DE2707611B2 - Verfahren zum Überwachen von Leitfähigkeitsdifferenz von Rohwasser und Brauchwasser in Wasseraufbewahrungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen der Leitfähigkeitsdifferenz von Rohwasser und Brauchwasser in Wasseraufbewahrungsanlagen und insbesondere kleinster Leitfähigkeitsdifferenzen, um den Beladungszustand von Austauscherharzen bei Basenaustauschern automatisch zu überwachen.

Es ist bekannt (Testomat-Geräl der Gebr. Heyl KG), die automatische Überwachung, z. B. der Qualität von Brauchwasser, durch Titration und nachfolgende chemische Reaktion mit photoeluktrischv-r Abfrage durchzuführen. Hierbei besteht die Gefahr einer Verschmutzung der Meßkammer, so daß die Ino.otormenge nicht überwacht werden kann. Der gesamte Meßvorgang unterliegt mechanischem Verschleiß, und beim Ausfall der Lichtquelle, z. B. Durchbrennen des Glühfadens, treten Fehlmessungen auf. Durch ständigen Wasserdurchfluß und Indikatorverbrauch ergeben sich verhältnismäßig hohe Betriebskosten, so daß diese bekannte chemische Kontrolle der Weichwasserqualität den Anforderungen der Praxis nicht in vollem Umfang genügt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die Leitfähigkeit von Wasser durch Brückenschaltung überwacht, wobei zwei Meßzellen erforderlich sind, wodurch Meßfehler unvermeidlich sind. Bei Gleichheit der Meßergebnisse wird ein Schaltimpuls erzeugt.

Man hat auch die Überwachung von flüssigen Medien durch Volumenänderung eines Austauschharzes vorgeschlagen, z. B. das »Sensatrol-Gerät« der Aulotrol Corporation, Milwaukee, Wis.. USA. Hierbei treten Probleme auf hinsichtlich des für die Messung notwendigen Vakuums und Druckes, welche Werte sich z. B. bei Temperaturänderungen der überwachten Flüssigkeit ändern, so daß keine genauen Meßergebnisse erreicht werden können.

Die DE-PS 4 38 790 beschreibt eine Anordnung zur Messung von Elektrolytwiderständen mit Hilfe einer Brückenschaltung, in der die Differenz zweier aus den zu prüfenden Elektrolyten gebildeler verschieden großer Widerstände zwecks Eliminierung des Einflusses von Kapazität und Polarisation gemessen wird. Diese Anordnung ist nicht für derbe Behandlung geeignet, wie bei technischen Untersuchungen zur Prüfung von Kcsselspeiscwasser. Bei diesem bekannten Verfahren wird dieselbe Flüssigkeit zweimal bei verschiedener Länge der Flüssigkeitssäule gemessen, was ebenso wie die hier beschriebene Verwendung von Wechselstrommeßgeräten nur für Laboraloriumszwecke geeignet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Differenz der Leitfälligkeit von Rohwasser und Brauchwasser in Wasseraufbereitungsanlagen unter Vermeidung von Meßfehlern betriebsmäßig völlig selbsttätig zu überwachen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Leitfähigkeit der

ίο beiden Flüssigkeiten nacheinander in einer gemeinsamen Meßzelle gemessen und ihre Differenz durch Speicherung der Meßwerte gebildet wird, worauf die Differenz mit einem vorgewählten Grenzwert verglichen wird.

Hierbei ist nur eine einzige Meßzelle erforderlich und ein etwaiger Meßfehler der Meßzelle geht daher nicht auf die Genauigkeit der Differenzbildung ein, so daß mit einer einfachen Meßzelle bekannter Bauweise eine hohe Genauigkeit der Meßergebnisse erreicht wird.

Um schwankende Eingangsbedingungen auszugleichen, empfiehlt es sich_T den Leitfähigkeitswert einer Flüssigkeit als Bezugsgröße auf einen Wert von 100 Prozent zu regeln.
Vorzugsweise wird die Messung der Leitfähigkeits-

werte in einstellbaren Zeitintervallen durchgeführt. Von den auf diese Weise erhaltenen Meßergebnissen wird dann die Differenz gebildet. Die sich ergebende Differenz wird mit einem vorgewählten Grenzwert verglichen. Für beide Messungen kann der gleiche Meßkanal benutzt werden, wodurch in einfacher Weise eine Selbstüberwachung der Meßzelle erreicht wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sollen anhand der Zeichnungen erläutert werden, in denen verschiedene Schaltbilder einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt sind.
Es zeigt

Fig. I ein Gesamtschaltbild einer solchen Einrichtung und

F i g. 2,3 und 4 Einzelheiten dieser Schaltung.

Beim Einschalten der Einrichtung werden über die Setzschalter 1, 2 das Programmregister 3, 4, 5, 6, die Teiler 7, 8, 9, 10, die Zähler 21, 22, 23, 23 und das Flip-Flop 28 gesetzt. Dadurch befinden sich die Teiler,

■»5 die Zähler und die (^-Ausgänge des Programmregisters sowie des Flip-Flops im Zustand »logisch L« (Low).

Über das Flip-Flop 6 des Programmregisters werden die (^-Ausgänge der Teiler 29 und 30 sowie die Zähler 31, 32 auf logisch »L« gesetzt und gesperrt. Außerdem wird die dreistellige Anzeige 33, 34, 35 ausgeblendet. Mittels der Schaltung 11, 12 und der Teiler 7, 8, 9, 10 werden aus der Netzfrequenz von 50-Hz-lmpulse von I see und 30 see gebildet. Die 30 sec-lmpulse werden über Gatter 40, 41 dem Programmregister 3, 4, 5, 6 zugeführt. 30 Sekunden nach dem Einschalten wird der (^-Ausgang des Flip-Flops 3 des Programmregisters auf logisch »/V« (High) geschaltet. Über den (^-Ausgang wird das Relais 36 angesteuert, das ein eingebautes Ventil steuert. Über dieses Ventil gelangt das Medium mit der hölicren Leitfähigkeit, z. B. Rohwasser, an die nicht gezeichnete Meß/eile, wobei die Leitfähigkeit des Mediums durch das l.eitfähigkeitsmeßgcrät 19 gemessen wird. Gleichzeitig wird in dieser Phase I des Programms eine Nachlaufsteuerung freigegeben, die

M das Leitfähigkeitsmeßgerät 19 so nachregelt, daß das Meßergebnis in dieser Phase immer 100 Prozent entspricht.

Dieses Mcßcrgcbnis gelangt auf den Spannungs-Fre-

quenzwandler 18. Mit Hilfe der Teiler 7, 8, der Galler 13, 14, 15,16, ί7 und 33 wird in den Phasen I und Il des Programms eine Torzeit gebildet, die nach Ablauf von 29 Sekunden der jeweiligen Phasen den Zähleingang eines vierstelligen Vor-Rückwärts-Zählers 21,22,23,24 für eine Sekunde freigibt. In der Phase I ist der Zähler als Vorwärtszähler geschaltet. Nach Ablauf einer Sekunde wird der Zähleirigang des Zählers wieder gesperrt.

Gleichzeitig wird das Programm auf Phase Il geschaltet, in der die Leitfähigkeit des anderen flüssigen Mediums mit der niedrigen Leitfähigkeit, z. B. Weichwasser, gemessen wird. Hierbei wird der (^-Ausgang des Flip-Flops 4 des Programmregisters auf logisch »f/« geschaltet. Das Meßergebnis aus der Phase I ist in dem vierstelligen Zähler 21 —24 gespeichert.

Während der Phase II wird das Relais 37 angesteuert, mit dem ein Ventil geschaltet wird, so daß das Medium mit der niedrigen Leitfähigkeit an die Meßzelle gelangt. Während der Phase II ist die Nachlaufsteuerung gesperrt.

Das Meßergebnis der Phase II gelangt eberfalls auf den Spannungsfrequenzwandler 18. Nach Ablauf von 29 Sekunden der Phase II wird wiederum der Zähleingang des Vor- und Rückwärtszählers 21 bis 24 für eine Sekunde freigegeben. In der Phase II arbeitet dieser Zähler als Rückwärtszähler. Während dieser einen Sekunde wird von dem gespeicherten Wen der ersten Messung der Wert der zweiten Messung subtrahiert und nach Ablauf einer Sekunde der Zähleingang wieder gesperrt.

Gleichzeitig wird das Programm in die Phase III geschaltet, indem der (^-Ausgang des Flip-Flops 5 des Programmregisters auf logisch »W« geschaltet wird. Während der Phase III wird die in den Zählern 21, 22,23 gespeicherte Differenz der beiden Meßwerte über die Vergleicher 25, 26, 27 mit einer vorgewählten Differenz verglichen. Diese Vorwahl wird über die Codierschalter 44, 45, 46 durchgeführt. Bei Gleichheil: oder bei Unterschreiten der eingestellten Differenz wird über das Gatter 39 ein Relais 38 angesteuert, mit dem ein Programm ausgelöst oder eine Meldung getätigt werden kann. Das Gatter 39 dient zur Verknüpfung des Programmschrittes III mit dem Ausgang des Vergleichers 27. Ist die gespeicherte Differenz größer als die vorgewählte Differenz, so wird da' Relais 38 nicht angesteuert. Nach Ablauf von 30 Sekunden wird das Programm in die Phase IV geschaltet.

Die Phase IV entspricht der Pausenzeit des Meßzyklus. Während dieser Phase wird über den Ausgang (?dcs Flip-Flops 6 des Programmregisters und die Gatter <*0, 41 der Eingang des Programmregisters gesperrt, so daß keine 30-Sckunden-lmpulse an den Eingang des Programmregisters mehr gelangen. Gleichzeitig werden über den Ausgang Q des Flip-Flops 6 des Programmregisters die Teiler 29, 30 und die Zähler 31, 32 freigegeben. Die 30-Sekunden-lmpulsc werden durch den Teiler 29 durch zwei geteilt, so daß 1 -Minute-Impulse entstehen. Diese 1-Minuten-Impulse gelangen auf den Eingang des zweistelligen Zählers 31, 32. Die Vorwahl der Pausenzeit wird mit Hilfe der Codierschalter 42, 43 bewirkt. Beim Erreichen der vorgewählten Zeit werden das Programmregistcr 3,4,4,6, die Teiler 7, 8,9,10, die Zähler 21, 22, 23, 24 und das Flip-Flop 28 auf die Ausgangsbedingungcn gesetzt. Über den ζ)-Ausgang des Flip-Flops 6 des Programmregisters und die Gatter 40, 41 wird der Eingang des Programmregisters wieder freigegeben. Über den ^-Ausgang des Flip-Flops 6 des Programmregisters werden die Teiler 29,30 und die Zähler 31,32 auf Null gesetzt und gesperrt.

Nach AblrfuT von 30 Sekunden gelangt ein Impuls an den Eingang des Programmregisters und ein neuer Meßzyklus beginnt.

Der Teiler 30 kann durch eine Steckverbindung innerhalb des Geräts zugeschaltet werden, wodurch die Pausenzeit verdoppelt wird.
Während der Phase IV wird außerdem die dreistellige

ίο Anzeige 33/59, 34/60, 35/61 über den (^-Ausgang des Flip-Flops 6 des Programmregisters eingeblendet. An der Anzeige kann nun die ermittelte Differenz abgelesen weiden.

Nach Ablauf der Pausenzeit wird die Anzeige wieder ausgeblendet.

Das Flip-Flop 28 dient zur Vermeidung von Fehlverhalten der Schaltung bei der Differenzbildung. Die Differenzbildung kann einen Fehler von ± 1 Digit aufweisen, so daß es bei einer Gleichheit beider Meßwerte vorkommen könnte, daß der vierstellige Zähler 21, 22, 23, 24 über die 2^hI 0000 hinaus weiterzählt. In diesem Falle würde dann z. B. die Zahl 9999 im Zähler stehenbleiben und zum Vergleich gebracht werden. Dem Vergleicher würde also eine Differenz von 99,9% vorgegeben, obwohl die tatsächliche Dif!crenz 00,0% beträgt. Da die vorgewählte Differenz aber in den meisten Fällen kleiner als 99,9% ist, würde das Gerät diesen Fehler nicht melden bzw. den notwendigen Programmstart nicht ausführen.

JO Dieses Fehlverhalten wird auf folgende Weise durch das Flip-Flop 23 verhindert. Wenn der Zähler über 0000 hinauszählt, entsteht an dem Überfagungsausgang des Zählers 24 ein Impuls, der das Flip-Flop 28 schaltet. Über den (^-Ausgang und das Gatter 17 wird der Zähleingang des vierstelligen Zählers gesperrt. Gleichzeitig werden die Ausgänge des Zählers auf die Zahl 0000 gesetzt. Bei dem anschließenden Vergleich wird festgestellt, daß der Wert gleich oder kleiner ist als der vorgewählte Wert, und es wird über das Relais _>ä zur Meldung gebracht bzw. es wird ein Programm gestartet.

Da beide Meßgrößen über einen einzigen Meßkanal

erfaßt werden, wird hierdurch sowie durch die beschriebene Beschallung eine Selbstüberwachung der Meßzelle mit ihrer Meßleitung erreicht. Bei einem Defekt der Meßzelle und/oder der Meßlritung würden beide Meßwerte gleich groß sein und es würde sich eine Differenz von 00,0% bilden.

Ein für die beschriebene Schaltung geeignetes Leitfähigkeitsmeßgerät isi in F i g. 2 schematisch dargestellt. Mit Hilfe eines Fensterdiskriminators 53 wird eine Istwertabweichung (Ausgangspannung des Verstärkers 49) von einer einmal festgelegten Sollwertspannunc erkannt.

Die Ausgänge des Fensterdiskriminators 53 steuern über die Transistoren 54, 56 bzw. 55, 57 ein Motorpotentiometci 58 so lange an, bis das Poientiometer die Verstärkung des Verstärkers 49 so eingestellt hat, daß dessen Ausgangsspannung wieder den Wert der Sollwertspannung ± einer ebenfalls am F'cnstcrdis-

fto kriminator einstellbaren Abweichung erreicht hat.

Die Inhibiteingängc des Fensterdiskriminators 53 werden über den (^Ausgang des Flip-Flops 3 des Programmregisters angesteuert, so daß sichergestellt ist, daß die Nachlaufsteuerung nur während der Phase I

f>5 des Programms arbeint.

Mit Hilfe dieser Nachlaufsteuerung wird erreicht, daß jede Änderung der Eingangsbedingungen ausgeregelt wird.

F ι p. 4 zeigt eine beispielsweise Schaltung einer An/eigeeinheit. die aus den Dekodern 33, 34, 35 und den I.HD-Anzeigen 59, W), hl besteht. Die BCD-Ausgänge der Zähler 21, 22, 23 gelangen auf die ringängc der Dekoder 33, 34, 35, die wiederum die An/eigen 59, 60,

β! steuern.

Über den »Blanking lnpiit«-l-ingiing der Dekoder 33, 34, 35 werden die Anzeigen 59, 60, 61 während der Phasen I, II, III des Programms ausgeblendet und während der Phase IV eingeblendet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überwachen der Leitfähigkeitsdifferenz von Rohwasser und Brauchwasser in Wasseraufbereit.ungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der beiden Flüssigkeiten nacheinander in einer gemeinsamen Meßzelle gemessen wird und ihre Differenz durch Speicherung der Meßwerte gebildet wird, worauf die Differenz mit einem vorgewählten Grenzwert verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich schwankender Eingangsbedingungen der Leitfähigkeitswert einer Flüssigkeit als Bezugsgröße auf einen Wert von 100 Prozent geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Leitfäh igkeitswerte in einstellbare.·« Zeitintervallen durchgeführt wird.