确定过程介质的化学吸入容量的测量点中的方法和测量点

技术领域

本发明涉及一种用于确定测量点中的过程介质的化学吸入容量的方法、一种用于确定过程介质的消毒剂需求的方法以及一种用于确定过程介质的化学吸入容量的测量点。

背景技术

在分析测量技术中，尤其是在水管理和环境分析领域，以及在工业中，例如在食品技术、生物技术和制药中，以及在各种实验室应用中，被测物，诸如气体或液体测量介质中的诸如离子或溶解气体的分析物的pH值、电导率或浓度是至关重要的。这些被测物可以例如通过分析测量设备，尤其是电化学传感器，诸如电位、电流、伏安或库仑传感器，或者电导率传感器来检测和/或监测。

在水管理领域，尤其是在饮用水、船舶压载水、游泳池水的监测中，使用所谓的消毒传感器，其适用于测量不同的参数，例如氯、二氧化氯、溴、过氧化氢等。当必须监测相应物质的含量以确保过程系统的抗菌状态时，使用这种传感器。

消毒传感器还显示出测量值对传感器膜流入量的依赖性。因此，为了可靠的测量结果，了解流入量并能够对其进行精确设定非常重要。

消毒传感器通常是测量点的一部分，甚至是控制环路的一部分。测量点可以设计成例如流动配件或拧入式喷嘴。流动配件优于拧入式喷嘴，因为传感器膜处的流量可以用它们来设定。

迄今为止，消毒传感器已经被调节到消毒介质的特定浓度，以便实现均匀消毒。

然而，这种类型的控制没有考虑到过程介质中使用的消毒介质的消耗速率。消耗速率被理解为指消毒介质在过程介质中消耗或耗用的速度。在消毒介质的常规调节的情况下，可能因此导致消毒剂过量，这导致消毒剂的额外成本。

在酸和碱的配量中，介质通常具有缓冲容量。在本文中，缓冲容量被理解为是指在没有pH值的任何显著变化的情况下，可以被介质吸收的酸或碱的量。迄今为止，在不移除传感器的情况下利用过程中安装的测量点确定过程介质的缓冲容量还不为人所知。

在络合滴定中，诸如例如硬度确定，确定有色络合物的不同配方。确定直到颜色变化时的介质的吸入容量。到目前为止，还不知道在不移除传感器的情况下利用安装在过程中的测量点来确定过程介质的吸入容量。

发明内容

因此，本发明的目的是确定过程介质的化学吸入容量。

该目的通过用于确定测量点中的过程介质的化学吸入容量的方法来实现。

根据本发明的方法至少包括以下步骤：

-提供过程介质流过的测量点和分析测量设备，其中测量点具有入口阀、出口阀、分析容器、配量容器和泵，

其中，入口阀连接到用于馈送过程介质的第一入口、用于馈送分析物的第二入口、分析容器和配量容器，

其中，出口阀连接到疏放管、分析容器和配量容器，

其中，入口阀、分析容器、配量容器和出口阀彼此连接使得可以在测量点中实现流动回路，

其中，泵被布置成使得它适合于产生流动回路，

其中，分析测量设备被布置在分析容器中并与过程介质接触，

-闭合出口阀，以便没有过程介质通过出口阀排放到出口。

-闭合入口阀，使得没有额外的过程介质从第一入口馈送到测量点，并且预定体积的过程介质位于测量点中，

-通过入口阀从第二入口将预定体积的分析物馈送到测量点，

-通过泵循环分析物和过程介质，使得产生流动回路，并且分析物过程介质混合物流入分析测量设备，

其中，分析物过程介质混合物的预定流速由泵设定，

-使用分析测量设备检测测量值，

-将测量值与极限值进行比较，

-如果测量值没有超过极限值，重复馈送、循环、检测和比较的步骤，直到测量值超过极限值，其中所馈送的预定体积被相加形成分析物的总体积，

-基于锁馈送的分析物的总体积确定过程介质的化学吸入容量。

根据本发明的用于确定消毒剂的过程介质的化学吸入容量的方法优化了消毒介质的耗用和消毒效果。

根据本发明的一个实施例，极限值是消毒剂含量，分析测量装置是消毒传感器。

根据本发明的一个实施例，极限值是消毒剂的消耗速率，并且检测测量值的步骤包括检测具有第一测量值和第二测量值的一对测量值。

根据本发明的一个实施例，在第一测量值与第二测量值的检测之间存在时间间隔，优选地小于10分钟，由于优选地小于1分钟。

在本发明的一个实施例中，馈送、循环和检测第一测量值的步骤同时发生或者在小于1分钟，尤其优选地小于10秒的时间间隔内发生。

通过用于确定过程介质的消毒剂需求的方法进一步实现了根据本发明的目的。

根据本发明的方法包括以下步骤：

-根据本发明的用于确定测量点中的过程介质的化学吸入容量的方法，确定测量点中的过程介质的化学吸入容量，

-根据所馈送的消毒剂体积与过程介质的总体积之和或根据过程介质的体积流量计算消毒剂需求，

-当过程介质从第一入口通过测量点流向疏放管时，从第二入口通过入口阀将计算量的消毒剂馈送到测量点中。

根据本发明的目的还通过用于确定过程介质的化学吸入容量的测量点来实现。

根据本发明的测量点包括：

入口阀、出口阀、分析容器、配量容器和具有可调节递送速率的泵，

其中入口阀连接到用于馈送过程介质的第一入口、用于馈送分析物的第二入口、分析容器和配量容器，

其中出口阀连接到疏放管、分析容器和配量容器，

其中入口阀、分析容器、配量容器和出口阀彼此连接使得可以在测量点中实现流动回路，

其中泵被布置成使得它适合于产生流动回路，

其中分析测量设备布置在分析容器中使得流动回路能够流入分析测量设备。

根据本发明的一个实施例，测量点还包括旁路通道，旁路通道连接第一入口和疏放管以便将过程介质的一部分绕过分析容器和配量容器从第一入口引导到达疏放管，其中泵的第一驱动装置布置在旁路通道中，泵的第二驱动装置布置在流动回路中，其中第一驱动装置适于驱动第二驱动装置。

根据本发明的一个实施例，入口阀被配置为多路阀。

根据本发明的一个实施例，分析测量设备是电化学氯传感器和/或电化学二氧化氯传感器和/或溴传感器和/或pH传感器和/或电导率传感器和/或溶解氧传感器。

附图说明

基于附图的以下描述，更详细地解释本发明。示出了以下内容：

图1：根据本发明的测量点的示意图；

图2：具有旁路通道的图1的测量点的实施例的示意图；以及

图3：消毒剂消耗的示意图。

具体实施例

图1示出了根据本发明的测量点1的示意图。根据一个实施例，测量点1是流通测量点。测量点1包括入口阀10、出口阀11、分析容器12、配量容器13和泵14。分析测量设备2被布置在分析容器12中。

入口阀10连接到用于馈送过程介质的第一入口3、用于馈送分析物的第二入口5、分析容器12和配量容器13。

出口阀11连接到疏放管4、分析容器12和配量容器13。入口阀10优选地被配置成多路阀，例如四通阀。在一个实施例中，入口阀10可以被设计成使得入口阀10的四条路径以空间分离的方式布置。

入口阀10、分析容器12、配量容器13和出口阀11彼此连接使得在测量点1中可以实现流动回路S。泵14被布置成使得它适合于产生流动回路。在图1中，泵14被布置在入口阀10与配量容器13之间。然而，泵14也可以被布置在流动回路中的其他点。泵14具有可调节的递送速率。分析测量设备2被布置在分析容器12中，使得流动回路S可以流入分析测量设备2。

分析测量设备2例如是氯传感器和/或二氧化氯传感器和/或溴传感器和/或pH传感器和/或电导率传感器和/或溶解氧传感器。

图2示出了具有所谓旁路通道6的测量点1的第二实施例。旁路通道6连接第一入口3和疏放管4以便将过程介质从第一入口3引导到疏放管4。旁路通道6使得过程介质的一部分能够绕过分析容器12和配量容器13而从第一入口3直接被引导到疏放管4。泵14的第一驱动装置15被布置在旁路通道6中，泵的第二驱动装置16被布置在流动回路S中。第一驱动装置15和第二驱动装置16例如是桨轮或涡轮类型。第一驱动装置15适于驱动第二驱动装置16。例如，第一驱动装置15经由驱动轴连接到第二驱动装置16。传动装置，例如变速器，也可以被布置在第一驱动装置15与第二驱动装置16之间，以便实现两个驱动装置15、16的不同转速。

图2进一步示出了布置在入口阀10与分析容器12之间的流量计7。流量计7当然可以被布置在流动回路S中的其他位置。流量计7能够测量流速。当然，流量计7也可以用在图1或图3所描绘的测量点1中(这里未示出)。替代地或附加地，泵14可用于测量流速。

图3示出了溶解在测量点1中封闭的过程介质中的消毒剂浓度的示意性曲线。换句话说，描绘了消毒剂消耗的曲线。在时间点T1-T3，消毒剂通过第二入口5以各种浓度被引入测量点1。在这种情况下，封闭在测量点1中的过程介质未达到饱和，因为消毒剂在每次引入后几乎完全分解或已经转化。在饱和的情况下，浓度不再降低；相反，它实际上保持在一个恒定的水平，与时间无关。封闭在测量点中的过程介质的饱和对应于过程介质的消毒剂的最大吸入容量。换句话说，斜率等于零的消耗曲线对应于消毒剂的最大吸入容量。消毒剂的进一步添加将导致消毒剂浓度的进一步增加，并意味着过程介质的过饱和，这在原则上是应该避免的。

在下文中，描述了一种用于确定测量点的过程介质的化学吸入容量的方法。

在第一步骤中，提供上面参照图1描述的测量点1。

设置测量点1使得过程介质流过测量点1。换句话说，测量点1正在操作。过程介质因此从第一入口3通过测量点1流到疏放管4。换句话说，测量点1在这里处于测量模式，以便测量过程介质的参数。

过程介质从第一入口3通过分析容器12被引导至出口4。在这种情况下，切换入口阀10使得入口阀10与第一入口3和分析容器12连通，并且切换出口阀11使得出口阀11仅与分析容器12和出口4连通。

在下一步骤中，闭合出口阀11，使得没有过程介质通过出口阀11排放到疏放管4。因此，可以执行用于确定过程介质的化学物质吸入容量的容量确定操作。

然后闭合入口阀10，使得没有额外的过程介质从第一入口3馈送到测量点1。这意味着预定量的过程介质位于入口阀10与出口阀11之间。

闭合出口阀11的步骤也可以在闭合入口阀10的步骤之后执行，使得小于测量点可接收的过程介质的最大量的预定量被包含或封闭在测量点中。

可选地，在闭合出口阀11和闭合入口阀10的步骤之前，可以执行使用分析测量设备2测量过程介质的步骤和使用流量计7测量过程介质的流速的步骤。

图2在时间点T1示出了以下示例性步骤，即通过入口阀10的第二入口5将预定体积的消毒剂馈送到测量点1。当然，一般来说，代替消毒剂，可以馈送分析物，关于该分析物可以确定封闭在测量点中的过程介质的化学吸入容量。因此，例如，可以关于过程介质确定pH缓冲容量、沉淀剂剂量、络合剂剂量或消毒剂吸入容量。

使用的消毒剂是，例如，二氧化氯、游离氯、游离溴、过氧化氢、过乙酸或臭氧。

接下来，消毒剂或分析物与过程介质通过泵14循环，即混合，从而产生流动回路S，并且消毒剂过程介质混合物或分析物过程介质混合物流入分析测量设备2。这里，预定流速由泵14设定。当在下文中以示例的方式提及消毒剂过程介质混合物时，与消毒剂以外的其他分析物的混合物，即一般来说分析物过程介质混合物，当然也是可以理解的。

消毒剂过程介质混合物的预定流速优选地被设定为使得消毒剂过程介质混合物的流速对应于由流量计测量的过程介质的流速。因此，准确的校准是可能的，因为在消毒操作过程中也考虑了分析测量设备2的操作条件，即测量操作的精确流速。

如图1中箭头所示，流动回路S从分析容器12经由入口阀10、经由泵14、经由配量容器13、经由出口阀11顺时针延伸至分析容器12。因此，在测量操作中，流动回路S具有与过程介质相同的流动方向。过程介质有利地以相同的方式流入分析测量设备2。入口阀10和出口阀11打开使得分析容器12和配量容器13以流体连通的方式彼此连通。

在下一步骤中，分析测量设备2检测测量值。测量值是例如消毒剂含量、过程介质的pH，或者表征沉淀剂剂量或络合剂剂量的测量值。

在一个变型中，测量值的检测包括检测具有第一测量值和第二测量值的一对测量值。

优选地，在检测第一测量值与第二测量值的步骤之间存在时间间隔。该时间间隔优选小于10分钟，尤其优选小于1分钟。在每种情况下，时间间隔都超过1秒。

馈送、循环和检测第一测量值的步骤优选同时进行，或者在小于1分钟，特别优选小于30秒的时间间隔内进行。接近馈送步骤时间确定第一测量值和接近确定第一测量值的时间确定第二测量值能够快速确定消毒剂的消耗速率。

然后将检测到的测量值与极限值进行比较。取决于分析物和分析测量设备，可以建立特定的极限值。在用于过程介质的消毒测量的分析测量设备中，极限值例如是过程介质中消毒剂的饱和度。极限值例如是过程介质的消毒剂的消耗速率，例如为零的消耗速率。在分析测量设备作为pH传感器的情况下，极限值例如是预定的pH，例如pH＝7。

如果测量值没有超过/低于特定的预定极限值，则重复上述步骤，即：

-将预定体积的分析物馈送到测量点1内；

-循环分析物和过程介质，

-检测测量值或至少一个另外的测量值，

-将测量值或另一测量值与极限值进行比较。

在每次重复时，将馈送到测量点1的体积的预定体积相加，形成馈送的分析物的总体积。

如果在多次重复后，测量值达到或超过/低于极限值，则不再重复这些步骤。

接下来，基于馈送的分析物的总体积，确定封闭在测量点中的过程介质的化学吸入容量。

在分析物是消毒剂的实施例中，基于第一测量值和第二测量值来确定消毒剂的消耗速率。

消耗速率提供了关于位于测量点1中的过程介质的消毒状态的信息。然后，消毒剂的消耗速率可用于确定过程介质的消毒剂需求。为此目的，如上文所描述，确定消毒剂的消耗速率。

在该实施例中，重复将预定体积的消毒剂馈送到测量点1中、通过泵14循环消毒剂、检测第一测量值、检测第二测量值以及将测量值与极限值进行比较的步骤，直到消毒剂的消耗速率等于零。这里，与极限值的比较意味着如果消毒剂的消耗速率不为零，则极限值尚未达到。

图3示出了其中消毒剂在时间点T2和T3被重复地馈送到测量点1的示例。

在本文中，等于“零”的消耗速率被理解为意味着第一测量值与第二测量值之间的测量值差可以忽略。例如，当过程介质完全“无菌”并且消毒剂没有分解时，就是这种情况。因此不需要更多剂量的消毒剂，并且可以省去额外的消毒剂。

接下来，可以基于馈送的消毒剂体积与过程介质的总体积的总和来计算消毒剂需求。这得到必需的消毒剂体积，以便对一定体积的过程介质，例如游泳池进行消毒。替代地，可以计算针对流过测量点的过程介质的体积流量的消毒剂需求，以便例如使饮用水管线富集消毒剂。

基于消毒剂需求，流经测量点1的过程介质然后可以被最佳地消毒，即耗用最少的消毒剂。

为此目的，必须首先确定消毒剂需求，如上文所描述。

然后打开入口阀10和出口阀11，使得过程介质流过测量点1。

接下来，通过流量计7测量流过测量点1的过程介质的体积流量。

在进一步的步骤中，根据先前确定的消毒剂需求和先前确定的体积流量，通过入口阀10的第二入口5添加预定体积的消毒剂。因此，向流过测量点1的过程介质供应最佳量的消毒剂。这最小化了消毒剂的耗用，因此优化了对过程介质的消毒。例如，可以将最小体积的消毒剂添加到具有一定体积流量的饮用水供应管线中。

替代地，为了确定必需的消毒剂体积，可以将所确定的消毒剂需求转换为例如在游泳池中的过程介质的总体积。消毒系统的使用者可以将该体积的消毒剂供应给游泳池。

图2示出了参照图1描述的校准方法的变型。在这种情况下，在循环校准介质过程介质混合物的步骤中，泵14的第一驱动装置15由泵14的第二驱动装置16驱动。这里，通过设定彼此机械连接的第一驱动装置15和第二驱动装置16的传动比来设定流动回路S中校准介质的流速。在该变型中，流量计7用于检查流动回路S中的流速。