Что такое тороидальные датчики проводимости и как они работают?

Содержание:

1 Два типа проводимости
1.1 Контактная проводимость
1.2 Индуктивная проводимость (тороидальная проводимость)
2 Преимущества тороидальной проводимости
2.1 Что такое масштабирование?
2.2 Что такое засорение?

Хотя существует множество различных методов, которые можно использовать для определения концентрации загрязняющих веществ в воде, два из наиболее отличных вариантов включают обычную проводимость и тороидальную проводимость. В общем, проводимость включает в себя измерение того, насколько эффективно вода способна проводить электричество. Тороидальная проводимость состоит из приемной катушки и передающей катушки, которые работают вместе, чтобы определить, насколько проводящим является раствор. Общее количество свободных ионов в воде будет определять интенсивность тока, а также показания электропроводности.

Когда в воде преобладают свободные ионы, проводимость воды увеличивается. Высокая проводимость воды означает, что в воде присутствует больше загрязняющих веществ. Независимо от того, эксплуатируете ли вы промышленный котел или градирню, важно, чтобы вода в системе не содержала загрязняющих веществ, что обеспечивает ее эффективность. Тороидальная проводимость отличается от контактной тем, что тороидальные датчики не вызывают поляризации раствора, не загрязняются и практически не требуют обслуживания. Хотя оба варианта имеют свои преимущества, тороидальные датчики считаются многими наиболее эффективными инструментами для измерения электропроводности воды.

Как упоминалось ранее, датчики проводимости в основном используются для определения концентрации ионов в любых растворах, основным из которых является вода. Эти датчики могут использоваться для множества применений, наиболее распространенными из которых являются:

Мониторинг процесса обратного осмоса
Определение точной концентрации твердых веществ в воде
Управление процессом активного ила
Мониторинг условий окружающей среды
Мониторинг концентрации химических веществ в воде
Защита котлов и градирен от накипи и обрастания
Мониторинг промышленных стоков

Эти датчики также можно использовать для поддержания здоровья водных организмов. Различные виды водных растений и животных способны выживать только в пределах определенного диапазона солености. Если концентрация ионов упадет слишком низко или слишком сильно возрастет, эта жизнь не сможет приспособиться. Датчики проводимости необходимы для обеспечения хорошего состояния водных экосистем.

В этой статье предлагается всесторонний взгляд на тороидальные датчики проводимости и причины, по которым их следует использовать для измерения проводимости воды.

Два типа проводимости

Существует два основных типа проводимости, которые включают контактную проводимость и тороидальную проводимость. Основное различие между этими двумя типами проводимости заключается в том, как устроены датчики. Из-за различий в конструкции двух датчиков каждый датчик идеально подходит для разных приложений. Ваше решение о том, какой датчик электропроводности использовать, зависит от того, насколько электропроводна вода, от концентрации растворенных в ней твердых веществ и от того, насколько агрессивна вода.

Тороидальные датчики электропроводности считаются лучшими для измерения воды с высоким содержанием загрязняющих веществ. В случае агрессивной воды лучше использовать тороидальный датчик проводимости. То же самое верно, если в воде высокая концентрация растворенных твердых веществ. Как упоминалось ранее, в этом типе датчика использовалась приемная катушка и передающая катушка для эффективного измерения электропроводности в три простых шага.

Контактная проводимость

Контактные датчики проводимости обычно используются для измерения воды, которая обеспечивает низкие показания проводимости. При измерении проводимости чистой или сверхчистой воды настоятельно рекомендуется использовать контактный датчик проводимости. Эти датчики состоят из двух отдельных металлических электродов из титана или стали. Электроды вступают в непосредственный контакт с раствором электролита. Затем к двум электродам будет приложено переменное напряжение, которое создает электрическое поле, заставляющее свободные ионы в воде перемещаться между электродами и создавать ток.

Поскольку ионы, присутствующие в воде, несут заряды, ток называется ионным током. Анализатор, который содержится в датчике, затем проведет измерение тока, чтобы эффективно рассчитать напряжение воды. Полная проводимость воды будет обратной величине напряжения. Ионный ток, возникающий после помещения контактного датчика электропроводности в воду, будет зависеть от того, сколько ионов в данный момент находится в воде, а также от размера области, через которую проходит ток.

Контактные датчики электропроводности с двумя электродами позволяют измерять электропроводность только воды с небольшим содержанием загрязняющих веществ. Вода также не должна содержать взвешенных твердых частиц и не должна вызывать коррозию. Контактные датчики, состоящие из четырех электродов, можно использовать с несколько загрязненной водой. Если для применения на вашем объекте необходима сверхчистая вода, контактные датчики будут лучшим вариантом для вас. Эти датчики обычно используются на паровых электростанциях, фармацевтических заводах и заводах по производству полупроводников.

Индуктивная проводимость (тороидальная проводимость)

Тороидальную проводимость также называют индуктивной проводимостью. В отличие от контактных датчиков электропроводности, тороидальные датчики можно использовать в агрессивной воде, загрязненной воде и воде с высокой концентрацией взвешенных веществ. В процессе тороидальной проводимости используется проводящий датчик, состоящий из двух металлических тороидов, окруженных пластиковым корпусом, устойчивым к коррозии. Два тороида представляют собой приводную катушку и приемную катушку. При использовании тороидального датчика электропроводности датчик будет помещен непосредственно в воду.

Анализатор, который находится внутри тороидального датчика, затем подает переменное напряжение на приводную катушку, что создает определенное напряжение в воде, которая непосредственно окружает приводную катушку. После создания напряжения ионный ток воды будет течь в соответствии с проводимостью воды. В отдельной приемной катушке также индуцируется электронный ток, который измеряется анализатором. Этот ток также соответствует полной проводимости рассматриваемого раствора. Большее количество свободных ионов в воде увеличивает силу тока.

Хотя тороидальные датчики работают аналогично контактным датчикам, более прочная конструкция тороидальных датчиков позволяет использовать их в сильно загрязненной воде. Чтобы лучше понять, как работает тороидальный датчик, рассмотрим три основных шага этой системы:

Генератор в тороидальном датчике будет генерировать переменное магнитное поле, которое возникает в передающей катушке. Это магнитное поле создаст напряжение в воде.
Анионы и катионы в воде начнут движение, что позволит создать переменный ток.
Наряду с переменным током будет индуцироваться дополнительное магнитное поле, что позволяет току течь непосредственно в приемной катушке.
Это упрощенный, но очень эффективный метод электропроводности, который может предоставить вам точные показания концентрации воды.

Преимущества тороидальной проводимости

Использование тороидальных датчиков проводимости для измерения общей проводимости воды или аналогичного раствора дает множество преимуществ. 

Эти преимущества включают в себя:

Как упоминалось ранее, тороидальные датчики предназначены для использования в загрязненной воде, а это означает, что катушки внутри датчика будут противостоять коррозии и воде с высокой концентрацией растворенных твердых веществ.
Постоянная ячейки тороидальных датчиков электропроводности измеряется и сертифицируется
Небольшие системы могут быть изготовлены с тороидальным датчиком и преобразователем, что делает их подходящими для использования в широком диапазоне промышленных применений и отраслей.
Хотя тороидальные датчики предназначены для использования в сильно загрязненной воде, они охватывают множество различных диапазонов измерения проводимости.
Важно определить проводимость воды в любом промышленном применении, потому что высокая концентрация загрязняющих веществ может создать много проблем. Если вода не обрабатывается и не фильтруется, чтобы избавиться от загрязняющих веществ, могут возникнуть такие проблемы, как образование накипи и загрязнение. При возникновении этих проблем ваша система станет менее эффективной и в конечном итоге может вообще выйти из строя. Неисправность промышленного оборудования может привести к дорогостоящему ремонту, поэтому рекомендуется в первую очередь избегать износа вашего оборудования.

Что такое масштабирование?

Накипь является очень распространенной проблемой, которая возникает, когда вода становится жесткой. Когда в воде обнаруживаются высокие концентрации загрязняющих веществ, таких как кальций и магний, на поверхности котлов, градирен, трубопроводов и другого оборудования могут образовываться накипи. Если вы не лечите накипь на раннем этапе, она будет продолжать накапливаться, что может привести к протеканию арматуры, снижению эффективности системы и блокировке потока воды.

Что такое Фоулинг?

Загрязнение — это проблема, которая возникает, когда нежелательные материалы накапливаются на поверхностях. Обрастание может состоять как из неживых веществ, так и из живых организмов. Эта проблема очень похожа на образование накипи и может возникать на поверхностях теплообменников, трубопроводов, турбин и солнечных батарей.

Лучший способ продлить срок службы промышленного оборудования — регулярно измерять проводимость воды, протекающей через это оборудование. Если вы считаете, что вода содержит большое количество загрязняющих веществ, рекомендуется использовать тороидальный датчик при измерении электропроводности воды.