden.

Die Ursachen für die unter 1. bis 3. genannten Nachteile sind im herkömmlichen Aufbau der Probenahmesysteme und der nachfolgenden Analytik begründet. Daraus ergibt sich zwangsläufig für die Punkte 4. und 5. bei konventioneller Tech nik ein außerordentlich großer Aufwand in Gestalt von Motorventilen mit Regel charakteristik Durchflußreglern etc.

Da bisher der gesamte gekühlte Medienstrom (60 l/h) der Analytik zugeführt wird, sind große Volumina mit hohem Anlagen- und Energieaufwand für den Fall der Thermostatierung unabdingbar.

Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile des Standes von Wissenschaft und Technik abzustellen und ein zuverlässiges und kostengünstiges analytisches Verfahren zur Überwachung des Dampf-Wasser-Kreislaufes in Kraftwerken an zugeben. Dabei soll besonderer Wert auf die Automatisierbarkeit der Analytik gelegt werden.

Die zur Messung notwendigen Flüssigkeitsmengen müssen verringert werden. Das ist schon aus energetischen Gründen notwendig.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Ursachen der Nachteile bisheriger Verfahrens weise zu überwinden, wobei die Genauigkeit und der Zugriff auf die Meßwerte zur Produktionskontrolle gewährleistet bleiben oder verbessert werden soll.

Es müssen Verfahrensweisen aufgezeigt werden, welche die notwendige Menge Analysenflüssigkeit verringern bei mindestens gleicher Genauigkeit der Messungen und ihrer zeitlichen Verfügbarkeit.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Verfahrensmerkma le des Anspruchs 1 und durch die kennzeichnenden Vorrichtungsmerkmale des Anspruchs 2 gelöst. Unter Beachten der Vorschrift über die Entnahme von minde stens 60 l Analysenlösung pro Stunde aus dem Dampf-Wasser-Kreislauf eines Kraftwerkes und deren Abkühlung und Entspannung wird die Analysenlösung gesplittet.

Der gekühlte und entspannte Strom von Analysenflüssigkeit wird erfindungsgemäß von der durchzuführenden Analytik getrennt.

Nach dem Abzweigen des Analysenflüssigkeitsstromes aus dem Dampf-Wasser- Kreislauf wird wie folgt verfahren.

In an sich bekannter Weise wird zunächst die Analysenlösung in der vorgeschriebe nen Menge aus dem Dampf-Wasser-Kreislauf des Kraftwerkes gezogen und in einem Schlangenkühler oder dergleichen abgekühlt. Der Flüssigkeitsstrom wird gegen den Atmosphärendruck entspannt und fließt durch einen Schwanenhals in freiem Auslauf in eine Handprobenahmeflasche und weiter in die Probenentsor gung.

In diesen Fluß wird jetzt erfindungsgemäß eingegriffen. Durch eine Schlauchpumpe oder eine vergleichbare probemengebegrenzende Vorrichtung wird eine geringe Menge Analysenflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsstrom entnommen und einer Thermostatiereinheit zugeführt. Die in Anspruch genommene Menge beträgt etwa zehn bis fünfzehn vom Hundert der Gesamtmenge von 60 l pro Stunde. Die Ther mostatiereinheit bringt die entnommene, relativ geringe Menge Analysenlösung auf genaue Meßtemperatur. Diese genau temperierte, relativ geringe Menge Analysen lösung wird den Meßgeräten zugeführt und die Messungen werden vorgenommen.

Diese Verfahrensweise bedeutet, daß nur etwa ein Zehntel der nach dem Stand der Technik notwendigen Analyseflüssigkeitsmenge entnommen und vor allem thermo statiert werden müssen. Das bedeutet einen gewaltigen Vorteil.

Die Entnahme der Analyseflüssigkeit wird durch eine nachgeschaltete Pumpe verwirklicht, die als Volumenbegrenzung fungiert.

Die Analyseflüssigkeit wird einem, mehreren oder allen Modulen einer Analytikbat terie nacheinander oder zugleich zugeführt. In jedem Modul wird die Leitfähigkeit und/oder die Differenzleitfähigkeit durch Messen auch der korrigierten Leitfähigkeit, pH, O₂, Na⁺, Si, auch der m-Wert usw. gemessen. Ein Sequenzer, automatisch gesteuert, schaltet die erforderlichen Module im Takt zu.

Die Module sind an einer transportablen Tafel angebracht, die gegebenenfalls in einen Schrank untergebracht werden kann.

Die erstmalig mögliche Automatisierung der Analytik hat gegenüber der bisherigen Verfahrensweise große Vorteile. Wurden bisher etwa 20 l gekühlte Analysenflüssig keit gebraucht, um zum Beispiel eine Differenzleitfähigkeitsmessung genau genug durchzuführen und mußte das Ventil zum Durchleiten des Analysenflüssigkeits stromes durch den Kationenaustauscher von Hand betrieben werden, kann jetzt das Leitfähigkeitsmeßmodul durch einen Sequenzer angesteuert werden, wobei nach folgend automatisch Analysenflüssigkeit aus dem entspannten und nur vorgekühl ten Flüssigkeitsstrom entnommen wird.

Wird der Analysenflüssigkeitsstrom aus irgendeinem Grund unterbrochen, geht ein Meßsignal vom Motorventil M an die Schlauchpumpe (4), die daraufhin stoppt und so ein Trockenziehen der Apparatur vermeidet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die einzige Figur näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

An M1 liegt die Analysenlösung aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf an. M1 wird geöffnet, es passieren pro Stunde mindestens 60 l Analyt. Der Analyt läuft durch das Kühlgefäß in einen Schlangenkühler und kühlt sich dabei ab. Die Analysen lösung entspannt gegen den hydrostatischen Druck des Schwanenhalses (bis 1000 mm Wassersäule) 3, läuft in die Laborprobenflasche und wird anschließend ent sorgt.

Sobald das Flowmeter signalisiert, dass Kühlwasser fließt, wird das Motorventil 2 freigegeben. Nach ca. 2 min liegt am Überlauf 3 frisches Medium an.

Das wird dadurch gewährleistet, dass die Pumpe 4 in den ersten 30 sec. nach ihrem Zuschalten mit zehnfacher Geschwindigkeit läuft. Dann schaltet sie auf Normal geschwindigkeit.

Die Pumpe 4 fördert Analyt in das Modul, wo die jeweiligen Messgrößen ermittelt werden. Die Thermostatierung erfolgt jeweils vor den Modulen.

Legende zur Abbildung

TI Temperaturwächter

1

Flüssigkeitsstromwächter

2

Motorventil

3

Überlauf (Schwanenhals)

4

Schlauchpumpe

Claims

1. Verfahren zur Analytik strömender Flüssigkeiten, insbesondere von Wasser aus dem Dampf-Wasser-Kreislauf von Kraftwerken
durch Entnehmen eines Stromes von ca. 60 l pro Stunde Analysenflüssigkeit aus dem Dampf-Wasser-Kreislauf,
dessen Abkühlen und Entspannen und teilweisem Rückführen in den Kondensat- Kreislauf,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach Passieren von einem voreingestellten Druckminderventil über einen Schwa nenhals ein hydrostatischer Druck eingestellt wird
und die Flüssigkeit über ein Vorratsgefäß, wie eine Probenahmeflasche, dem freien Ablauf zugeführt wird,
aus diesem Strom von Analysenflüssigkeit ein Anteil entnommen wird,
dieser Anteil sorgfältig thermostatiert wird,
alsdann über ein Verteilersystem analytischen Modulen zugeführt wird, in denen pH, O₂, Na⁺, Si, der m-Wert bestimmt werden,
die Leitfähigkeit vor und nach einem Kationenfilter in an sich bekannter Weise ermittelt wird,
weitere Module zugeschaltet werden können,
wobei die Module über Sequenzer derart gesteuert werden,
daß die entscheidenden Werte häufiger bestimmt werden und
anschließend die Auswertung in an sich bekannter Weise erfolgt.

2. Vorrichtung zur Analytik strömender Flüssigkeiten unter Verwendung von Analy senmeßvorrichtungen für pH, O₂ Na⁺, Si, Leitfähigkeit, m-Wert, Differenzleitfähig keit, einer Thermostatiereinheit, Schlauchpumpen dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ermittlung analytischer Meßwerte des Wassers im Wasser-Dampf-Kreislauf von Kraftwerken Messmodule, die gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen zur Analytik im Wasser-Dampf-Kreislauf von Kraftwerken im Maßstab eins zu zehn verkleinert und für die Messung von pH, O₂, Na⁺, Si, Leitfähigkeit, Differenzleitfähigkeit, m-Wert in einer Analytikbatterie angeordnet sind,
eine Thermostatiereinheit mit unterschiedlicher Anzahl von Ein- und Ausgängen vorhanden und über kurze Rohrleitungen mit den Meßmodulen verbunden ist,
Schlauchpumpen so angeordnet sind, dass dem fließenden entspannten vorgekühl ten Strom der Analysenflüssigkeit die für das jeweilige Modul notwendige Menge Analysenlösung entnommen werden kann,
die Meßeinheit im Modul an eine Auswerteeinheit angeschlossen ist,
als Steuereinheit ein Sequenzer mit den Schlauchpumpen verbunden ist,
ein Schwanenhals oder Druckhalteventil sowie eine Probenahmeflasche, die mit waschflaschenähnlichen Zu- und Abgängen versehen ist,
in den Medienüberlauf eingebunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitfähigkeits meßmodul für den Fall der Differenzleitfähigkeitsmessung einen Kationenfilter enthält.