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硫酸電磁流量計(jì)電極在測(cè)量腐蝕介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生信號(hào)波動(dòng)的原因分析
點(diǎn)擊次數(shù)：2832 發(fā)布時(shí)間：2020-08-11 13:04:46
硫酸電磁流量計(jì)的電極是儀表的關(guān)鍵部件，也是儀表能夠進(jìn)行精確測(cè)量的基本保證。在實(shí)際測(cè)量工況條件下，硫酸電磁流量計(jì)被大量地用于有腐蝕性液體介質(zhì)的測(cè)量，流量計(jì)管壁與電極都會(huì)與介質(zhì)直接接觸。因此電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，選擇流量計(jì)電極的時(shí)候不僅僅考慮的是耐腐蝕性能，因?yàn)橛袝r(shí)候電極材料對(duì)被測(cè)介質(zhì)有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適用的材料，還要避免產(chǎn)生電極表面效應(yīng)。電極表面效應(yīng)分為表面化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象，以及電極的觸媒作用三個(gè)方面。
(1)化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)
例如電極表面與被測(cè)介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對(duì)耐腐蝕性能可能起到積極保護(hù)作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕緣層。
(2)電化學(xué)和極化現(xiàn)象
電化學(xué)電勢(shì)變化和極化現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)牛現(xiàn)。極化電勢(shì)是電極感生電動(dòng)勢(shì)在兩電極極性不同，導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面產(chǎn)生極化。低頻矩形波激磁結(jié)合了直流激磁和交流激磁的 優(yōu)點(diǎn)，雖然交變激磁將極化電勢(shì)減弱了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但不能完全消除極化電勢(shì)干擾的影響。極化電勢(shì)與液體介質(zhì)性質(zhì)以及電極材料性質(zhì)有關(guān)。漿液噪聲是在測(cè)量礦漿 纖維漿等液固雙相導(dǎo)電液體流量時(shí)，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過(guò)電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢(shì)突然變化，輸出流量信號(hào)出現(xiàn)尖峰脈沖狀噪聲。流動(dòng)噪聲是在測(cè)量較低電導(dǎo)率(100×10—6S／cm附近及以下)液體流量時(shí)，電極的電化學(xué)電勢(shì)定期變化，產(chǎn)生隨流速增加而頻率增加的隨機(jī)噪聲，引起儀表輸出出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。 對(duì)于電極表面噪聲可選配與被測(cè)液體電化學(xué)和極化電勢(shì)作用小的材料以及低噪聲電極。
(3)觸媒作用
被測(cè)介質(zhì)在電極的觸媒作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測(cè)量。例如鉑電極硫酸電磁流量計(jì)在測(cè)量雙氧水時(shí)會(huì)在電極表面生成氣霧，流量為零時(shí)輸出也會(huì)波動(dòng)。對(duì)于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)一電極材料匹配，還沒(méi)有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。
電極和襯里耐腐蝕材料擇一覽表
電極材料選擇欄內(nèi)列出液體一電極材料匹配標(biāo)有符號(hào)“×”(耐腐蝕，但不推薦)大部分因?yàn)橛须姌O表面效應(yīng)。下文列舉若干實(shí)例說(shuō)明之。
鉭對(duì)水是耐腐蝕的，但若使用鉭電極硫酸電磁流量計(jì)測(cè)量水流量，鉭電極表面會(huì)形成絕緣層，使儀表失靈或運(yùn)行短時(shí)期后出現(xiàn)很大噪聲。
qing氧化鈉等堿液亦不能選用鉭電極，在工藝流程中即使是極短時(shí)間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如清洗管系)，均會(huì)影響儀表正常使用。
鉑銥合金電極或鉑電極對(duì)鹽酸有良好的耐腐蝕性，鉑電極硫酸電磁流量計(jì)多處用于測(cè)量鹽酸獲得滿意的結(jié)果。然而測(cè)量濃度較高的鹽酸(10％以上)卻產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。
鉑電極用于測(cè)量低壓過(guò)氧化qing(壓力低于0．3MPa)時(shí)，由于觸媒作用而在電極表面產(chǎn)生，L霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
哈氏合金B(yǎng)對(duì)溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應(yīng)用良好的實(shí)例，然而濃度超過(guò)某值時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲。在現(xiàn)場(chǎng)改變鹽酸濃度試驗(yàn)表明，濃度逐漸增加超過(guò)15％～20％時(shí)儀表輸出隨之晃動(dòng)起來(lái)，濃度到25％輸出晃動(dòng)高達(dá)20％．。
硝酸、硫酸等酸液也有相似效應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用硫酸電磁流量計(jì)測(cè)量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結(jié)果實(shí)踐中曾遇到測(cè)量15％硫酸鋁的哈氏合金B(yǎng)電極硫酸電磁流量計(jì)，使用過(guò)程中也出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象，后改用耐酸鋼電極即工作．
正常鉑、鉭電極對(duì)各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、qing氟酸，大部分均有較好的測(cè)量效果，但其中鉑電極對(duì)濃度大于10％的鹽酸會(huì)產(chǎn)生噪聲，鉭電極對(duì)濃度大于10％的qing氟酸則不耐腐蝕。
鉑銥合金和鉭雖有較好的耐腐蝕性，但價(jià)格昂貴，一對(duì)鉭電極高達(dá)數(shù)百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
接地環(huán)一般裝在連接塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，它們的耐腐蝕要求比電極低，允許有一定腐蝕，定期更換，通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大，從經(jīng)濟(jì)上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如果金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。
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(1)化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)
例如電極表面與被測(cè)介質(zhì)接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對(duì)耐腐蝕性能可能起到積極保護(hù)作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕緣層。
(2)電化學(xué)和極化現(xiàn)象
電化學(xué)電勢(shì)變化和極化現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)牛現(xiàn)。極化電勢(shì)是電極感生電動(dòng)勢(shì)在兩電極極性不同，導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面產(chǎn)生極化。低頻矩形波激磁結(jié)合了直流激磁和交流激磁的 優(yōu)點(diǎn)，雖然交變激磁將極化電勢(shì)減弱了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但不能完全消除極化電勢(shì)干擾的影響。極化電勢(shì)與液體介質(zhì)性質(zhì)以及電極材料性質(zhì)有關(guān)。漿液噪聲是在測(cè)量礦漿 纖維漿等液固雙相導(dǎo)電液體流量時(shí)，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過(guò)電極表面，電極表面接觸電化學(xué)電勢(shì)突然變化，輸出流量信號(hào)出現(xiàn)尖峰脈沖狀噪聲。流動(dòng)噪聲是在測(cè)量較低電導(dǎo)率(100×10—6S／cm附近及以下)液體流量時(shí)，電極的電化學(xué)電勢(shì)定期變化，產(chǎn)生隨流速增加而頻率增加的隨機(jī)噪聲，引起儀表輸出出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象。 對(duì)于電極表面噪聲可選配與被測(cè)液體電化學(xué)和極化電勢(shì)作用小的材料以及低噪聲電極。
(3)觸媒作用
被測(cè)介質(zhì)在電極的觸媒作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而影響測(cè)量。例如鉑電極硫酸電磁流量計(jì)在測(cè)量雙氧水時(shí)會(huì)在電極表面生成氣霧，流量為零時(shí)輸出也會(huì)波動(dòng)。對(duì)于避免或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)一電極材料匹配，還沒(méi)有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。
電極和襯里耐腐蝕材料擇一覽表
電極材料選擇欄內(nèi)列出液體一電極材料匹配標(biāo)有符號(hào)“×”(耐腐蝕，但不推薦)大部分因?yàn)橛须姌O表面效應(yīng)。下文列舉若干實(shí)例說(shuō)明之。
鉭對(duì)水是耐腐蝕的，但若使用鉭電極硫酸電磁流量計(jì)測(cè)量水流量，鉭電極表面會(huì)形成絕緣層，使儀表失靈或運(yùn)行短時(shí)期后出現(xiàn)很大噪聲。
qing氧化鈉等堿液亦不能選用鉭電極，在工藝流程中即使是極短時(shí)間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如清洗管系)，均會(huì)影響儀表正常使用。
鉑銥合金電極或鉑電極對(duì)鹽酸有良好的耐腐蝕性，鉑電極硫酸電磁流量計(jì)多處用于測(cè)量鹽酸獲得滿意的結(jié)果。然而測(cè)量濃度較高的鹽酸(10％以上)卻產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲。
鉑電極用于測(cè)量低壓過(guò)氧化qing(壓力低于0．3MPa)時(shí)，由于觸媒作用而在電極表面產(chǎn)生，L霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
哈氏合金B(yǎng)對(duì)溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應(yīng)用良好的實(shí)例，然而濃度超過(guò)某值時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲。在現(xiàn)場(chǎng)改變鹽酸濃度試驗(yàn)表明，濃度逐漸增加超過(guò)15％～20％時(shí)儀表輸出隨之晃動(dòng)起來(lái)，濃度到25％輸出晃動(dòng)高達(dá)20％．。
硝酸、硫酸等酸液也有相似效應(yīng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用硫酸電磁流量計(jì)測(cè)量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結(jié)果實(shí)踐中曾遇到測(cè)量15％硫酸鋁的哈氏合金B(yǎng)電極硫酸電磁流量計(jì)，使用過(guò)程中也出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象，后改用耐酸鋼電極即工作．
正常鉑、鉭電極對(duì)各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、qing氟酸，大部分均有較好的測(cè)量效果，但其中鉑電極對(duì)濃度大于10％的鹽酸會(huì)產(chǎn)生噪聲，鉭電極對(duì)濃度大于10％的qing氟酸則不耐腐蝕。
鉑銥合金和鉭雖有較好的耐腐蝕性，但價(jià)格昂貴，一對(duì)鉭電極高達(dá)數(shù)百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
接地環(huán)一般裝在連接塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端，它們的耐腐蝕要求比電極低，允許有一定腐蝕，定期更換，通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因體積大，從經(jīng)濟(jì)上考慮較少采用鉭鉑等貴重金屬。如果金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。
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