Posivan uuden kenttämittauslaitteiston rakentaminen

Transkriptio

1 Työ r a p o r t t i Posivan uuden kenttämittauslaitteiston rakentaminen Mia Mäntynen Kimmo Tompuri Helmikuu 999 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN- HELSINKI, FINLAND Tel Fax

2 Työ r a p o r t t i Posivan uuden kenttämittauslaitteiston rakentaminen Mia Mäntynen Kimmo Tompuri Helmikuu 999

3 IMATRAN VOIMA OY Loviisan voimalaitos LOLA /M. Mäntynen, K. Tompuri Jakelu Posiva Oy SAA TE () Tarkastanut (:2 : ?7ou FL{L.-! l. 'jv) (.) Korvaa Voimassa Uudelleen arviointi (A)/ korjaus (K) Sivuja Tarkastanut A K Tehdyt korjaukset 2 Hyväksynyt --<,e.. g_;.j... 9?Cf / ' Tarkastanut A K Tehdyt korjaukset 3 4 POSIVAN UUDEN KENTTÄMITTAUSLAITTEISTON RAKENTAMINEN AVAINSANAT: Kenttämittauslaitteisto, liuennut happi, ph, Eh, sähkönjohtokyky, tallennuslaitteisto, käyttöohje (IVO) Fortum-yhtiö Kotipaikka Helsinki Kmro Ly-tunnus 96-2 YHTIÖT

4 Työ raportti 99-8 Posivan uuden kenttämittauslaitteiston rakentaminen Mia Mäntynen Kimmo Tompuri Imatran Voima Oy Loviisan voimalaitos Helmikuu 999 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

5 POSIVAN UUDEN KENTTÄMITTAUSLAITTEISTON RAKENTAMINEN TIIVISTELMÄ Vuoden 998 kevään aikana päätettiin rakentaa uusi kenttämittauslaitteisto ph:n, sähkönjohtavuuden, liuenneen hapen ja redox-potentiaalin mittaamista varten. Sen suunnittelussa ja rakentamisessa otettiin huomioon suolaisten pohjavesien Iaitteistolie asettamat vaatimukset. Uusi kenttämittauslaitteisto poikkeaa vanhasta kenttämittauslaitteistosta. Tästä syystä päätettiin laatia raportti, jossa uuden laitteiston ominaisuudet esitellään. Tämä raportti sisältää kuvauksen kenttämittauslaitteiston rakentamisesta. Raportissa on esitetty perustelut materiaalien, elektrodien ja uuden PC-pohjaisen tallennuslaitteiston valinnoista. Tämän lisäksi raportissa kuvataan laitteiston kokoamisvaihe ja koekäytössä sekä laboratoriossa että kentällä saadut tulokset. Koekäyttöjen aikana havaitut puutteet on tiedostettu ja mahdollisuuksien mukaan korjattu. Niistä on maininta koekäyttöjä käsittelevissä luvuissa. Raportin toinen osa koostuu kenttämittauslaitteiston käyttöohjeesta. Käyttöohje noudattaa Posivan päivitetyn (Ruotsalainen et al., 998) kenttätyöohjeen muotoa. Käyttöohjeessa on lyhyesti kerrottu typpi- ja sähkökaapin toimintaperiaatteet ja asiat, jotka tulee ottaa huomioon laitteita käytettäessä. Kenttätyöohje sisältää ohjeet elektrodien puhdistusta, kalibrointia Ja säilytystä varten. Uutena osuutena kenttätyöohjeessa on uuden tallennuslaitteiston käyttöohje. Se sisältää lyhyet ohjeet tallennuksen aloittamista ja mittaustulosten seuraamista varten. Avainsanat kenttämittauslaitteisto, liuennut happi, ph, Eh, sähkönjohtavuus, tallennuslaitteisto, käyttöohje

6 BUILDING OF THE NEW FIELD MEASURING UNIT OF POSIVA ABSTRACT It was decided to build a new field measuring unit during the spring 998. It measures following parameters: ph, electrical conductivity, dissolved oxygen and redoxpotential. Saline groundwater demands special qualities from the measuring unit. These were taken into account when the measuring unit was planned and built. The new field measuring unit differs from the old one. Because of that it was decided to write a report about the new measuring unit. The report contains the qualities of the new measuring unit. This report consists of a brief description about the building of the new field measuring unit. The choices of materials, electrodes and a new data logging system are explained in the report. The new field measuring unit was tested both in laboratory and field environment. Results of the tests are described in this report. There were a few difficulties during the test runs. Ali problems are noticed and if possible solved. They are reported here. The second part of this report consists of the instruction for the field measuring unit. It' s partly the same as the Field instruction report written by Posiva (Ruotsalainen et al., 998). This report contains the operational principles of the measuring unit. There is also instructions for cleaning, calibrating and storage of the electrodes. The instruction of the new data logging system are in the report too. With the use of these instructions you can start the logging process and read the results on Iine. Keywords: field measuring unit, ph, Electrical conductivity, Eh, dissolved oxygen, saving system, instructions

7 SISÄLLYSLUETTELO SISÄLLYSLUETTELO.... TAUSTA KENTTÄMITTAUSLAITTEISTON RAKENTAMINEN Elektrodien, mittalaitteiden ja tallentimen valinta Materiaalien valinta Tavaroiden hankinta Tavaroiden vastaanottotarkastus Laitteiston kokoaminen Koekäyttö laboratoriossa Koekäyttö kentällä KENTTÄMITTAUSLAITTEISTON KÄYTTÖOHJE Sähkökaapin toimintaperiaate Typpikaapin toimintaperiaate Mittareiden ja elektrodien kalibrointi ja säilytys ph-mittaukset Johtokykymittaukset Redoxmittaukset Happimittaukset Tallennuslaitteiston käyttöohje YHTEENVETO LAHD EL UETTELO LIITTEE T LIITE : Laatusuunnitelma 36 LIITE 2: Hankinnat ja kokonaiskustannukset 45 LIITE 3: ph-elektrodin vastaanottotarkastuspöytäkirja 46 LIITE 4: Johtokykyelektrodin vastaanottotarkastuspöytäkirja 47 LIITE 5: Redox-elektrodin vastaanottotarkastuspöytäkirja 48 LIITE 6: Happi-elektrodin vastaanottotarkastuspöytäkirja 49 LIITE 7: ph-vahvistimen tarkastuksesta laadittu pöytäkirja 5 LIITE 8: Johtokykyvahvistimen tarkastuksesta laadittu pöytäkirja 5 LIITE 9: Redox-vahvistimen testaamisesta laadittu pöytäkirja 52 LIITE : Sähköpiirustukset (3 kpl) 53 LIITE : Typpikaapin rakennepiirustus 56

8 2 LIITE 2: Pumpun tuottokäyrä 57 LIITE 3: Virtausnopeuden vaikutus ph:n mittaukseen 58 LIITE 4: Virtausnopeuden vaikutus johtokyvyn mittaukseen 59 LIITE 5: Virtausnopeuden vaikutus redox-potentiaalin mittaukseen 6 LIITE 6: Johtokyvyn mittaustulokset, HH-KR5, m 6 LIITE 7: Liuenneen hapen mittaustulokset, HH-KR5, m 62 LIITE 8: ph:n mittaustulokset, HH-KR6, m 63 LIITE 9: Johtokyvyn mittaustulokset, HH-KR6, m 64 LIITE 2: Liuenneen hapen mittaustulokset, HH-KR6, m 65 LIITE 2: Redox-mittaustulokset, HH-KR6, m 66 LIITE 22: ph:n mittaustulokset, HH-KR6, m 67 LIITE 23: Johtokyvyn mittaustulokset, HH-KR6, m 68 LIITE 24: Liuenneen hapen mittaustulokset, HH-KR6, m 69 LIITE 25: Redox-mittaustulokset, HH-KR6, m 7 LIITE 26: Kalibrointilomake (Laatinut Outi Salonen, Fintact) 7 LIITE 27: Kenttämittausten seurantalomake(laatinut Outi Salonen, Fintact) 72 LIITE 28: Tietokoneen Config.sys-tiedosto 73 LIITE 29: Tietokoneen Autoexec.bat-tiedosto 74 LIITE 3: Kairaus5.stp ohjelman asetukset 75 LIITE 3: Fluken yleisimmät virheilmoitukset 76

9 3. TAUSTA Uuden kenttämittauslaitteiston rakentaminen tuli ajankohtaiseksi keväällä 998, kun Mia Mäntysen pro gradu-tutkielman (Mäntynen 998) ja erikoistyön (Mäntynen 999) pohjalta kävi ilmi, että Posivan vanhassa kenttämittauslaitteistossa oli puutteita. Pro gradu-työn ja erikoistyöselostuksen lisäksi uuden kenttämittauslaitteiston tarvetta on perusteltu mm. laatusuunnitelmassa (Liite ), joka laadittiin uuden läpivirtauskennoston rakentamisproj ektia aloitettaessa. Uusi kenttämittauslaitteisto poikkeaa vanhasta laitteistosta, joten päätettiin, että uuden laitteiston rakentamisesta laaditaan raportti, joka sisältää uuden kennoston ominaisuudet ja käyttöohjeet sekä kenttämittauslaitteistolle että uudelle PC-pohjaiselle tallennuslaitteistolle. Tässä raportissa esitetään kenttämittauslaitteiston rakentamisvaiheet, käytettyjen materiaalien ja laitteiden valintaperusteet sekä vastaanottotarkastuksen tulokset, koekäytöstä saadut tulokset ja kertyneet kustannukset. Luvussa 3 on kenttämittauslaitteiston käyttöohje, joka sisältää sekä huolto- että käyttöohjeet elektrodeille, mittareille ja tallennuslaitteistolle.

10 4 2. KENTTÄMITTAUSLAITTEISTON RAKENTAMINEN 2.. Elektrodien, mittalaitteiden ja tallentimen valinta Posivan vanhassa kenttämittauslaitteistossa käytössä olevat ph- ja johtokykyelektrodit soveltuvat huonosti suolaisen veden ph:n mittaamiseen (Mäntynen 998). Ne päätettiin korvata uusilla, suolamatriisissa paremmin toimivilla elektrodeilla. Uudeksi ph-elektrodiksi valittiin Orionin Ross 855/56SC ph-elektrodi. Mia Mäntynen testasi Orionin Ross ph-elektrodia laajasti erikoistyössään (Mäntynen 999). Erikoistyössä kävi ilmi, että Orionin Ross ph-elektrodi soveltuu suolaisten vesien ph:n mittauksiin paremmin kuin aiemmin käytössä ollut Yokogawan ph-elektrodi. Vanha johtokykyelektrodi korvattiin Y okogawan 4-elektrodisysteemillä SC42-TP8, koska käytössä ollut kaksielektrodisysteemi on herkkä polarisaatiolle. Uuden johtokykyelektrodin mittausalue on - ms/m ja kennovakio cm-. Elektrodi on suurikokoinen (pituus = 93 mm), joten tulevaisuudessa etsitään pienempi 4-elektrodi anturi. Makeille pohjavesille on hankittava oma elektrodi, jonka kennovakio on joko cm- tai, cm- Happimittariksi valittiin Sigman 842 ppb-herkkyystason happimittari ja elektrodi. Mittari on samanlainen kuin jo käytössä olevat EIT-happimittarit Sigman happimittariin päädyttiin siitä syystä, että EIT -mittari on toiminut hyvin. Sigma happimittarin huonoksi puoleksi on osoittautunut mittauslukeman heikko stabiilisuus. Mittauslukema vaeltaa ja nollakalibrointia on vaikea tehdä. Tämän vuoksi on saatu ja saadaan tulevaisuudessakin negatiivisia mittaustuloksia. Redox-elektrodiksi valittiin aluksi vanhassa kennostossa käytetty Yokogawan SM29- PT9 platinaelektrodi, jonka pitäisi soveltua hyvin suolaisten pohjavesien redoxpotentiaalin mittaamiseen. Redox-mittausten ongelmana on ollut ph:n kanssa yhteinen vertailuelektrodi. Koska ph:n mittaus on erittäin herkkä sähköisille ongelmille, myös redox-mittaukset ovat olleet erittäin alttiita häiriöille. Tästä syystä Yokogawan redoxelektrodi korvattiin Orionin redox-yhdistelmäelektrodilla. Orionin redoxelektrodissa vertailuelektrodina on hopea/hopeakloridi ja täyttöliuoksena 4 M KClliuos. Redox-mittausten osalta kehitystyötä jatketaan edelleen syksyn 998 aikana.

11 5 Tallennuslaitteistoksi valittiin Fluken Hydra (2625A) dataloggeri, joka tallentaa mittaustulokset lähettimen ja vastaanottimen avulla suoraan valittuun tiedostoon tietokoneen kovalevylle. PC-pohjaisen tallennuslaitteiston etuna aikaisempaan dataloggeriin verrattuna ovat mm. mahdollisuus mittaustulosten on-line-seurantaan ja mittaustulosten siirtämiseen modeemin välityksellä reaaliajassa PC:ltä toiselle. Lisäksi etuna on se, että mittaustulokset tallentuvat tietokoneen kovalevylle automaattisesti ilman erillistä dataloggerin muistin tyhjennystä. Laitteiston mukana tuli Wireless logger for Windows V.- ja Trend Link for Fluke V3..-ohjelmat tallennuslaitteiston käyttöä varten. Fluken tuotteet kuuluvat IS-9 laatujärjestelmän piiriin. Tallennuslaitteistoa varten hankittiin lisäksi kannettava tietokone (Toshiba satellite Pro 44 CDX/35), GSMkorttipuhelin (Nokia GSM9 PCMCIA), modeemi (Dynalink 556 b PCMCIA), Toshiba-autoadapteri, Microsoft Windows95 PlusPack UK-ohjelmaja Microsoft Office97- paketti Materiaalien valinta Kenttämittauslaitteiston rakentaminen aloitettiin uuden läpivirtauskennon suunnittelulla. Läpivirtauskennon suunnittelussa kiinnitettiin erityisesti huomiota siihen, että kennoon mahdollisesti kertyvät kaasukuplat poistuvat sieltä näyteveden virtauksen mukana. Uusi läpivirtauskenno päätettiin teettää mittatilaustyönä Pyrex-lasista. Lasi on kemiallisesti inerttiä, läpinäkyvää ja suhteellisen kestävää, jos rakenteessa ei esiinny jännitteitä. Lasin valintaa kennon materiaaliksi puolsi myös se, että tarkoitukseen sopivaa muovilaatua ei löytynyt. Lasikennon liitokset metalliputkiin päätettiin tehdä Swagelokin lasi/metalliliittimillä. Liitoskohdista tuli hauraita ja ensimmäinen lasikenno hajosi laboratoriokokeilujen aikana. Lasikennon liitoskohtien rakennetta muutettiin ja tämän jälkeen saatiin kestävämpi kenno. Uudet liitoskohdat on tehty siten, että metalliputki työnnetään lasikennon sisälle. Lasikennossa on silikonikuminen tiiviste, joka pitää metalliputkea oikeassa asennossa. Metalliputki kiristetään paikoilleen muovisella kierrekorkilla. Tällä rakenteellisella ratkaisulla liitoskohdista tuli tiiviitä, mutta kuitenkin hieman "joustavia". Lasikennon tilavuus on 36 ml. Läpivirtauskennossa ovat ph- ja redox-elektrodit sekä lämpötila-anturi.

12 6 Uudessa typpikaapissa johtokykyelektrodi on sijoitettu omaan elektrodivalmistajan toimittamaan kennoonsa. Johtokykyelektrodin kennon materiaali on polypropyleeni. Polypropyleenin etuna on, että sitä voidaan käyttää lähes kaikissa ympäristöissä. Näytteen suolapitoisuus ei vähennä sen käyttöikää. Polypropyleeni ei ole läpinäkyvää. Vesi tulee läpivirtauskennoon sisälle alhaalta ja poistuu yläkautta. Tämä rakenne edistää kennoon mahdollisesti kerääntyvien kaasukuplien poistumista. Johtokykyelektrodin läpivirtauskennon tilavuus on 67 ml. Johtokykyelektrodin pituus on 93 mm ja halkaisija 3 mm. Happielektrodi on sijoitettu myös omaan läpivirtauskennoonsa, joka on valmistettu läpinäkyvästä pieksilasista (Clear Plexiglass). Läpivirtauskennon tilavuus on 2 ml. Välisäiliön materiaali on ruostumaton teräs 36L. Välisäiliön tarkoituksena on tasoittaa syklittäinen pumppaus. Välisäiliön tilavuus on 7 ml. Typpikaapissa käytetyn, eri kennoja ja välisäiliötä yhdistävän 8/6 mm vesiputken materiaali on ruostumaton teräs 36L. Kennostossa on putkea arviolta noin 2m, joten koko putkiston tilavuudeksi tulee noin 57 ml. Liitokset on tehty Swagelokin liittimille, joiden materiaalina on myös ruostumaton teräs 36L. Kaikki käytetyt ruuvit ja mutterit ovat ruostumatonta terästä 36L. Uuden läpivirtauskennoston kokonaistilavuus on noin 25 ml. Vanhaan kennostoon verrattuna uuden kennoston tilavuus on pienempi, sillä vanhan kennoston välisäiliön tilavuus oli jo yksistään 25 ml. Työn yhtenä tavoitteena oli tilavuuden minimointi, jossa on edellisen perusteella onnistuttu. Sähkökaapin materiaaliksi valittiin ruostumaton teräs Muovisen sähkökaapin hankintaa harkittiin, mutta siitä päätettiin luopua, koska muovinen suurikokoinen sähkökaappi ei säilytä muotoaan. Muovisen sähkökaapin suurin etu olisi ollut sen keveys. Ruostumattomasta teräksestä valmistetun sähkökaapin mitat ovat 8 mm * 6 mm * 3 mm ja paino 32,3 kg. Läpivirtauskennoston suojana olevan typpikaapin materiaaliksi valittiin päällystetty ruostumaton teräs 34 S5. Typpikaapin materiaalin valintaan vaikutti oleellisesti se,

13 7 että Kontram Oy:n valikoimasta ei löytynyt sopivan kokoista muovista kaappia, jossa olisi ollut laippa-aukot valmiina. Typpikaapin koko on 48 mm * 36 mm * 24 mm ja paino 9,8 kg. Typpikaappiin hankitun uuden IW AKI (MDG-R2BB24)-kiertovesipumpun rungon materiaali on ruostumatonta terästä 36L. Pumpun sisäosissa on käytetty myös erilaisia hyvin kulutusta kestäviä muoveja (PTFE, PPS, PEEK). Pumpun paino on,2 kg ja koko 6 mm * 83 mm * 22 mm. Pumpun maksimi tuotto on, 7 /min. Sähkökaapin alle hitsattiin ns. akkuteline pohjamaalatusta kulmaraudasta FE37. Akkuteline on valmistettu Loviisan voimalaitoksella. Uutta kenttämittauslaitteistoa alettiin rakentaa sillä periaatteella, että mahdollisimman paljon hyödynnetään vanhan kennoston osia. Loppujen lopuksi vanhan kennoston osista voitiin hyödyntää ainoastaan Yokogawan Redox- (EXA2 PH2-R-E-A *4), johtokyky- (EXA2 SC2-C-E-4*B) ja ph- (EXA2 PH2G-P-E-4*B) vahvistimet, Agan osista (paineen alennusventtiili ja putkitukset) valmistettu kaasukeskus, ajastin, syklimittari ja typpikaapin jalka Tavaroiden hankinta Kaikki kenttämittauslaitteiston rakentamisessa tarvittavat osat tilattiin Loviisan voimalaitoksella tai Posivalla olemassa olevia asiakassuhteita avuksi käyttäen. Hankitut tavarat on listattu liitteeseen 2. Liitteessä 2 on mainittu yhtiö, josta tavarat on hankittu, yhtiön yhteystiedot, tavaroiden hinnat ja toimitusajat. Hankitut tavarat on listattu niin, että kennostoprojektin alussa kustannusarvioon sisältyneet tavarat ovat listassa ensimmäisinä kokonaan omana kokonaisuutenaan. Kustannusarvion ulkopuolella suoritetut hankinnat ovat omassa listassaan. Näistä kustannusarvion ulkopuolisista hankinnoista on sovittu erikseen Posivan kanssa ennen niiden hankintaa. Liitteessä 2 on esitetty myös uuden kenttämittauslaitteiston rakentamisesta aiheutuneet kokonaiskustannukset.

14 Tavaroiden vastaanottotarkastus Tilatuille tavaroille ja elektrodeille suoritettiin vastaanottotarkastus ennen käyttöönottoa. Mia Mäntynen ja Kimmo Tompuri ovat suorittaneet vastaanottotarkastukset, mikäli komponenttien tarkastuksessa saatujen tulosten esittelyssä ei erikseen toisin mainita. Kaikki elektrodit testattiin käyttöönoton yhteydessä (Mia Mäntynen). Elektrodit otettiin käyttöön valmistajien antamien ohjeiden mukaisesti, jonka jälkeen niiden toiminta testattiin. ph-, johtokyky-, redox- ja happielektrodien testauksesta täytettiin laatusuunnitelmassa liitteenä 2 olevaa pöytäkirjaa soveltuvin osin. Testauksen aikana täytetyt pöytäkirjat ovat liitteinä 3-6. Kaikki elektrodit toimivat moitteettomasti näiden testausten aikana. Uutta tallenninta testattiin laboratoriossa useaan otteeseen (Kimmo Tompuri). Tallennin, lähetin, vastaanotin ja tietokone toimivat moitteettomasti. Tallentimen mukana tulleet väärät muuntimet lähetettiin takaisin tavarantoimittajalle ja uudet muuntimet saatiin nopeasti tilalle. Tallenninta testattiin myös Loviisan voimalaitoksen alasajossa yhden viikonlopun aikana. Koeajossa käytössä oli 2 kanavaa, joilta kaikilta tailennettiin minuutin välein tietoa. Laitteisto toimi ilman käyttökatkoksia koko viikonlopun. Kimmo Tompuri testasi kenttämittaustulosten tiedonsiirtoa varten tilatun Nokian GSM9. korttipuhelimen toimintaa useaan otteeseen sekä laboratoriossa että kentällä. Puhelimessa on Radiolinjan liittymä. GSM-puhelimen numero on salainen. Mittaustulosten siirtoon tarvittava numero on Koekäytön aikana GSM:n välityksellä on siirretty dataa PC:ltä toiselle. Puhelimen toiminnassa ei havaittu puutteita kokeilujen aikana. Puhelimen mukana tuli tietokoneohjelma, jolla puhelinta voidaan käyttää tietokoneen välityksellä. Ohjelma on asennettu Pasivalle hankittuun kannettavaan tietokoneeseen. Puhelimen mukana tuli myös suomenkielinen asennus- ja käyttöohje. Lasikenno saapui perille ehjänä. Sitä ehdittiin koekäyttää laboratoriossa muutamia viikkoja ennen kuin sen rakenteessa oleva virhe paljastui. Lasi-metalliliitoskohdissa lasi oli jäänyt kiinnitystavasta johtuen liian hauraaksi. Lasikenno hajosi koekäytön aikana. Lii-

15 9 toskohtien rakennetta muutettiin, minkä jälkeen lasikennon uudesta versiosta tuli myös liitoskohdistaan kestävä. Uutta lasikennoa on käytetty nyt sekä laboratoriossa että kentällä ja se on osoittautunut hyväksi ja liitoskohdiltaan tiiviiksi. Loviisan voimalaitoksella valmistettu välisäiliö tarkastettiin laboratoriossa. Vastaanottotarkastukseen osallistui myös R. Saarela Instrumentointi Oy:stä. Välisäiliön tiiveys tutkittiin ja todettiin, että säiliö ei vuoda. Laboratoriossa säiliöstä lähtevistä putkista poistettiin mekaanisesti sinne hitsauksen aikana muodostunut karsta. Tällä toimenpiteellä varmistettiin veden esteetön kulku putkissa. Uuden sähkökaapin ja typpikaapin kunto tarkastettiin silmämääräisesti. Molemmat kaapit olivat naarmuttornia ja kolhuttornia niiden saapuessa Loviisan voimalaitokselle. Molempien kaappien lukot toimivat moitteettomasti. Kaappien mukana tuli kaikki asennuksessa tarvittavat osat, jotka tavarantoimittaja oli luvannut toimittaa lähetyksen mukana. Eldonin kojekaapit on varustettu tyyppikilvellä, josta käy ilmi suojauksen luokitus, valmistuspäivämäärä ja niiden testauslaboratorioiden tunnukset, jotka ovat hyväksyneet kaapin. Sähkökaapin kotelointiluokka oli ennen asennustöitä IP66, NEMA 4X, 2 ja 3 ja typpikaapin IP66, NEMA 4, 2 ja 3. Tämä tarkoittaa sitä, että kaapit soveltuvat sekä ulko- että sisäkäyttöön. Luokitus antaa suojan kaapeille tuulen kuljettamalta lialta ja sateelta, roiskuvalta vedeltä, ruiskupesulta ja pinnalle muodostuvalta jäältä. Asennustöiden jälkeen kaappi en IP-luokitukset alenivat, sillä kaappeihin porattiin reikiä. Eldon kuuluu IS-9 laatujärjestelmän piiriin. Uuden Iwaki-kiertovesipumpun toiminta testattiin heti pumpun saavuttua. Pumppu oli ulkoisesti ehjä ja toimi moitteettomasti. Pumppu kävi erittäin tasaisesti ja reagoi nopeasti jännitteen muutokseen muuttamalla välittömästi virtausnopeutta. Pumppua käytettiin sekä ilman laitteistoa että laitteistoon kiinnitettynä. Läpivirtauskennostojen elektrodeineen ei huomattu aiheuttavan juuri minkäänlaista vastusta pumpun toiminnalle, vaan pumppu toimi koko ajan tasaisella nopeudella. Loviisan voimalaitoksella valmistetun akkutelineen laatu tarkastettiin laboratoriossa. Maalauksenjälkeen telineen todettiin olevan käyttötarkoitukseensa nähden sopiva.

16 Yokogawan ph-, johtokyky-ja redox-vahvistimien kunnon testasi T. Salonen Loviisan voimalaitoksen instrumenttikorjaamolta. Testauksissa avusti Mia Mäntynen. ph- ja redox-vahvistimille syötettiin m V -generaattorilla tunnettu jännite ja tutkittiin, vastaako syötetty jännite teoreettisia ph- ja redox-arvoja. Johtokykyvahvistimen toiminta testattiin syöttämällä vahvistimeen tunnettua johtokykyarvoa vastaava resistanssin arvo. Vahvistimien testaamisesta on täytetty pöytäkirjat, jotka ovat liitteenä 7, 8 ja Laitteiston kokoaminen Laitteiston kokoamisen suoritti R. Saarela Instrumentointi Oy:stä. Laitteiston kokoaminen aloitettiin sähkökaapin instrumentoinnista. Sähkökaappiin kuuluvat osat on kiinnitetty asennuskiskoihin, jotka ovat kiinni sähkökaapin asennuslevyssä. Kiinnitys tehtiin asennuskiskojen avulla, koska näin saadaan vaihdettua yksittäinen rikkoutunut komponentti ilman, että koko asennuslevy on irrotettava paikoiltaan. Instrumentoinnin jälkeen tehtiin kaikki sähkökytkennät ja kaasujen syöttöön liittyvät kytkennät. Sähkökytkennät on keskitetty kaapin seinässä oleviin riviliittimiin. Jokainen mittareille ja muuntimille menevä virransyöttö on suojattu sulakkeilla ( A), jotta laitteet saadaan suojattua mahdollisten sähkö- ja laitehäiriöiden varalta. Sähkökaappiin asennettiin myös erillinen päävirtakytkin ja typpikaapin kiertovesipumpun katkaisija. Typpilinjat asennettiin kiinteästi sähkökaapin seinämään kiinni. Kaapin seinämässä on liittimet, joista kaasuletkuja voidaan jatkaa typpikaappiin ja pumpun työpaineletkulle. Typpikaasun virtauksen tarkkailua varten kaapin seinämään asetettiin rotametri, jonka alue on - /min. Sähkökaapin kytkentöjen jälkeen suoritettiin typpikaapin instrumentointi. R. Saarela suoritti typpikaapin komponenttien paikalleen asennuksen, putkituksen ja antureiden kaapeleiden kytkennät. Asennuksessa pyrittiin ottamaan koko ajan huomioon nouseva rakenne, jotta kennostoon mahdollisesti kertyneet kaasukuplat poistuisivat.

17 Kimmo Tompuri ja Mia Mäntynen suorittivat typpikaapin viimeistelytyöt. Viimeistelytöihin kuuluivat mm. molempien kaappien ovien ja ikkunoiden asennus, typpikaapin tiivistäminen ja akkutelineen kiinnittäminen sähkökaappiin. R. Saarela laati lyijykynäpiirrokset kaappien kytkentä- ja rakennekaavioista, jotka piirrettiin puhtaaksi Loviisan voimalaitoksella (Juha Virtanen, IVO Loviisa). Sähköpiirustukset ovat liitteinä. Typpikaapin rakennepiirustus on liitteenä Koekäyttö laboratoriossa Uudelle läpivirtauskennostolle suoritettiin koekäyttö Loviisan voimalaitoksen laboratoriossa. Koekäytön aikana kennosto ei ollut lopullisessa kokoonpanossaan, vaan esimerkiksi vesiputkistoina käytettiin muoviletkuja. Koekäytön aikana tutkittiin lähinnä uuden Iwaki-kiertovesipumpun toimintaa ja virtausnopeuden vaikutusta elektrodien toimintaan. Kenttämittauslaitteiston kokoamisen jälkeen sitä testattiin lopullisessa kokoonpanossaan yhden viikonlopun aikana mittaamalla siinä vesijohtovettä. Iwaki kiertovesipumpun kierrätystehoa voidaan säätää muuttamalla pumpulle syötettävää jännitettä. Kiertovesipumpulle määritettiin tuottokäyrä, joka on liitteenä 2. Tämän jälkeen tutkittiin pumpun kanssa samaan piiriin liitettyjen läpivirtauskennojen aiheuttamaa virtauksen vastustusta. Myös tämä kuva on liitteessä 2. Kokeessa havaittiin, että piiriin liitetyt kennot eivät juurikaan vaikuta pumpulla tuotettuun virtausnopeuteen. Kokeiden jälkeen päätettiin, että pumppua käytetään mittaustilanteessa 7 V jännitteellä. Tämä vastaa noin 4 ml/min virtausnopeutta kennostossa. 7 V :n jännitteen lisäksi valittiin kaasukuplien poistoa varten 2 V:n käyttöjännite, joka vastaa noin 9 ml/min virtausnopeutta. Virtausnopeuden vaikutusta ph:n, redoxin ja johtokyvyn mittauksiin tutkittiin säätämällä pumpulle menevää jännitettä 6-24 V välillä. Tällöin kennostossa vallitseva virtausnopeus vaihteli ml/min välillä. Sigma-happielektrodin valmistaja suosittelee noin 2-4 ml/min virtausta, joten virtausnopeuden vaikutusta happielektrodin toimintakykyyn ei testattu. Lähinnä tavoitteena oli testata, voidaanko muilla elektrodeilla mitata happielektrodille sopivissa virtausnopeuksissa. Testauksessa saavutettu

18 2 lopputulos oli se, että minkään elektrodin toimintakyky ei häiriintynyt virtausnopeuden suuristakaan vaihteluista. Kaikilla elektrodeilla voidaan mitata 2-4 ml/min virtauksissa ilman, että mittausten taso häiriintyy virtausnopeudesta. Testauksista laaditut kuvat ovat liitteissä 3-5. Laboratoriossa suoritetun koekäytön aikana kennostossa kierrätettiin puskuriliuoksia, kairanreiän HH-KR4 pohjavettä ja vesijohtovettä. Aikataulun venymisen vuoksi laboratoriotesteihin käytettävissä ollut aika oli suunniteltua lyhyempi. Tästä syystä laitteiston testaus tehtiin suunniteltua suppeammassa muodossa. Laboratoriotesteihin käytettiin aikaa noin 2-3 viikkoa heti heinäkuun 998 alussa. Kokonaisaikataulun venymiseen oli syynä mm. happielektrodin toimitusajan venyminen. Testausta päätettiin kuitenkin tehdä ilman happielektrodia, josta oli aiemmin saatu hyviä kokemuksia ja mittaustuloksia. Suurin syy aikataulun venymisen oli se, että Loviisan voimalaitoksen instrumenttikorjaamon resurssit eivät riittäneet reviision takia laitteiston kokoamis- ja suunnittelutyöhön. Jouduimme pitkän odotteluajanjälkeen tilaamaan kokoamistyön lopulta Instrumentointi Oy:stä. Tämä menettely osoittautui onnistuneeksi, sillä saimme kokoamisen ajaksi käyttöömme miehen, joka suoritti kaikkien komponenttien asennuksen kaappeihin, putkityöt ja sähköasennukset Hän laati tekemistään asennuksista myös lyijykynäpiirrokset, joiden perusteella lopulliset rakenne- ja sähköpiirustukset laadittiin Koekäyttö kentällä Kentällä suoritettua koekäyttöä on tehty alkuperäistä suunnitelmaa laajemmassa mittakaavassa. Tämä on osoittautunut tarpeelliseksi, sillä uuden kenttämittauslaitteiston sisäänajossa on esiintynyt joitakin ongelmia. Ongelmia esitellään lähemmin kunkin näytteenottosyvyyden tulosten esittelyn yhteydessä. Koekäyttö on suoritettu Loviisan Hästholmenin kairanrei'illä HH-KR5 (syvyys m) ja HH-KR6 (syvyydet m ja m). Mittaustuloksista piirretyt kuvaajat on laadittu yhteistyössä Fintactin Outi Salosen kanssa. Koekäyttö välisenä aikana HH-KR5:lla onnistui hyvin sähkönjohtavuuden ja liuenneen hapen mittausten osalta. Kytkennöissä esiintyneiden ongelmien takia ph:n mittauksien tulokset eivät ole luotettavia. Koska ph- ja redox-elektrodeilla on yh-

19 3 teinen vertailuelektrodi, myös redox-mittauksista saadut tulokset ovat epäluotettavia. Tästä syystä päätettiin käytössä ollut redox-elektrodi korvata seuraavissa koekäytöissä uudella Orionin redox-yhdistelmäelektrodilla. HH-KR5:n koekäyttöä häiritsi ukkosen aiheuttamat sähköiset ongelmat sekä pohjaveden pumppausongelmat. Näytteenoton puolivälissä johtokykyelektrodin lukemat muuttuivat epästabiileiksi. Syynä tähän epäiltiin olevan elektrodin likaantuminen ja kaasukuplien kerääntyminen läpivirtauskennostoon. Elektrodia ei alettu puhdistaa kesken pumppauksen, sillä se olisi vaikuttanut välittömästi liuenneen hapen mittauksiin. Kaasukuplia poistettiin käyttämällä kiertovesipumppua nopeammalla teholla. Mittari jatkoi vaeltamistaan pumppauksen loppuun asti, minkä jälkeen kennosto ja elektrodi puhdistettiin. Johtokyvyn ja liuenneen hapenmittauksista saadut kuvat on esitetty liitteissä 6 ja 7. Kuvaan on piirretty myös vanhalla läpivirtauskennolla saadut tulokset. Kairanreikä HH-KR6 (syvyys m) koekäytön aikana saatiin ph-elektrodi toimimaan. Sähköiset ongelmat poistuivat, kun erillinen maadoitusjohto kiinnitettiin läpivirtauskennoston runkoon. Uusi redox-elektrodi otettiin käyttöön aivan pumppauksen loppuvaiheessa, joten sen soveltuvuudesta pohjavesien redox-mittauksiin ei tässä vaiheessa saatu vielä riittävästi kokemusta. Johtokykymittarin lukemat olivat epästabiileja koko pumppauksen ajan. Syyksi epäiltiin kaasukuplien kerääntymistä läpivirtauskennostoon. Kaasukuplia poistettiin kennostosta useaan eri otteeseen, kuten edellisessä näytteenotossakin. Redox-elektrodin vaihdon yhteydessä huomattiin, että yksi johtokykyelektrodilta lähtevistä johdoista oli irronnut riviliittimestä. Johto kiinnitettiin takaisin paikoilleen ja mittauksissa esiintynyt vaeltaminen katosi. Samalla mittaustuloksissa havaittiin lievä tason nousu. Happielektrodin nollakalibrointi oli koko pumppauksen ajan vähän negatiivisella puolella, mutta muuten mittaustulokset tasoittuivat melko nopeasti. Uutena ongelmana HH-KR6:n koekäytössä ilmeni ph-elektrodin täyttöliuoksen määrän lisääntyminen. Ongelma ilmeni ph-tulosten jatkuvana tason nousuna. Täyttöliuoksen lisääntyminen johtui siitä, että kennoston veden poistoletku (halkaisija 6 mm) oli johdettu ulos sääsuojasta liian ylhäältä. Tämä yhdessä poistoletkun pienen halkaisijan kanssa aiheutti sen, että läpivirtauskennostossa oli ylipainetta, joka aiheutti näyteveden virtauk-

20 4 sen elektrodin sisäosaan. Asia korjattiin vaihtamalla suuremman halkaisijan omaava poistoletku sekä johtamalla poistovesi sääsuojan seinän alareunan alta ulos. HH-KR6:n kenttämittauksista on piirretty kuvaajat, jotka ovat liitteinä 8-2. Kuvissa näkyy sekä uudella että vanhalla kennostolla saadut tulokset. HH-KR6:n toinen näytteenotto (62-67 m) sujui hyvin. Kaikki mittarit toimivat hyvin. Uusi redox-elektrodi osoittautui erittäin hyväksi. Elektromotorinen voima eli emv oli negatiivinen heti pumppausta aloitettaessa, jonka jälkeen se edelleen muuttui negatiivisemmaksi. Pumppaus keskeytettiin ennen kuin se oli saavuttanut lopullisen tasoittuneen arvon. ph:n mittaus on myös sujunut täysin ongelmitta koko pumppauksen ajan. ph-elektrodiin lisättiin täyttöliuosta mittausten aikana, mutta elektrodin toiminta ei ole siitä häiriintynyt. Johtokyvyn ja liuenneen hapen mittaustulokset ovat odotetulla tasolla. Johtokykytuloksien vaeltaminen loppui kokonaan, kun edellisen pumppauksen lopussa kaikki johdot kiinnitettiin kunnolla riviliittimeen. Mittaustulokset on esitetty liitteissä Pumppauksen aikana ainoa huolenaihe on ollut tiedontallennuslaitteistossa esiintyneet kommunikointiongelmat Tallennuslaitteiston tiedonsiirrossa on ollut katkoksia, jolloin tiedoston päivitys ei ole toiminut. Mittaustulokset ovat kuitenkin säilyneet Hydradataloggerin muistissa. Syytä näihin tiedonsiirrossa esiintyneisiin ongelmiin ei ole varmuudella löydetty. Kairanreikä HH-KR6 pumppauksen päätteeksi kaikki tallennuslaitteiston asetukset tarkastettiin ja huomattiin, että ns. Baud rate asetukset olivat jostain syystä muuttuneet Window95:n asetuksissa. Baud rate arvot korjattiin vastaamaan toisiaan. Myöhemmissä pumppauksissa selvisi, että tämä oli tallennuksessa esiintyneiden ongelmien syynä.