Контрольно-измерительные приборы для воды: виды и применение

Процесс анализа в лаборатории в большинстве случаев стал аппаратным. Приборы стали делиться на портативные и стационарные, значительно расширили возможности и ускорили все методы исследования. С одной стороны, это значительно упростило получение результатов, с другой, усложнило выбор самих приборов. Но все-таки, легче потратить время на поиск качественного и эргономичного прибора, чем проводить pH-метрию или другой лабораторный процесс на устаревшем устройстве или тем более вручную, согласны?

В данной статье мы попробуем вам помочь разобраться в ассортименте современных pH-метров, иономеров, оксиметров, мультиметров и др.

pH-метры

Приборы для быстрого измерения уровня концентрации ионов водорода в жидкостях широко востребованы в каждой современной лаборатории. Они используются для определения активности ионов водорода в воде и в водных растворах. Без них невозможно обойтись в пищевой и сырьевой промышленности, при изучении объектов окружающей среды, в производственных системах, обеспечивающих непрерывный контроль технологических процессов, в том числе и происходящих в агрессивных средах. От области применения приборов зависят и требования к ним, например, тип рабочего электрода.

Функционирование pH-метра основано на измерении ЭДС электродной системы. Данная величина прямо пропорциональна активности водородных ионов в растворе, то есть pH, или водородному показателю. Измерительная схема данного устройства является, по сути, вольтметром, проградуированным в единицах pH для какой-либо конкретной электродной системы (чаще всего измерительный электрод изготовлен из стекла, а вспомогательный - хлорсеребряный).

Основным требованием к входной схеме прибора можно назвать высокое входное сопротивление - входной ток не более 10−10А (а у хороших аппаратов менее 10−12А). Это обеспечивает то, что между входами создается сопротивление изоляции не менее 10-11Ом (обусловлено высоким внутренним сопротивлением зонда, которым является стеклянный электрод).

Изначально электродвижущая сила измерялась компенсационным методом, для чего использовался потенциометр и чувствительный гальванометр. Равновесие схемы означало отсутствие тока в гальванометре и нагрузки на электроды (по шкале потенциометра отсчитывается ЭДС).

Метод с баллистическим гальванометром мало отличался от предыдущего: от электродов заряжался конденсатор и разряжался на рамку гальванометра. Со временем появились приборы, имеющие входные усилители на электронных лампах. У таких «электрометрических» ламп имеется ток утечки сетки (порядка пикоампер), позволяющий получать большое входное сопротивление. Недостаток схемы - большой дрейф, уход калибровки в результате достаточно быстрого старения и изменения характеристик лампы.

Для коррекции были разработаны компенсационные схемы с усилителем, работающие по типу «модулятор - демодулятор». Специальный вибропреобразователь (механический ключ) поочередно соединяет конденсатор с входом и цепью обратной связи. В случае различия напряжения на них через конденсатор протекает переменный ток, создающий переменное напряжение на сеточном резисторе входной лампы. Усиливающаяся несколькими каскадами пульсация поступает на фазочувствительный демодулятор и на выходе получается напряжение, пропорциональное разности на входе. Цепь обратной связи (резистивный делитель) задает общий коэффициент усиления, стремясь поддерживать на входе усилителя нулевую разность напряжений. Эта схема почти не зависит от степени износа ламп, можно использовать массовые приёмно-усилительные лампы.

В еще более поздних модификациях вместо контактного преобразователя использовался динамический конденсатор, а затем лампы сменились полевыми транзисторами.

Второй проблемой для ЭДС электродной системы считается ее сильная зависимость от температуры, поэтому важна схема ее термокомпенсации. Вначале с этой целью использовались медные термометры сопротивления, которые включались в мостовые схемы обратной связи либо потенциометры со шкалой в градусах (ручкой потенциомера устанавливалась температура, измеренная ртутным термометром).

Измерительные электроды в современных приборах конструктивно бывают либо со встроенным контрольным электродом, либо с отдельно выполненным. Кроме того, они могут быть перезаряжаемые и неперезаряжаемые. Основным недостатком любых современных электродов является накопление микротрещин в стекле и загрязнение микропор. Помогает от этого очистка соляной кислотой, но со временем показания датчика все равно необратимо изменяются.

Как работает pH-метр: принцип действия и применение

Иономеры

Кроме pH-метров для контроля качества воды существует целый ряд других приборов. Одним из них является иономер - прибор для проведения ионометрического, или потенциометрического анализа. Современный иономер - это сверхточный измерительный прибор с различным количеством используемых измерительных каналов (от одного до четырех) и различными диапазонами измерения (стандартом считается: плюс-минус 3200 либо 4000 мВ).

К данным приборам предъявляются разные требования к точности в зависимости от того, к какому классу принадлежит устройство: прецизионный иономер должен обладать высокой точностью, а для стандартного достаточно средней. Выпускаются как портативные, так и стационарные иономеры. Приборы должны соответствовать требованиям, установленным для устройств, предназначенных для измерения рН, а также требованиям к ионоселективным электродам.

Объектами исследования иономера являются питьевые, природные, а также сточные воды.

Оксиметры

Следующим важным прибором является устройство, определяющее уровень растворенного кислорода в жидкой исследуемой среде - кислородомер, или оксиметр. В зависимости от того, где будет проводиться исследование, приобретается стационарный или портативный прибор. Оксиметры отличаются друг от друга точностью и скоростью измерений, качеством жидкокристаллического экрана и другими параметрами.

Кондуктометры

Для измерений удельной электропроводности различных электролитов и сред используются кондуктометры. Они нужны для определения кислот, оснований и растворов солей в водных и не водных системах, а также коллоидах и расплавах. Основой функционирования кондуктометра является наличие прямой зависимости электрической проводимости веществ от их химического состава.

Базовым критерием выбора кондуктометра является точность исследований (прибор с дискретностью 1 смСи/см считается точным). Кроме того, при покупке необходимо обратить внимание на уровень термокомпенсации, потому что температура оказывает ощутимое влияние на удельную электропроводность исследуемых растворов.

Нефелометры

Для определения взвешенных частиц в водных растворах используются нефелометры (от др.-греч. νεφ?λη - «облако» и μετρ?ω - «измеряю»). В русскоязычной литературе можно встретить названия "мутномер" и «нефелометр» и даже «анализатор взвешенных частиц». В современной аналитической практике величина мутности является достаточного важным интегральным показателем и наиболее широкое применение находит в водоподготовке, водоочистке, в пищевом и химическом производстве.

В нефелометрах для определения мутности используется принцип светорассеяния, определяемого под углом 90° к источнику.

ОВП-метры

ОВП метр (ORP метр) измеряет окислительно-восстановительный потенциал. ОВП или ORP (от англ. С помощью ОВП (ORP) метра можно измерить окислительно-восстановительный потенциал в водоемах и бассейнах, аквариумах, и даже ОВП почвы. Окислительно-восстановительный потенциал определяют электрохимическим методом с использованием стеклянного электрода, например ОВП (ORP) метра с red-ox, и выражают в милливольтах (мВ) относительно стандартного водородного электрода в стандартных условиях.

В природных условиях значение ОВП (Eh) воды находится в пределах от - 400 до + 700 мВ.

Солемеры (TDS-метры)

Прибор для измерения концентрации растворенных в воде солей называется солемером или TDS-метром (TDS от «total dissolved solids» - общее содержание растворенных твердых веществ). Для того чтобы определить концентрацию в воде солей, достаточно налить ее в небольшую емкость и опустить электроды прибора в воду. После этого на жидкокристаллическом экране солемер выведет результат в миллиграммах на литр (ppm). Солемеры имеют заводскую калибровку, для дополнительной калибровки имеются специальные калибровочные растворы. Солемеры хорошего качества при правильном уходе не требуют частого проведения этой процедуры.

Лабораторные мультиметры

Кроме обычных однопараметровых приборов в лабораториях и на производствах все чаще стали использоваться лабораторные мультиметры - устройства, имеющие несколько входов, позволяющих одновременно исследовать и рН, и ОВП, и ISE, и электропроводность, и содержание растворенного кислорода. Приборы отличаются друг от друга набором совместимых с устройством электродов, объемом встроенной памяти, качеством дисплея.

Обзор производителей

рH-метры производятся многими отечественными и зарубежными фирмами. В ООО ТД «Лабораторное оснащение» вы можете купить рH-метры практически всех основных производителей этих приборов. Лидируют в списке, конечно, немецкие компании. Во-первых, стоит сказать несколько слов о Hanna Instruments. Компания постоянно расширяет ассортимент продукции, разрабатывает новые виды оборудования и совершенствует уже имеющиеся. Своим клиентам она предлагает приборы самого разного уровня: от карманных или портативных до стационарных устройств, создающихся для контроля за технологическими процессами. Приборы фирмы HANNA внесены в Государственный реестр средств измерений. Немаловажно, что в России есть большой склад готовой продукции фирмы.

Известны своей точностью и надежностью и pH-метры компании OHAUS. Основана фирма в 1907 году инженерами-механиками немецкого происхождения отцом и сыном Охаус в штате Нью-Джерси, США. За более чем столетний период своего существования фирма неоднократно доказывала, что она является мировым лидером в производстве точного лабораторного оборудования. В настоящее время часть ее заводов находится в Европе (Германия, Швейцария) и этот факт также свидетельствует о высоком качестве товаров. Приборы сертифицированы в России.

Существует достаточно много российских компаний, которые также выпускают аппараты сделанные на высоком технологическом уровне. Например, pH-метры новосибирского научно-производственного предприятия «Инфраспак-Аналит» практически ничем не уступают по точности зарубежным. Компания выпускает приборы, известные под торговой маркой «АНИОН». В основе функционирования приборов АНИОН лежат три основных метода электрохимического анализа: кондуктометрический, потенциометрический и амперометрический. К однопараметровым приборам относятся pH-метры, кондуктометры, иономеры и кислородомеры.

К не менее известным по качеству своей продукции российским компаниям можно отнести ЗАО «НПП «Автоматика», НПП «Взор», научно-производственное объединение «Измерительная техника ИТ».

Наша компания продает только сертифицированные товары и цены у нас ниже, чем в целом по России, поэтому если вам нужен прибор для контроля качество воды, то его стоит купить у нас. Кстати, у нас очень широкий ассортимент!

Основные компоненты контрольно-измерительных приборов

Контрольно-измерительные приборы (КИП) - приборы, принимающие информацию об изменениях параметров среды - воды, воздуха и др. Полученные данные применяются затем оператором или автоматизированной системой управления для оценки состояния и динамики изменений характеристик объекта, параметры которого измеряются. Одной из важнейших характеристик любых контрольно-измерительных приборов является их чувствительность. Приборы с высокой степенью чувствительности могут отобразить самые незначительные колебания измеряемых параметров.

Несмотря на различия сфер применения, характерные особенности и ценовой диапазон, все контрольно-измерительные приборы имеют общие конструктивные части:

• Первичный преобразователь (ПП). Данная деталь преобразует входной сигнал.
• Чувствительный элемент (ЧЭ) - регистрирует колебания измеряемых параметров среды и передает данные на ПП.
• Датчик - это первичный преобразователь, фиксирующий изменения чувствительного элемента и передает информацию в форме электрического сигнала.
• Вторичный преобразователь (ВП) - принимает сигнал от первичного преобразователя и выдает его оператору в заданном им виде.

Классификация контрольно-измерительных приборов

Сейчас выпускается огромное количество разновидностей подобных приборов для работы в самых разных сферах и условиях. Они отличаются назначением, исполнением и характеристиками, и классифицируются по ряду параметров.

• Показывающие приборы отличаются простотой конструкции, но значение измеряемого параметра отображают только в момент измерения.
• Самопишущие записывают измеряемые значения на бумажный, дисковый или ленточный носитель, для их сохранения и последующего анализа.
• Сигнализирующие отображают сигнал при отклонении измеряемого параметра от заданных величин.
• Регулирующие автоматически поддерживают заданный уровень измеряемого параметра.
• Комбинированные одномоментно отображают и записывают значение измеряемого параметра. Они содержат дополнительные компоненты для регулировки, сигнализации, передачи показаний на расстояние.
• Интегрирующие контрольно-измерительные приборы - измеряют суммарное значение какой-либо физической величины. Они используются для контроля и измерения различных параметров, таких как расход, уровень, давление, температура и т. Принцип работы интегрирующих контрольно-измерительных приборов основан на интегрировании измеряемой величины во времени или пространстве.
• Бытовые устройства применяются в домашних целях и в быту.
• Общепромышленные применяются в различных отраслях производства и ЖКХ.
• Интерфейсные обеспечивают взаимодействие между компонентами системы автоматизации или между системой автоматизации и оператором.

Примерами КИП с наружным монтажом являются термометры, манометры, расходомеры, уровнемеры, датчики давления и другие устройства. Они используются для сбора данных о параметрах процесса, таких как измерение температуры воды в системе отопления или контроль давления в трубопроводе.

Также производятся контрольно-измерительные приборы для замеров степени влажности, плотности и состава различных газообразных веществ.

При подборе КИП нужно четко знать, какие задачи и в каких условиях он будет выполнять. Системы автоматизации сейчас применяются практически во всех сферах производства, быта и услуг.

Особенности применения КИП в системах водоснабжения

Система горячего водоснабжения предусматривает для подачи воды потребителю t=50-75 ºC для мытья посуды, умывания, стирки, купания и т. д. Поскольку для гигиенических процедур используется горячая вода с t=37-42 ºC, то ночью допускается снижение температуры воды до 40ºC. В отдельных случаях требуется кипяченая вода (предприятия обществ. Для визуальной оценки температуры воды в резервуаре водонагревателя применяется погружной термометр. Принцип работы этого вида термометров основан на различном коэффициенте температурного расширения металлов. В его конструкции есть биметаллическая пластина, состоящая из двух различных металлов. При нагреве один из них начинает деформироваться, тем самым изменяя показания на индикаторе. Это довольно надежные устройства, которые отличаются высокой точностью показаний. Но у них есть один недостаток - большая инертность.

Чаще всего система водоснабжения дома выходит из строя из-за образования коррозии внутри сети трубопровода, из-за отложения солей или от повышенного давления. Последняя проблема является довольно частым явлением и может возникать по причине нехватки определенных знаний у работников, которые выполняли проектирование и устанавливали систему. При настройке и установке конструктивных элементов давление в системе водоснабжения должно быть рабочим и его следует придерживаться. Для нормальной работы обычного крана необходимо давление в 0,5 бар. В зависимости от материала трубопровода и его типа давление в системе может немного отличаться от среднего показателя. Каждый тип труб имеет свой технический паспорт, в котором указывается допустимое и рекомендуемое значение давления. От правильности выбора рабочего давления в системе и будет зависеть ее эксплуатационные свойства и уровень комфорта потребителя.

При слишком малом напоре тепло от нагревательного элемента отводится недостаточно интенсивно, и проходящая через водонагреватель вода может закипеть. Это грозит повреждением оборудования. Для контроля давления в водонагревателе встраивается манометр, причем они фиксируют избыточное давление. Как правило, это деформационные приборы с трубкой Бурдона.

Наиболее широкое применение среди приборов для измерения давления нашли пружинные манометры. Чувствительным элементом пружинного манометра является полая изогнутая трубка эллипсоидного или овального сечения, деформирующаяся под действием давления. Один конец трубки запаян, а второй соединен со штуцером, через который соединяется со средой, в которой измеряется давление. Закрытый конец трубки соединен с передаточным механизмом, смонтированным на стойке, который состоит из поводка, зубчатого сектора, шестеренки с осью и стрелки манометра. Для устранения мертвого хода между зубцами сектора и шестеренки служит спиральная пружина. Механизм манометра помещен в корпус. Измеряемое давление поступает внутрь трубки, которая под действием этого давления стремится распрямиться, так как площадь наружной поверхности больше площади поверхности внутренней. Перемещение свободного конца трубки через передаточный механизм передается стрелке, которая поворачивается на определенный угол.

Водяные термостаты применяются для регулирования и ограничения температуры теплоносителя в водонагревателе. Эти высокочувствительные устройства с хорошим быстродействием предназначены для монтажа на панели котлов. Термостат погружной манометрический с аварийной вставкой. Два термобаллона в общей гильзе, один - регулировочный, второй аварийный. Диапазон регулировки 0-90°C.

Использование устройств, нагревающих воду, связано с большими нагрузками на их внутренние элементы. По ряду причин для деталей применяются различные металлы, которые при воздействии жидкости вступают в электрохимическую реакцию и начинают разрушаться. Эффект «гальванической пары» был открыт еще в XVIII веке, он заключается в воздействии коррозии на металлы, имеющие значительную разницу в электрохимическом потенциале. Такое явление возникает и в баке водонагревателя между медным теплообменником и стальным корпусом. Чтобы избежать подобной ситуации, производители решили добавить новые запчасти к водонагревателям - аноды магниевые, которые имеют форму стержня и электрохимический потенциал гораздо ниже, чем сталь или медь. Еще одним свойством магния при взаимодействии с ионами кальция является его влияние на накипь, после реакции она становится более рыхлой и хрупкой, благодаря чему легче очищать отложения, которые образуются на других элементах водонагревателя.

Рециркуляция воды в системе ГВС необходима для того, чтобы обеспечить горячей водой любую точку системы без дополнительного ее проливания. Для этого монтируется контур, по которому проходит вода из бойлера по всей системе, а затем возвращается назад в бойлер. Осуществляется рециркуляция при помощи небольшого насоса, который работает совсем бесшумно.

Анализаторы химического состава жидкостей

В инструментарии современной аналитической химии необходимо выделить целое семейство лабораторного оборудования, с помощью которого можно точно определить состав жидкостей, - это анализаторы химического состава. Анализаторы химического состава жидкостей используются очень широко в различных промышленных отраслях (ВПК, ТЭК, ЖКХ, химическая, нефтяная, пищевая, перерабатывающая, фармацевтическая, микробиологическая, сельскохозяйственная отрасли и др.) в рамках системного мониторинга технологических процессов, а также водоподготовки. Анализаторы воды бывают различных типов и модификаций.

Также жесткие требования предъявляются и к качеству питьевой воды. Группа компаний «Крисмас», специализируясь в области оснащения лабораторий, поставляет наиболее популярные и отлично себя зарекомендовавшие на отечественном рынке анализаторы воды.

Водосчетчики

В компании Венторус можно приобрести контрольно-измерительные приборы, востребованные как на объектах городского коммунального хозяйства, так и на промышленных объектах: Счетчики (воды и газа), термометры (жидкостные и биметаллические), манометры (технические и электроконтактные), термоманометры, а также все необходимые комплектующие для монтажа этих приборов.

Для учета воды, потребляемой в каждой квартире, применяются одноструйные крыльчатые водосчетчики Ду15 мм с изолированным от воды счетным механизмом. Счетчики могут быть оснащены импульсным выходом для вывода информации об измеренных параметрах на регистратор. Для измерения объема воды на вводе в здание используются домовые и турбинные счетчики воды.

Все эти приборы, предлагаемые нашей компанией, зарегистрированы в Государственном реестре средств измерения и имеют Свидетельства (Сертификаты) об утверждении типа средств измерения, Сертификаты соответствия требованиям безопасности и Санитарно-эпидемиологические заключения Госкомсанэпидемнадзора. Надежный и функциональный счетчик, работает стабильно. Нареканий на качество нет. Размер компактный, удобно устанавливается, индикация работает только после нажатия на кнопку.