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ifm 适用于相位检测和CIP系统的电导率传感器 - 全新方法

ifm 适用于相位检测和CIP系统的电导率传感器 - 全新方法

电导率传感器

适用于相位检测和CIP系统的电导率传感器 - 全新方法

ifm LDL系列电导率传感器介绍

减小因基于时间的清洗带来的不准确性。

通过在各个设备或过程环节进行测量,可以核实产品并确认是否正确完成了清洗或冲洗过程。由于消除了定时过程控制,因此可确保仅根据需要来运行清洗和冲洗循环

在配方更改和清洗循环期间,可通过反馈信息获得更高的安全系数。

如果没有测量CIP系统化学品浓度的方法,则需使用纯粹的定时方法。这需要整个系统设置为正确的化学品浓度,且冲洗循环运行了足够长的时间。

为了确保全面清洗,循环时间通常应用了一定的安全系数。

由于循环时间很可能比所需的时间更长,因此需要消耗更多能源来泵送和加热流体,并在整个循环中使用更多资源(清洗剂、水等)。

采用灵活的测量点,提升过程性能。

通过使用ifm的高性价比仪器,可以实施多点测量,从而抵消人力成本。更多的测量点还可提升将过程分段的能力,实现精细的过程控制。这些额外测量点可提供相关的必要信息,帮助缩短循环时间、减少水/化学品的使用量以及降低能耗。

紧凑、高质量的传感器设计可防止失效和意外停机。

LDL系列产品采用防护等级达IP68/IP69K的一体式变送器,可减少失效问题。这些变送器采用一体式不锈钢外壳以及机加工的PEEK测量端部,没有接线盒或电线夹,不会在安装于冲洗环境时形成额外的进水点。

即插即用,简化安装和调试过程。

市面上的许多电导率传感器大而臃肿,或者探头与估算单元相分离,需要在现场配对或校准。LDL系列外形紧凑,可轻松安装在小型系统/滑橇中,并减轻对管道系统的机械应力。标准的4针M12电气连接器可消除与端子盒接线的需要,并且由于LDL是一体式变送器,无需进行现场校准,几乎做到即插即用。

利用传感器序列号,可从我们的网站免费下载工厂校准证书。

应用

CIP(原位清洗)

为了保持竞争力,在不牺牲产品安全性和质量的前提下尽可能减少生产停机时间至关重要。

监测清洗夜的浓度以及生产线化学剂冲洗的完成情况。

CIP(原位清洗)

相移/产品核实

电导率检测不受透明度影响,可以用于某些浊度检测不适用的应用,并可检测冲洗水、碱性或酸性CIP清洗液以及产品间的界面。该检测的唯一要求是介质的电导率间存在可测量的差异。

CIP系统中使用的介质在电导率方面具有可重复的差异。

相移/产品核实

泄漏检测

热交换器使用一种流体来加热或冷却另一种流体,而布置在出口或冷凝器热井中的电导率传感器可以轻松检测泄漏。

这也可确保流体不会混合,从而改善加热/冷却过程的效率和质量。

泄漏检测

水质

来自湖泊、河流或水龙头的原水通常包含可能导致工业厂房设备(尤其是热交换器、冷却塔和锅炉)结垢或腐蚀的污染物。由于电导率是一种衡量总离子浓度的方式,因此非常适合监测脱盐装置的性能。 确保过程从正确的水质开始,并确定其是否可在工厂或过程的其他环节再利用。 若最终的冲洗水可在下一循环的预冲洗中再利用,则可减少总体耗水量。

水质

盐度

利用电导率,可以轻松监测水中的盐(NaCl)的浓度。 仅5克盐即可导致电导率发生可测量的差异。监测饮用水淡化装置的溶解离子固体。

监测盐水浓度,以提高水的冷却功率(降低凝固点)并确保用于各类食品的盐水溶液的高品质。

盐度

技术

电导率衡量的是物质导电的能力。它受介质中自由离子(盐、酸、碱)的数量以及介质温度的影响:自由离子越多,电导率就越高。电导率传感器通常包括2个与介质接触的金属板(即电极)。若这2个电极浸没在导电液体中并向其施加电压,则会形成电流

带正电荷的离子(阳离子)向带负电荷的电极移动,带负电荷的离子(阴离子)向带正电荷的电极移动。介质中的自由离子越多,介质的电导率就越高,电流就越大。

电导率的SI单位为西门子每米(S/m)。下图显示的是某些常用介质的电导率值。

有2种方法可以测量电导率:电导测量方法和电感测量方法。方法的选择取决于介质的电导率、液体的耐腐蚀性以及悬浮固体含量。

image.png

电导率(µS/cm)

超纯水

纯水

生活用水

饮用水

啤酒

牛奶

果汁

磷酸 (1%)

氢氧化钠 (1 %)

硫酸 (1%)

盐酸 (1%)

氢氧化钠 (5 %)

电导式电导率传感器 (LDL1xx)

ifm的电导式电导率传感器与其他测量电导率的传感器相同,也带有2个金属电极。但我们传感器在设计上的不同之处在于传感器外壳和金属管用作第一电极,而传感器的金属端部作为第二电极。

电压施加在传感器端部与外壳过程连接之间,并相应测量电流。

LDL100的测量原理

电感式电导率传感器 (LDL2xx)

电感式电导率传感器包含2个金属线圈,它们使用芯线缠绕并封闭在塑料壳体中(ifm产品使用PEEK材质)。第一个线圈(发射器线圈)在液体中产生电压。根据介质电导率不同,这会产生交流电。交流电在第二个线圈(接收器线圈)产生与介质电导率成正比的交变电磁场。

电感式电导率测量有以下多个优势:

采用PEEK端部,耐腐蚀性高

只要测量通道不堵塞,就对介质中的固体不敏感

不受高电导率介质的影响

测量通道LDL2xx

温度影响

介质的电导率尤其受温度影响 - 每°C造成的影响约为1 - 5%。所有电导率传感器都有内置温度测量功能,可补偿介质温度变化的影响。

LDL200(左)和LDL100(右)中温度传感器的位置

LDL传感器 - 其他特点

水分可渗入接线盒和电缆密封套。这通常是安装在潮湿区域的传感器的弱点。LDL系列采用一体式IP68 / IP69K变送器,从而可以减少失效的可能。该传感器带有封闭式的不锈钢外壳、PEEK探头,且无需使用电缆接线盒或电缆密封套。

所有LDL电导率传感器都带有出厂证书,并开箱即用。利用传感器序列号,可从我们的网站免费下载工厂校准证书。

得益于IO-Link技术,这些传感器也可在现场使用校准增益(CGA)参数和标准或参考溶液来校准。

LDL系列采用封闭式外壳和符合行业标准的M12连接件。

采用电缆密封套,允许严苛环境下的水分渗入。

IO-Link益处

借助IO-Link技术,LDL系列产品可以:

●通过一根芯线提供电导率和温度值

●无需调整量程即可实现高测量分辨率

●支持在线配方修改和设备调节

●提供当前设备状态

●提供工作小时数直方图

●提供用于存储电导率/温度最大值和最小值的内存

●自动更换设备

利用IO-Link技术,电导率的值在整个测量范围内具有相同的分辨率。这在使用电感式(环形)版本时尤为重要。CIP通常会使用高电导率的化学剂以及低电导率的冲洗水。因此,当使用模拟量输出时,信号范围较大,从而降低了测量电导率小幅变化的能力。这有可能导致未检测到冲洗水或产品中的残余化学剂。

image.png

产品选择器

LDL系列包括2个版本:

●LDL100测量范围为100µS/cm…15mS/cm。该传感器无法测量电导率高于15mS/cm的介质,但可用于区分处于其测量范围内的介质。

●LDL2xx测量范围为100µS/cm…1S/cm。

基于介质/电导率值进行选择

1.电导率 (µS/cm):2.超纯水,3.纯水,4.生活用水,5.饮用水,6.啤酒,7.牛奶,8.果汁,9.磷酸 (1 %),10.氢氧化钠 (1 %),11.硫酸 (1 %),12.盐酸 (1 %),13.氢氧化钠 (5 %)

基于应用进行选择

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安装条件

必须遵守一系列指南,才能实现正常运行。

安装

传感器最好安装在冲洗管上,这样才能确保监测到整个管道。若传感器安装在水平管道,则安装角度应为0度到最大45度,从而防止产生气泡和沉积。

对于LDL2xx,测量通道必须调整为与介质流动方向平行。传感器外壳上带有激光刻蚀的对准标记,并显示了正确的电缆方向。

标称管径/建议适配器

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应用案例

乳品行业中的CIP清洗

一家大型全球乳品公司(工厂遍布全球)曾面临液体分析系统方面的挑战,尤其是在CIP清洗方面。

●每年传感器的失效率达50% - 每个传感器的成本大约为€9000

●工厂停机时间成本 - 每小时最高达$90,000

该公司于是采用了ifm的LDL200。与双传感器配置不同(1个用于测量低电导率冲洗水,1个用于测量高电导率清洗剂),LDL200作为单个传感器即可测量所有流体的电导率。

●初始成本更低

●所需的安装空间更小

●维护和培训要求更低

●没有分辨率限制,准确度不受影响

●为了确保工厂生产出的是高质量的产品,必须核实是否进行了正确的CIP清洗和冲洗。

冷却水的盐度

一家大型加工厂正在寻求可实现其冷却水箱自动化的解决方案。其冷却水箱中包含饱和盐溶液。通过使用这种盐溶液可以比标准水实现更大程度的冷却水温降低,然而由于冷却水直接与食品接触,因此他们需要保证安全。

他们先前采用的解决方案是定期由人工读取各个冷却水箱的盐度计的读数,并视需要调整盐浓度。这种操作非常耗费人力,因为工厂分散布置了多个水箱,工人需要针对其所要冷却的不同类型的肉类包装食品进行不同的趋势监测。盐度的调节也由人工完成,这会受员工操作时是否严格遵守相应的流程的影响。

若发生测量错误或浓度过低,则最严重的影响会是冷却水箱和系统凝固。这将导致生产线停产,需要等待水箱解冻数小时后才能重启生产。受影响较小但仍重要的方面则是产品质量。盐溶液还用于调节特定产品的口味,而浓度波动将导致口味的差异。另外,使用过多的盐也是一种资源浪费,并最终造成产品堆积,从而堵塞系统。

审核编辑(
王静
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