Viel Optimierungspotenzial für die pH-Messung

Nahezu jeder Anlagenbetreiber, der in seinem Produktionsprozess Flüssigkeiten handhabt, hat auch pH-Messungen zur Prozesssteuerung durchzuführen. Hierbei werden manuelle Messungen durchgeführt, die allerdings eine Vielzahl von Problemen mit sich bringen können. Unmittelbare Optimierungspotenziale bietet der Einsatz von Wechsel-armaturen, durch die sich die Verfügbarkeit, Standzeit und Genauigkeit einer pH-Mess-stelle signifikant verbessern.

Im einfachsten Fall werden die Messungen mittels Probenahme im Labor durchgeführt. Moderne Prozesssteuerungen setzen meist auf Online-Messungen, um zu jeder Zeit einen zuverlässigen pH-Wert zur Steuerung oder Optimierung des Prozesses zur Verfügung zu haben. Leider ist die pH-Messung auch heute noch ein sehr wartungsintensiver Parameter, der trotz modernster Auswertelektronik und digitaler Sensoren in relativ kurzen Intervallen gereinigt und justiert werden muss. Fast alle Anwender haben sich an diese zeitintensiven Wartungsarbeiten gewöhnt und wissen oftmals nicht, dass es auch viel einfacher und sicherer geht.

Grundsätzlich braucht ein pH-Glassensor regelmäßige Pflege, damit er zuverlässige Werte liefern kann. Daran ändert auch die beste Verstärkertechnik nichts. Je besser ein solcher Sensor gepflegt wird, desto länger ist seine Standzeit und umso genauer sind die ermittelten pH-Werte. Dies wird bei den meisten Labormessungen sehr deutlich. Im Labor wird der Sensor nur kurz in das Messmedium eingetaucht, der Wert aufgenommen, der Sensor abgespült und danach entweder in destilliertem Wasser oder KCl-Lösung bis zum nächsten Einsatz aufbewahrt. Es werden hier Sensorstandzeiten erzielt, von denen man in harten Prozessanwendungen nur träumen kann.

Denn der Sensor ist bei vollem Prozessdruck zum Teil hohen Temperaturen ausgesetzt und während der gesamten Zeit im Medium eingetaucht. Hier herrschen also ganz andere Voraussetzungen vor als im Labor. Eine manuelle Reinigung des Sensors ist im Prozess auch nur alle paar Tage möglich, da bei der Fülle an Messstellen die Wartungskapazitäten oft nicht vorhanden sind. Genau hier beginnen die meisten Probleme der industriellen pH-Messung. Die häufigsten Messfehler von pH-Glassensoren werden durch die Verschmutzung des Sensors hervorgerufen. In vielen Prozessen bilden sich am Sensor Beläge, die nach wenigen Tagen nur noch mit hochkonzentrierten Reinigungsmitteln, oftmals mittels starker Säuren, aufgelöst werden können. Damit diese chemischen Reinigungsmittel ihre Wirkung voll entfalten können, bedarf es einer längeren Einwirkzeit. Bedingt durch diese Tatsache benötigt man bei der manuellen Wartung einer pH-Messstelle relativ viel Zeit. Zudem ist sie für den Bediener nicht ganz ungefährlich, da er mit aggressiven Reinigungsmitteln umgehen muss. Im Allgemeinen gehört dies also nicht zu den bevorzugten Aufgaben des Wartungspersonals. Das wiederum hat zur Folge, dass angesetzte Wartungen nicht oder nicht ausreichend ausgeführt werden und das Messsignal dadurch nicht mehr zuverlässig ist. Es entsteht ein Teufelskreis. In der Praxis haben viele Anlagenbetreiber kapituliert und leben mit dieser Problematik, ohne zu wissen, dass es eine einfache und bezahlbare Lösung gibt.

Durch den Einsatz einer automatisierten Wechselarmatur mit Reinigungssteuerung lässt sich der zuvor beschriebene Teufelskreis leicht durchbrechen. Das Herzstück eines solchen Messsystems ist die Wechselarmatur. Richtig ausgewählt und für die jeweiligen Prozessbedingungen konfiguriert, arbeitet sie über Jahre hinweg wartungsfrei. Man möchte ja nicht die Wartungstätigkeit, die man bei einer manuellen Messstelle einspart, direkt wieder in die Armatur investieren. Die Armaturenfamilie Extract bietet sich hier für nahezu alle Anwendungen an. Ausgeführt mit einer sehr robusten PTFE-Prozessdichtung, extrem kurzen Hubbewegungen trotz großer Eintauchtiefen und wartungsfreien Antrieben, bilden diese Armaturen die Grundlage einer zuverlässigen Messstelle. Die patentgeschützte Spülkammer der Extract-Produktreihe hat eine sehr gute Reinigungswirkung am Glassensor und ist damit Garant für die best-mögliche Pflege der empfindlichen Sensoren. Genau auf die Armaturen angepasst, ist die Exmatic460 die perfekte Spülsteuerung. Verbunden werden Steuerung und Armatur mittels eines Multischlauchs. Die Installation erfolgt durch größen- und farbkodierte Schlauchanschlüsse einfach und schnell. Das Ablaufprogramm in der Steuerung ist bereits vorinstalliert und muss nur noch für die je-weiligen Einsatzbedingungen parametriert werden. Dabei wird der Bediener schrittweise durch das Programm geführt.

Doch wie verbessert eine solche Wechselarmatur mit Spülsteuerung die Messwertverfügbarkeit und Standzeit der Sensoren, bei gleichzeitiger Reduzierung der manuellen Wartung? Die Frequenz und Regelmäßigkeit der Spülung des Sensors durch die Automatisierung und die dadurch erzielte Pflege sind der Schlüssel. Die Spülsteuerung ist speziell für die Reinigungsaufgabe entwickelt und an die unterschiedlichen Prozessanforderungen angepasst. Durch die regelmäßige Spülung des Sensors mit Wasser und Reinigungsmittel können sich am Sensor fast keine Beläge oder Verschmutzungen bilden. Die Spülung erfolgt in vielen Applikationen alle zwei Stunden. Die leichten Beläge, die sich während des Messintervalls bilden, werden einfach abgespült. Lange Reaktionszeiten für chemische Reinigungsmittel sind zumeist nicht mehr notwendig, da der Sensor dem Medium, ähnlich wie bei einer Labormessung, wieder sauber für die nächste Messaufgabe zugeführt wird. Durch die volle Automatisierung erfolgt die Reinigung in einer Regelmäßigkeit, die kein Wartungspersonal erreichen kann. Die Zeitabstände, in denen ein so gepflegter pH-Sensor justiert werden muss, verlängern sich gegenüber einer manuellen Messstelle signifikant. Ebenso verhält es sich mit den Standzeiten der Sensoren. Bedingt durch die viel geringere manuelle Wartungs-tätigkeit und die längeren Standzeiten der Sensoren, ist in den meisten Einsatzfällen ein „Return of Invest“ in wenigen Monaten realisiert. Damit man seine pH-Messstelle nicht vollkommen vergisst, werden von der Steuerung die jeweilige Betriebsposition, Messen oder Service sowie mögliche Fehler direkt an ein übergeordnetes Prozessleitsystem gemeldet. Der Betreiber hat somit stets den vollen Überblick über seine Messstelle. Selbstverständlich wird der Messwert während des Reinigungsvorgangs eingefroren, um die laufende Prozesssteuerung nicht zu beeinflussen. Insgesamt handelt es sich bei der Lösung um ein robustes, einfach zu bedienendes System, das nahezu wartungsfrei über sehr lange Zeiträume arbeitet.

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Geschäftsführer

Exner Process Equipment