管道循環水流量計在測量腐蝕介質時產生信號波動的原因分析
點擊次數：2901 發布時間：2021-09-04 02:11:20
管道循環水流量計的電極是儀表的關鍵部件，也是儀表能夠進行精確測量的基本保證。在實際測量工況條件下，管道循環水流量計被大量地用于有腐蝕性液體介質的測量，流量計管壁與電極都會與介質直接接觸。因此電極的耐腐蝕性是選擇材料的重要因素，選擇流量計電極的時候不僅僅考慮的是耐腐蝕性能，因為有時候電極材料對被測介質有很好的耐腐蝕性，卻不一定就是適用的材料，還要避免產生電極表面效應。電極表面效應分為表面化學反應、電化學和極化現象，以及電極的觸媒作用三個方面。
(1)化學反應效應
例如電極表面與被測介質接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對耐腐蝕性能可能起到積極保護作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化，生成絕緣層。
(2)電化學和極化現象
電化學電勢變化和極化現象會產牛現。極化電勢是電極感生電動勢在兩電極極性不同，導致電解質在電極表面產生極化。低頻矩形波激磁結合了直流激磁和交流激磁的 優點，雖然交變激磁將極化電勢減弱了幾個數量級，但不能完全消除極化電勢干擾的影響。極化電勢與液體介質性質以及電極材料性質有關。漿液噪聲是在測量礦漿 纖維漿等液固雙相導電液體流量時，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過電極表面，電極表面接觸電化學電勢突然變化，輸出流量信號出現尖峰脈沖狀噪聲。流動噪聲是在測量較低電導率(100×10—6S／cm附近及以下)液體流量時，電極的電化學電勢定期變化，產生隨流速增加而頻率增加的隨機噪聲，引起儀表輸出出現波動現象。 對于電極表面噪聲可選配與被測液體電化學和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極。
(3)觸媒作用
被測介質在電極的觸媒作用下產生化學反應而影響測量。例如鉑電極管道循環水流量計在測量雙氧水時會在電極表面生成氣霧，流量為零時輸出也會波動。對于避免或減輕電極表面效應的介質一電極材料匹配，還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經驗，尚待在實踐中積累。
電極和襯里耐腐蝕材料擇一覽表
電極材料選擇欄內列出液體一電極材料匹配標有符號“×”(耐腐蝕，但不推薦)大部分因為有電極表面效應。下文列舉若干實例說明之。
鉭對水是耐腐蝕的，但若使用鉭電極管道循環水流量計測量水流量，鉭電極表面會形成絕緣層，使儀表失靈或運行短時期后出現很大噪聲。
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間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如清洗管系)，均會影響儀表正常使用。
鉑銥合金電極或鉑電極對鹽酸有良好的耐腐蝕性，鉑電極管道循環水流量計多處用于測量鹽酸獲得滿意的結果。然而測量濃度較高的鹽酸(10％以上)卻產生嚴重的噪聲。
鉑電極用于測量低壓過氧化qing(壓力低于0．3MPa)時，由于觸媒作用而在電極表面產生，L霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
哈氏合金B對溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應用良好的實例，然而濃度超過某值時會產生噪聲。在現場改變鹽酸濃度試驗表明，濃度逐漸增加超過15％～20％時儀表輸出隨之晃動起來，濃度到25％輸出晃動高達20％．。
硝酸、硫酸等酸液也有相似效應的實踐經驗。水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用管道循環水流量計測量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結果實踐中曾遇到測量15％硫酸鋁的哈氏合金B電極管道循環水流量計，使用過程中也出現輸出晃動現象，后改用耐酸鋼電極即工作．
正常鉑、鉭電極對各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、qing氟酸，大部分均有較好的測量效果，但其中鉑電極對濃度大于10％的鹽酸會產生噪聲，鉭電極對濃度大于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，但價格昂貴，一對鉭電極高達數百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
接地環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，從經濟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。
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(1)化學反應效應
例如電極表面與被測介質接觸后，形成鈍化膜或氧化層。它們對耐腐蝕性能可能起到積極保護作用，但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會被氧化，生成絕緣層。
(2)電化學和極化現象
電化學電勢變化和極化現象會產牛現。極化電勢是電極感生電動勢在兩電極極性不同，導致電解質在電極表面產生極化。低頻矩形波激磁結合了直流激磁和交流激磁的 優點，雖然交變激磁將極化電勢減弱了幾個數量級，但不能完全消除極化電勢干擾的影響。極化電勢與液體介質性質以及電極材料性質有關。漿液噪聲是在測量礦漿 纖維漿等液固雙相導電液體流量時，固體顆粒(或液體中氣泡)擦過電極表面，電極表面接觸電化學電勢突然變化，輸出流量信號出現尖峰脈沖狀噪聲。流動噪聲是在測量較低電導率(100×10—6S／cm附近及以下)液體流量時，電極的電化學電勢定期變化，產生隨流速增加而頻率增加的隨機噪聲，引起儀表輸出出現波動現象。 對于電極表面噪聲可選配與被測液體電化學和極化電勢作用小的材料以及低噪聲電極。
(3)觸媒作用
被測介質在電極的觸媒作用下產生化學反應而影響測量。例如鉑電極管道循環水流量計在測量雙氧水時會在電極表面生成氣霧，流量為零時輸出也會波動。對于避免或減輕電極表面效應的介質一電極材料匹配，還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經驗，尚待在實踐中積累。
電極和襯里耐腐蝕材料擇一覽表
電極材料選擇欄內列出液體一電極材料匹配標有符號“×”(耐腐蝕，但不推薦)大部分因為有電極表面效應。下文列舉若干實例說明之。
鉭對水是耐腐蝕的，但若使用鉭電極管道循環水流量計測量水流量，鉭電極表面會形成絕緣層，使儀表失靈或運行短時期后出現很大噪聲。
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間鉭電極與水或“非酸”液接觸(如清洗管系)，均會影響儀表正常使用。
鉑銥合金電極或鉑電極對鹽酸有良好的耐腐蝕性，鉑電極管道循環水流量計多處用于測量鹽酸獲得滿意的結果。然而測量濃度較高的鹽酸(10％以上)卻產生嚴重的噪聲。
鉑電極用于測量低壓過氧化qing(壓力低于0．3MPa)時，由于觸媒作用而在電極表面產生，L霧，阻斷了電氣通路而影響工作。
哈氏合金B對溫度、濃度不高的鹽酸是有耐腐蝕性的，已有若干應用良好的實例，然而濃度超過某值時會產生噪聲。在現場改變鹽酸濃度試驗表明，濃度逐漸增加超過15％～20％時儀表輸出隨之晃動起來，濃度到25％輸出晃動高達20％．。
硝酸、硫酸等酸液也有相似效應的實踐經驗。水廠用硫酸鋁液與原水混合以凝聚懸浮體，混合配比常用管道循環水流量計測量硫酸鋁液，選用耐酸鋼電極即可獲得滿意的結果實踐中曾遇到測量15％硫酸鋁的哈氏合金B電極管道循環水流量計，使用過程中也出現輸出晃動現象，后改用耐酸鋼電極即工作．
正常鉑、鉭電極對各種濃度硫酸、硝酸、鹽酸、qing氟酸，大部分均有較好的測量效果，但其中鉑電極對濃度大于10％的鹽酸會產生噪聲，鉭電極對濃度大于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，但價格昂貴，一對鉭電極高達數百到近千元，鉑銥電極比鉭電極還要貴一倍以上。
接地環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，從經濟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。
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