DE2355869C3 - Vorrichtung zum Feststellen von Beschädigungen an einer korrosionshindernden Auskleidung auf der Stahlwand eines Behälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feststellen von Beschädigungen an einer korrosionshindernden Auskleidung auf der Stahlvvand eines Behälters mit einer in die Behälterflüssigkeit ragenden Platinelektrode und einer zwischen Behälterwand und Elektrode angeschlossenen Meßeinrichtung.

Eine Vorrichtung dieser Art ist bekannt (DE-AS 16 48 474). Hierbei ist eine von außen angelegte Gleichspannung zur Stromkompensation der von der Platinelektrode erzeugten Spannung vorgesehen, so daß bei defekter Innenauskleidung ein Depolarisaiionsstrom fließt, der zur Schadenmeldung und Alarmierung ausgenutzt wird. Die hier vorgesehene zusätzliche Gleichspannungsquelle ist nachteilig. Die Zuverlässigkeit der Überwachung hängt weiigehendst von dieser äußeren Spannungsquelle ao und es müssen daher zusätzliche Vorrichtungen zum Ljerwachen dieser Gleichspannung vorgesehen sein. Solche zusätzlichen Spannungsquellen sind außerdem dann unerwünscht bzw. sogar unbrauchbar, wenn Anlagen überwacht werden sollen, bei denen Explosionsgefahr besteht.

Es ist an sich auch schon vorgeschlagen worden (DE-OS 2154 127) unter Verwendung einer Glaselektrode oder einer Bezugselektrode beispielsweise aus Ag/AgCI besteht, zur Überwachung eine Spannungsmessung durchzuführen. Eine derartige Spannungsmessung mit einem relativ hochohmigen Spannungsmesser besitzt den Nachteil, daß die Überwachung durch Störsignale sehr leicht beeinträchtigt wird. Bei einem Raktionskessel mit einem elektromotorgetriebenen Rührwerk treten beispielsweise Störspannungen von 30 Millivolt und mehr in der Behälterwand auf und diesen Spannungen würde eine Spannungsmessung nach diesem älteren Vorschlag überlagert werden. Das Signal-Störspannungs-Verhältnis ist bei dieser Vorrichtung nach dem älteren Vorschlag also sehr schiecht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der ohne zusätzliche äußere Spannungsquellen eine sichere Überwachung der korrosionshindemden Auskleidung auf der Stahlwand eines Behälters möglich ist.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorichtung der eingangs erwänten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Meßeinrichtung eine passive Strom-Meßschaltung verwendet wird. Vorzugsweise ist hierbei der zwischen Platinelektrode und Stahlwand liegende Innenwiderstand der Strommeßschaltung relativ niederohmig gewählt, beispielsweise in der Größenordnung von 100 Ohm.

Gemäß der Erfindung wird also nicht mehr wie bei der Vorrichtung der eingangs erwähnten Art eine Leitfähigkeitsmessung mit einer äußeren Speisespannungsquelle durchgeführt, sondern unmittelbar eine Strommessung durch entsprechende niederohmige Ausbildung des äußeren Strommeßkreises. Eine äußere Spannungsquelle wird damit überflüssig, Fehlanzeigen oder sogar Anzeigeausfälle durch Ausfall der Speisespannungsquelle sind vermieden und die Vorrichtung

ίο kann auch in explosionsgefährdeten Räumen bedenkenlos eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet auch ein sehr gutes Signal-Störspannungs-Verhältnis.

im folgenden wird anhand der Zeichnungen eine

'5 bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher t rläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung einer Emailauskleidung,

F i g. 2 das Ersatzschaltbild der Überwachi.ngsvorrichtung, wobei der defekte Apparat durch das Pt-Fe-Element dargestellt ist.

F i g. 3 das Blockschema der Anzeigeeinrichtung einer industriellen Überwachungsvorrichtung mit einem Kompensationsschreiber für 50 mV, mit Netzanschluß und Alarmkontakten, einer Alarnilampe und einem Meßwiderstand von 100 Ohm mit Abgriff zum Eichen bei Inbetriebnahme.

Der in Fig. 1 SLfiematisch im Schnitt gezeigte Apparat 1 besitzt eine Stahlwandung 2, die auf der Innenseite mit einer Emailschicht 3 überzogen ist. An einigen Stellen, an denen die Emailschicht bereits früher Beschädigungen aufgewiesen hat, befinden sich sogenannte Tantal-Plomben 4, die zur Reparatur eingesetzt wurden. Eine vom Apparat elektrisch isolierte Platinelektrode 5 ist im Inneren des Apparats angeordnet. Die Platinelektrode ist über einen außerhalb des Apparats liegenden 100 Ohm Meßwiderstand 6 mit der Wandung 2 des Apparats verbunden. Ein Millivoltmcter oder Anzeigegerät 7 ist parallel zum Meßwiderstand geschaltet.

Bei Beschädigung der Emailschicht und Anwesenheit eines elektrisch leitenden Mediums 8 im Apparat, bildet die Platinelektrode 5 mit der exponierten Stahlfläche 9 ein Pt-Fe-Element. Ein von diesem Element gelieferter Strom fließt dann durch den Meßwiderstand 6. Dieser Strom, der mit dem Millivoltmeter 7 durch Messung des Spannungsabfalls über den Meßwiderstand ermittelt wird, ist ein Maß für die Auflösungsgeschwindigkeit des Eisens und daher für das Ausmaß der Beschädigung der Emailschicht.

Die Kriterien zur Wahl des zweckmäßigsten Wertes des Meßwiderstandes ergeben sich einerseits aus dem unten beschriebenen Meßprinzip, andererseits aus dem Bestreben, den höchsten Rauschabstand bei der Signalmessung zu erreichen, damit die Beschädigungen der Emailschicht eindeutig erkannt werden können.

Das Meßprinzip kann anhand des Ersatzschaltbildes in Fig. 2 erläutert werden. Eine erste Spannungsquelle

10 und deren Quellenwiderstand stellen das Pt-Ta-EIement dar, das zwischen der Platinelektrode 5 und den Ausbesserungsteilen aus Tantal 4 entstehen kann, wenn auf diesen Ausbesserungsteilcn sich keine vollständig isolierende Schicht bildet. Eine zweite Spannungsquclle

11 und deren Quellenwiderstand stellen das Pt-Fe-EIement dar, das sich bei schadhafter Emailschicht zwischen der Platinelektrode 5 und der exponierten Stahlfläche 9 bildet. Ein Schalter 12 ermöglicht die Darstellung des guten oder schadhaften Zustands der

Emailschicht. Der Widerstand 6 und das Millivoltmeter oder Anzeigegerät 7 dienen zur Strommessung. Wenn der Schalter 12 offen ist, entspricht dies der Emailschicht in gutem Zustand, d. h. das Pt-Fe-Element 11 ist nicht vorhanden und allein das Pt-Ta-Element 10 und die eventuellen Störquellen bilden eine Spannung, die aber bei Belastung mit einem 100 Ohm Meßwiderstand 6 zusammenbricht, denn der resultierende Innenwiderstand des Pt-Ta-Elementes und eventueller Störquellen is' viel größer als der Meßwiderstand. Wenn der Schalter 12 geschlossen ist, entspricht dies einer beschädigten Emailschicht, das Pt-Fe-Element 11 ist vorhanden und ein markanter Anstieg der gemessenen Spannung erfolgt, denn der Innenwiderstand des Pt-Fe-Elementes ist kleiner als der Meßwiderstand, so daß beim Pt-Fe-Element — im Gegensatz zum Pt-Ta-Element und den Störqueüen — die treibende Spannung bei niederohmischer Belastung nicht zusammenbricht.

Der Meßwiderstand ist also so zu wählen, daß er viel kleiner als der resultierende Innenwiderstand des Pt-Ta-Elementes und der Störqueiien und größer als der Innenwiderstand des Pt-Fe-Elementes ist.

Der optimale Wert des Meßwiderstandes ist je nach Leitfähigkeit des verwendeten Elektrolyts zu ermitteln. Dafür kann mit einem Eisenstab eine defekte Emailschicht simuliert und mittels eines variablen Widerstandes der optimale Wert des Meßwiderstandes ermittelt werden, mit dem das höchste Signal-Rausch-Verhältnis erreicht wird. In den Versuchen im Betrieb mit jo Bromwasserstoffsäure (60 Gcw.% HiO. 40 Ge\v.-% HBr, bei einer Temperatur von 95^J) als Elektrolyt, wurde der oben angegebene optimale Wert von 100 Ohm ermittelt.

Versuche im Betrieb haben gezeigt, daß bei dem oben angegebenen Strommeßverfahren ein Verhältnis des gemessenen Parameters von etwa 5,8 zwischen guter und schadhafter Emaillierung erreicht wird. Dadurch lassen sich Schaden der Emailschicht eindeutig feststellen. Da der Störabstand genügend groß ist, eignet sich das Siromneßverfahren für die kontinuierliche Überwachung des Emaüschichtzustandes im Betrieb. Die sofortige Anzeige ermöglicht frühzeitig, geeignete Maßnahmen zu treffen.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird für die Anzeige, Fig.3, als Anzeigegerät 13 ein Kompensationsschreiber für 50 mV 14 mit Netzanschluß 15 eingesetzt; dadurch ist es möglich, den Emaüzustand kontinuierlich zu registrieren und verfolgen. Eine Alarmvorrichtung 16 wird bei Überschreitung eines voreingestellten Schwellwertes betätigt. Um das Anzeigegerät )3 zu eichen und den Ansprechwert der Alarmvorrichtung einzustellen, ist es nötig, bei Inbetriebnahme des Gerätes eine defekte Emailschicht mit einem Eisenstab zu simulieren. Dieser Stab wird eingetaucht und der Ausschlag des Schreibers 14 auf 80 % eingestellt, der Ansprechwert der Alarmvorrichtung wird auf 50 % festgelegt.

Es ist im weiteren zweckmäßig die gemessene Spannung zu integrieren, damit die Menge des bei Beschädigung der Emailschicht in Lösung gegangenen Eisens festgestellt werden kann. Dies? 'ntegration kann mit einer in der Alarmvorrichtung eingebauten Integratorschaltung durchgeführt werden.

Die Erfahrungen aus den Versuchen zeigten, daß die aktive Platinelektrode möglichst tief im Apparat angeordnet sein muß, damit dieser auch bei niedrigem Flüssigkeitsniveau überwacht werden kann. Im weiteren muß die Elektrode so konstruiert sein, daß der am Platin entstehende Wasserstoff von der Platinoberfläche aufsteigen kann, ohne sich erst anzusammeln. In Reaktionskesseln wird die Platinelektrode vorzugsweise am Stromstörer oder Thermorohr befestigt. Die Verbindungsleitung wird im Email eingebettet. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Platin-Schraubenelektrode am Auslaufventil zu montieren. Die Elektrode wird gegen den Ventilschaft elektrisch isoliert und die Zuleitung erfolgt durch den Ventilschaft. Beim Einbauen ist darauf zu achten, daß alle Metallteile, die überwacht werden sollen, elektrischleitend mi', der Kesselwand verbunden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Feststellen von Beschädigungen an einer korrosionshindemden Auskleidung auf der Stahlwand eines Behälters mit einer in die Behälterflüssigkeit ragenden Platinelektrode und einer zwischen Behälterwand und Elektrode angeschlossenen Meßeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung eine passive Strom-Meßschaltung (6,7) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Platinelektrode (3) und Stahlwand (2) liegende Innenwiderstand (6) der Strommeßschaltung niederohmig, insbesondere in der Größenordnung von 100 Ohm, gewählt ist.